JP5132750B2 - 運転者支援システムのための実世界の交通場面からの視覚特性の行動ベース学習 - Google Patents
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Description
車両の環境を視覚感知するステップと、
車両のマン・マシン・インタフェースを操作している運転者の影響を受ける可能性がある、車両の状態を表すパラメータの少なくとも1つの変化率を感知するステップと、
感知された変化率の特定のカテゴリに関連付けられ、したがって、運転者の特定行動に関連付けられた視覚的特徴を見つけるために、視覚感知によって収集された情報を、少なくとも1つの感知された変化率をその様々なカテゴリに分類することによって構造化するステップと、を含む。
視覚感知されたデータストリームを、少なくとも1つの感知された変化率の少なくとも2つのカテゴリ(たとえば、「左折」、「右折」、または「加速」)に(好ましくは、感知された変化率が、事前定義された閾値を超えた場合のみ)分割するステップを含むことが可能である。
本発明は、以下のように動作する。車両(たとえば、自動車)に搭載された技術的システムが、一方では、運転者がマン・マシン・インタフェース(たとえば、自動車の速度、操舵角などのパラメータに影響を及ぼすインタフェース(ペダル、ステアリングホイール、…)など)に及ばす影響に関して人間の運転者の行動を観察し、他方では、自動車の前方の視覚場面を観察する。
・運転者行動(すなわち、運転者が引き起こした、車両の状態変化)、
・自動車内部パラメータ(任意)(エンジン回転速度、…)、および
・外部世界の視覚解析
から、システムは、それ以上の監視を行うことなく、視覚画面のうちのどの要素が運転者の様々な行動の特徴かを、特徴的な視覚的特徴、ならびに視野内の典型的な位置に関して学習する。たとえば、本システムは、いろいろある中でも特に、運転者が制動を行って自動車を停止させるという重要な部分的状況は、視野の右上部分に赤色の交通信号灯が存在することと相関がある、ということを学習することが可能である。
本発明によるシステムを、図4に典型的に示す。メモリ2と機能的に接続されたコンピュータユニット1が、自動車または他の車両の搭載可能であり、この車両には、センサ4、6からの自動車内部パラメータを供給するバス3(たとえば、CANバス)が備えられている。さらに、視覚センサ5(たとえば、ステレオカメラなど)が、車両前方の領域を監視し、視覚データをコンピューティングユニットに供給する。
1.本発明の一態様は、センサ群によって得られる膨大な量の情報のうちのどの態様が自動車の運転と関連があり、どの態様が関連がないかをシステムが学習する方法にある。コンピュータ・ビジョンおよび関連研究分野の既存アプローチと異なり、本システムは、行動文脈を考慮せずにそれらの情報を直接解析することを避ける。その代わりに、本システムは、観察された、人間の運転者の行動を利用してセンサ情報を構造化することにより、センサ情報のうちの、運転者の特定行動に関連する諸態様が、運転者がその行動を実行している間に得られたセンサ情報と、運転者がその行動を実行していないときに得られたセンサ情報との間の統計的に有意な相違として得られるように、センサ情報の複雑さを最適な形に分類する。
2.本システムは、運転者が特定の行動を実行している間に得られたセンサ情報と、運転者がその行動を実行していないときに得られたセンサ情報とを収集、表現、および比較するために、局所特徴ヒストグラムの二次元配列を用いる。本システムが様々なタイプの視覚的特徴(たとえば、色、不一致、および有向エッジ)を考慮する場合、これらのそれぞれは、それぞれのヒストグラム配列を有する。
3.本システムは、センサ情報のうちの、本システムが運転者の様々な行動に関して学習した関連態様に基づき、この知識を用いて、所与の視覚場面での適切な行動についての予想を導出する。
4.本システムは、これらの予想を、(たとえば、CANバスデータを読み取ることにより)運転者の実際の行動と比較して、逸脱が大きい場合には、警告信号を出す。
5.本システムは、自動車の効果器を直接制御することにより、所与の視覚場面における(本システムの予想に従う)最も適切な行動を自律的に開始する。
本発明は、運転者支援システムおよび自律運転用途に使用されることを意図するものである。
(運転者の)行動:ブレーキをかける、加速する、左にステアリングを切る、右にステアリングを切る
(自動車の)CANバス:速度、操舵角、…などの自動車データを与えるインタフェース
コンピュータ・ビジョン:
