JP4670803B2 - 操作推定装置およびプログラム - Google Patents
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Description
それは、画像中の人間に対応する領域に、身体を模擬的に表現してなる身体モデルを、その人間の姿勢に合わせて重ね合わせ、その身体モデルにおける人体特徴点の位置(座標)それぞれを特定することにより、その人体特徴点の配置に基づいて人間の姿勢などを推定する、といった技術である(特許文献1参照)。
例えば、複数の操作対象それぞれに対し、該操作対象の向きを変更することのできる変更機構が設けられている場合であれば、次のように構成することが考えられる。それは、前記操作推定手段による推定結果に対応する操作対象について、該操作対象に対応する前記変更機構を制御して該操作対象の向きを操作者側へ向けることにより、その操作を補助する、といった構成である。
また、操作補助手段により操作内容をサポートするための別の構成としては、複数の操作対象それぞれに対し、該操作対象の一部または全体を振動させることのできる振動機構が設けられている場合であれば、次のように構成することが考えられる。それは、前記操作推定手段により推定された操作内容において操作されるべき操作対象について、該操作対象に対応する前記振動機構を制御して該操作対象の一部または全体を振動させ、その位置を触覚的に認識できるようにすることにより、その操作を補助する、といった構成である。
なお、この構成における操作対象とは、例えば、車両室内におけるステアリング,助手席のシート,ルームミラー,センタパネル右ブロア,センタパネル左ブロア,グローブボックス,コンソールボックス,ナビゲーション装置,空調装置,シフトレバーなどのことである。
請求項11に記載の操作推定装置は、1以上の操作対象それぞれに対する操作状態を検出する操作状態監視手段と、該操作状態監視手段により操作対象が操作されていることが検出された時点において、前記人体特徴点特定手段により特定された人体特徴点から求められる姿勢点(実姿勢点)に基づき、特定の操作対象を継続的に操作する操作者がとるべき推定姿勢点をモデル化してなる停留推定モデルのうち、その操作されていることが検出された操作対象に対応する停留推定モデルを修正する停留推定モデル修正手段と、を備えている。
なお、上述した各プログラムは、各種記録媒体や通信回線を介してクライアント,サーバやこれを利用するユーザに提供されるものである。
(1)全体構成
操作支援システム1は、車両に搭載された各構成要素からなるものであって、図1に示すように、マイコンやメモリなどを有する周知のECUである操作推定装置10,車両室内を撮影するためのカメラ20,車両室内に配置された操作対象周辺にそれぞれ設けられた複数のランプからなるランプ群30,ナビゲーション装置40,空調装置50,シフトレバー60,車両室内に設置された複数の操作対象周辺にそれぞれ設けられた複数のセンサ(近接センサ,タッチセンサ,スイッチなど)からなるセンサ群70などで構成される。
センサ群70は、各センサに対応する操作対象が操作されたことを検出できるような位置関係で取り付けられている。そして、該当する操作対象の操作を検出した際に、その検出結果を示す情報を、センサから操作推定装置10へと至る通信路(例えば、車両内のネットワーク)を介して操作推定装置10へと送信する。
(2)操作推定装置10による処理
以下に、操作推定装置10(のマイコン)がその内蔵メモリに記憶されたプログラムに従って実行する各種処理を説明する。
(2−1)人体特徴点特定処理
はじめに、操作推定装置10が起動されて以降、繰り返し実行される人体特徴点特定処理の処理手順について図4に基づいて説明する。
ここでは、カメラ20から入力される画像中の運転者に対応する領域に、人体を模擬的に表現してなる身体モデルを、その運転者の姿勢に合わせて重ね合わせ、その画像中から、身体モデルにおける基準となる座標それぞれを、その画像中の運転者における人体特徴点として特定する。ここでいう「身体モデルの基準点」とは、例えば、両肩,両肘,両手首などの中心位置のことである(図6のd1〜d6参照;以降、1つの画像から特定される1以上の人体特徴点を単に「人体特徴点」という)。なお、このような身体モデルの重ね合わせについては、特開2003−109015号に記載された技術を利用することとすればよい。
この人体特徴点リストは、人体特徴点を登録するためにメモリ内に用意されたリストであって、所定数Nの人体特徴点が先入れ先出し方式で登録されるリストである。つまり、この人体特徴点リストは、本人体特徴点特定処理が一定回数繰り返された以降、人体特徴点として常に最新のものから所定数Nだけ前までのものが登録された状態となる。なお、この人体特徴点リストには、運転者が特定の姿勢をとっている場合における人体特徴点として想定される人体特徴点を、初期値として登録しておくこととしてもよい。