http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_visionを参照
不一致:
http://en.wikipedia.org/wiki/Binocular_disparityを参照
ヒストグラム:「http://en.wikipedia.org/wiki/Histogram」を参照
(視野内の)場所:本出願では、画像の各画素が場所を表す
機械学習:
http://en.wikipedia.org/wiki/Machine_learningを参照
RGB色空間:
「http://en.wikipedia.org/wiki/RGB_color_space」を参照
(運転者支援システムにおける)タスク:車線を維持する、前方車との衝突を避ける、…
視覚的キュー:(一般概念としての)色、不一致、有向エッジなど
視覚的特徴:画像における、具体的な色、不一致値、有向エッジなど
Claims (11)
- 運転者支援システムをセットアップおよび運用するための、コンピュータに実装される方法であって、
車両の環境の視覚情報を取得するステップと、
前記車両の運転操作を、前記車両の状態を表す少なくとも1つのパラメータの変化率として検知するステップと、
前記視覚情報に含まれる画像特徴を前記運転操作に対応付けるため、前記検知された変化率をその大きさ又は前記パラメータ毎の大きさの組み合わせにより種々のカテゴリに分類し、前記取得された視覚情報の画像特徴を前記カテゴリに対応付ける対応情報を生成するステップと、
を含み、
前記生成するステップでは、前記カテゴリに対応する前記変化率が検知されたときに取得された第1の前記視覚情報および前記カテゴリに対応する前記変化率が検知されていないときに取得された第2の前記視覚情報について、前記第1及び第2の視覚情報に含まれる位置毎に、予め定義された少なくとも一つの視覚的特徴の発生頻度を算出し、対応する位置間における当該視覚的特徴の相違の程度及び当該相違の発生頻度に基づいて、前記画像特徴を抽出する、
方法。 - 前記対応情報に基づき、現在の前記視覚情報に含まれる前記画像特徴に対応する前記カテゴリを特定するステップと、
前記特定するステップにおいて前記カテゴリのいずれかが特定されたときに、視覚的信号または聴覚的信号を生成するか、若しくは、前記特定されたカテゴリに対応する前記変化率が実現されるように、ステアリングホイール、アクセル、またはブレーキを含む前記車両の効果器を制御するステップと、
をさらに含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記変化率のカテゴリは、「左折」、「右折」、または「加速」の運転操作に対応する少なくとも2つのカテゴリを含み、
前記生成するステップは、前記視覚情報のデータストリームを、いずれかの前記カテゴリに対応する前記変化率が所定の閾値を超えるのを検知した期間において取得されたサブストリームに分割するステップを含み、
前記サブストリームは前記第1の視覚情報として用いられるものである、
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記変化率が検知されない期間、または、前記カテゴリに対応する変化率が前記所定の閾値を超えない期間において取得された前記視覚情報のデータストリームが、前記第2の視覚情報として用いられる、
請求項1乃至3のいずれかに記載の方法。 - 前記生成するステップは、前記サブストリームに基づいて、前記視覚的特徴の発生頻度を表わすヒストグラムを生成するステップを含む、
請求項3に記載の方法。 - 前記画像特徴は、前記第1の視覚情報として用いられる前記各サブストリームと、前記第2の視覚情報として用いられるデータストリームとを比較することにより取得される、
請求項5に記載の方法。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の方法を実行するよう構成されたコンピュータユニット。
- 請求項7に記載のコンピュータユニットを備えた運転者支援システムであって、
視覚的または聴覚的通知手段、および/または、前記車両の少なくとも1つの効果器に制御コマンドを供給するインタフェースを、さらに備える、
運転者支援システム。 - コンピュータ装置で実行された場合に、請求項1乃至6のいずれかに記載の方法を実行するコンピュータ・ソフトウェア・プログラム。
- 請求項8に記載の運転者支援システムを備える、陸、海、または空用の乗り物。
- 請求項8に記載の運転者支援システムを備える自律ロボット。
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