(2−2)操作補助処理
続いて、操作推定装置10が起動されて以降、上記人体特徴点特定処理と並行して繰り返し実行される操作補助処理の処理手順を図7に基づいて説明する。
このs250で、最小角度全てが所定のしきい値以上であると判定された場合(s250:NO)、運転者の操作内容に該当する推定モデルがない,つまり操作対象の操作が行われないと推定された後(s260)、プロセスがs210へと戻る。このs260では、ランプ群30における全てのランプを消灯させる処理も併せて行われる。
(2−3)データ収集処理
続いて、操作推定装置10が起動されて以降、操作対象に対する操作がセンサ群70により検出される毎に実行されるデータ収集処理の処理手順を図9に基づいて説明する。
このs470で、操作対象に対する操作が行われていないと判定された場合(s470:NO)、軌跡蓄積手段330が、上記s440で操作が終了したと判定された以降の経過時間が所定のしきい値を超えている(タイムアウト)か否かをチェックする(s480)。
(2−4)推定モデル修正処理
続いて、操作推定装置10が起動されて以降、上記各処理と並行して繰り返し実行される推定モデル修正処理の処理手順を図11に基づいて説明する。
次に、推定モデル修正手段410が、s730にて外れ値の除去された残りの特徴点,特徴点群それぞれを、操作対象,操作内容毎にs740にて求められた固有空間に投影することにより、こうして投影した固有空間上での座標,座標の軌跡を、運転者による操作対象毎の実際の姿勢点(以降、「実姿勢点」という),操作内容毎の実姿勢軌跡として特定する(s750)。
(2−5)接近報知処理
続いて、操作推定装置10が起動されて以降、上記各処理と並行して繰り返し実行される接近報知処理の処理手順を図13に基づいて説明する。
このs810で、相対的に物体が接近していると判定されるまで待機状態となり(s810:NO)、その後、相対的に物体が接近していると判定されたら(s810:YES)、第1中断報知手段520が、その物体の接近に運転者が気付いておらず危険な状態となっているか否かを判定する(s820)。本実施形態において、第1中断報知手段520は、上述した操作推定手段210により推定された結果を監視しており、ここでは、その結果が、ステアリング84またはシフトレバー60以外を操作する,しているものである場合に、危険な状態となっていると判定される。
(2−6)発進報知処理
続いて、操作推定装置10が起動されて以降、上記各処理と並行して繰り返し実行される発進報知処理の処理手順を図14に基づいて説明する。
(3)作用,効果
このように構成された操作支援システム1において、操作推定装置10では、運転者による実際の姿勢軌跡である実姿勢軌跡を、推定モデルにおける姿勢軌跡である推定姿勢軌跡それぞれ,および,停留推定モデルにおける姿勢点である推定姿勢点それぞれと照合し(図7のs220〜s270)、所定のしきい値を満たす近似度となっている推定姿勢軌跡があることをもって、運転者が操作対象を操作しようとしていると推定できる。さらに、その近似度の条件を満たす推定姿勢軌跡,推定姿勢点に対応する操作を運転者が実施しようとしていると推定できる(同図s300)。
(4)変形例
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
また、1以上の操作対象それぞれに対し、その操作対象の一部または全体を振動させることのできる振動機構が設けられている場合であれば、次のように構成することが考えられる。それは、操作推定手段210により推定された操作内容において操作されるべき操作対象について、その操作対象に対応する振動機構を制御して操作対象の一部または全体を振動させ、その位置を触覚的に認識できるようにすることにより、その操作を補助する、といった構成である。この場合、上記説明における「ランプ」とあるのを「振動機構」と読み替え、「ランプを点灯,消灯させる」とあるのを「操作対象の振動を開始,終了させる」と読み替えるものとする。
Claims (19)
- 複数の操作対象,および,該操作対象を操作可能な位置に存在する操作者を含む画像を繰り返し取得する画像取得手段と、
該画像取得手段により繰り返し取得される画像毎に、該画像に含まれる操作者における所定の人体特徴点を特定する人体特徴点特定手段と、
該人体特徴点特定手段により特定された画像毎の人体特徴点それぞれに基づいて、操作者が実施しようとしている操作内容を推定する操作推定手段と、を備えており、
該操作推定手段は、操作対象を操作する操作者が辿ると推定される姿勢軌跡(推定姿勢軌跡)をその操作内容毎にモデル化してなる遷移推定モデルそれぞれと、前記人体特徴点特定手段により特定された画像毎の人体特徴点それぞれから求められる操作者の姿勢軌跡(実姿勢軌跡)とを照合し、前記遷移推定モデルでモデル化された推定姿勢軌跡のうち、前記実姿勢軌跡との近似度が所定のしきい値を満たす前記推定姿勢軌跡につき、該推定姿勢軌跡に対応する操作内容を操作者が実施しようとしていると推定する
ことを特徴とする操作推定装置。 - 前記操作推定手段は、前記推定姿勢軌跡をその操作内容毎にモデル化してなる遷移推定モデルそれぞれ,および,特定の操作対象を継続的に操作する操作者がとると推定される姿勢点(推定姿勢点)をその操作対象毎にモデル化してなる停留推定モデルそれぞれと、前記実姿勢軌跡とを照合し、前記遷移推定モデルでモデル化された推定姿勢軌跡のうち、前記実姿勢軌跡との近似度が所定のしきい値を満たす前記推定姿勢軌跡,または,前記推定姿勢点につき、その推定姿勢軌跡に対応する操作内容を操作者が実施しようとしている,または,その推定姿勢点に対応する操作対象を操作していると推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の操作推定装置。 - 前記操作推定手段による推定結果に対応する操作対象について、該操作対象への操作を補助する操作補助手段を備えている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の操作推定装置。 - 1以上の操作対象それぞれに対し、該操作対象を照らすことのできる位置関係で配置された1以上のランプが設けられている場合において、
前記操作補助手段は、前記操作推定手段による推定結果に対応する操作対象について、該操作対象に対応するランプを点灯させて該操作対象を照らすことにより、その操作を補助する
ことを特徴とする請求項3に記載の操作推定装置。 - 1以上の操作対象の中に、カバーを開閉して内部に収容物を収容可能な収容操作対象が含まれており、該収容操作対象が前記カバーを開閉するための開閉機構を備えている場合において、
前記操作補助手段は、前記操作推定手段により推定された操作内容において操作されるべき操作対象が前記収容操作対象である場合、該収容操作対象における開閉機構を制御して前記カバーを開放させることにより、その操作を補助する
ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の操作推定装置。 - 前記操作補助手段は、前記操作推定手段による推定結果に対応する操作対象が、前記収容操作対象以外である場合であって、すでに該収容操作対象の前記カバーが開放されている場合、該収容操作対象における開閉機構を制御して前記カバーを閉鎖させる
ことを特徴とする請求項5に記載の操作推定装置。 - 車両に搭載された状態で使用され、
前記画像取得手段が、車両における1以上の操作対象,および,車両における座席に存在する操作者を含む画像を繰り返し取得する、ように構成されている
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の操作推定装置。 - 1以上の操作対象の中に、車両におけるステアリングおよびシフトレバーが含まれている場合において、
前記車両へと相対的に接近する物体が存在しているか否かを検出する接近検出手段と、
前記操作推定手段による推定結果に対応する操作対象がステアリングおよびシフトレバー以外となっている状況で、前記物体検出手段により物体の接近が検出された際に、その操作対象に対する操作を中断すべき旨を報知する第1中断報知手段と、を備えている
ことを特徴とする請求項7に記載の操作推定装置。 - 1以上の操作対象の中に、車両におけるステアリングおよびシフトレバーが含まれている場合において、
前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記車両周辺の交通事情に関する情報を取得する交通情報取得手段と、
前記操作推定手段による推定結果に対応する操作対象がステアリングおよびシフトレバー以外となっている状況で、前記走行状態検出手段により検出された走行状態が停車している状態となっており、かつ、前記交通情報取得手段により取得された情報が車両を発進させるべき交通事情に関する情報となっている場合に、その操作対象に対する操作を中断すべき旨を報知する第2中断報知手段と、を備えている
ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の操作推定装置。 - 前記操作推定手段は、記憶部に記憶されている推定モデルを読み出したうえで、該読み出した推定モデルそれぞれと前記実姿勢軌跡とを照合する
ことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の操作推定装置。 - 1以上の操作対象それぞれに対する操作状態を検出する操作状態監視手段と、
該操作状態監視手段により操作対象が操作されていることが検出された時点において、前記人体特徴点特定手段により特定された人体特徴点から求められる姿勢点(実姿勢点)に基づき、特定の操作対象を継続的に操作する操作者がとるべき推定姿勢点をモデル化してなる停留推定モデルのうち、その操作されていることが検出された操作対象に対応する停留推定モデルを修正する停留推定モデル修正手段と、を備えている
ことを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の操作推定装置。 - 前記操作状態監視手段により操作対象が操作されていることが検出される毎に、該検出された時点において前記人体特徴点特定手段により特定された人体特徴点を、記憶部に蓄積させる停留点蓄積手段を備えており、
前記停留推定モデル修正手段は、所定の修正条件が満たされた際に、前記停留点蓄積手段により記憶部に蓄積された複数の人体特徴点に基づいて、前記操作されていることが検出された操作対象に対応する停留推定モデルを修正する
ことを特徴とする請求項11に記載の操作推定装置。 - 前記停留推定モデル修正手段は、前記停留点蓄積手段により記憶部に蓄積された所定数の人体特徴点からそれぞれ求められる実姿勢点を平均化し、該平均化された実姿勢点をモデル化してなる推定モデルに、前記操作されていることが検出された操作対象に対応する停留推定モデルを更新する
ことを特徴とする請求項12に記載の操作推定装置。 - 前記停留推定モデル修正手段は、所定数の実姿勢点を平均化するにあたり、前記停留点蓄積手段により記憶部に蓄積された人体特徴点が所定数に満たない場合、その不足分を、操作対象毎にあらかじめ用意された人体特徴点のうちの前記操作されていることが検出された操作対象に対応する人体特徴点で補ったうえで、その平均化を行う
ことを特徴とする請求項13に記載の操作推定装置。 - 特定の操作対象の操作が終了して別の操作対象の操作が行われるという操作内容につき、該操作内容を実施する操作者が辿るべき推定姿勢軌跡をモデル化してなる推定モデルが、前記遷移推定モデルの中に含まれている場合において、
1以上の操作対象それぞれに対する操作状態を検出する操作状態監視手段と、
該操作状態監視手段により操作されていることが検出されていた操作対象について操作されていることが検出されなくなった以降、別の操作対象が操作されていることが検出されるまでの間に、前記人体特徴点特定手段により特定された人体特徴点それぞれから求められる実姿勢軌跡に基づいて、その前者の操作対象の操作が終了して後者の操作対象の操作が行われるという操作内容に対応する遷移推定モデルを修正する遷移推定モデル修正手段と、を備えている
ことを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の操作推定装置。 - 前記操作状態監視手段により操作されていることが検出されていた操作対象について操作されていることが検出されなくなった以降、別の操作対象が操作されていることが検出されるまでの間に、前記人体特徴点特定手段により特定された人体特徴点それぞれからなる人体特徴点群を、記憶部に蓄積させる遷移軌跡蓄積手段を備えており、
前記遷移推定モデル修正手段は、所定の修正条件が満たされた際に、前記遷移軌跡蓄積手段により記憶部に蓄積された人体特徴点群から求められる実姿勢軌跡に基づいて、該当する操作内容に対応する遷移推定モデルを修正する
ことを特徴とする請求項15に記載の操作推定装置。 - 前記遷移推定モデル修正手段は、前記遷移軌跡蓄積手段により記憶部に蓄積された所定数の人体特徴点群からそれぞれ求められる実姿勢軌跡を平均化し、該平均化した実姿勢軌跡をモデル化してなる推定モデルに、該当する遷移推定モデルを更新する
ことを特徴とする請求項16に記載の操作推定装置。 - 前記遷移推定モデル修正手段は、所定数の実姿勢軌跡を平均化するにあたり、前記遷移軌跡蓄積手段により記憶部に蓄積された人体特徴点群が所定数に満たない場合、その不足分を、操作内容毎にあらかじめ用意された人体特徴点群のうちの該当する操作内容に対応する人体特徴点群で補ったうえで、その平均化を行う
ことを特徴とする請求項17に記載の操作推定装置。 - 請求項1から18のいずれかに記載の操作推定装置の備える全ての手段として機能させるための各種処理手順をコンピュータシステムに実行させるためのプログラム。
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