JP7359532B2 - ヘルメット - Google Patents

Description

本発明は、周辺状況を撮影するためのカメラ及び装着者の視線方向を計測するためのカメラ装置を搭載したヘルメットに関するものである。

従来、工事現場など危険を伴う作業現場では、作業員はヘルメットを装着する。原則的には、危険な対象を作業員自身が把握するように努める必要があるが、想定外の状況において作業員の生命を守るためにヘルメットは重要な装備である。

作業員の安全性を確保する機能を補強したヘルメットとしては、例えば、特許文献１が挙げられる。この特許文献１には、カメラを搭載し、撮影した画像を通信機能を介して基地局に送信する機能を備えたヘルメットが開示されている。

特開２００７－０７２８０２号公報

特許文献１において開示されているヘルメットは、撮影するためのカメラ及び撮影画像を送信するための通信機能を備えているが、周辺状況についての撮影結果に基づいて危険な対象について作業員に注意喚起を行うような仕組みは採用されていない。作業員が自身の作業に集中していると危険な対象を認識することが遅れる場合があり、このような作業員に対して注意喚起を行えるヘルメットが求められている。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、周辺に存在する危険な対象について作業員に注意喚起を行うための情報を取得することができるヘルメットを提供することを目的とする。

本発明に係るヘルメットは、人の頭部に装着させるヘルメットであって、装着者の周囲の状況を撮影するための周囲状況撮影用カメラと、装着者の視線方向を計測するための撮影を行う視線方向計測用カメラとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係るヘルメットは、装着者の手元方向を撮影するための手元撮影用カメラを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係るヘルメットは、視線方向計測用カメラは、概略半球状の頭部被覆部材の装着時前方側に設けられたつば部に対して設置され、装着者の目を含む顔を撮影するように撮影方向を定めてあることを特徴とする。

また、本発明に係るヘルメットは、前記周囲状況撮影用カメラによる撮影画像に対して所定の画像解析を適用することで装着者の周囲に存在するオブジェクトを抽出するオブジェクト抽出部と、前記オブジェクト抽出部において抽出したオブジェクトのうち装着者に注意喚起すべきオブジェクトを判別する注意喚起対象判別部と、前記注意喚起対象判別部において注意喚起すべきオブジェクトを判別した場合に、装着者に対して注意喚起を行うための注意喚起手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係るヘルメットは、前記注意喚起手段は、前記注意喚起対象判別部において注意喚起すべきオブジェクトを判別し、かつ、前記視線方向計測用カメラによる撮影データから計測した装着者の視線方向が前記注意喚起すべきオブジェクトの方向を向いていない場合に、装着者に対して注意喚起を行うようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、装着者の周囲の状況を撮影するための周囲状況撮影用カメラと、装着者の視線方向を計測するための撮影を行う視線方向計測用カメラとを備えるようにしたので、装着者の周辺状況の撮影データと、装着者の視線方向を計測するための撮影データを同時に取得することが可能となる。また、装着者の手元方向を撮影するための手元撮影用カメラを備えさせることで、装着者の手元の作業状況等を判別するための撮影データについても同時に取得することが可能となる。

また、本発明によれば、周囲状況撮影用カメラによる撮影画像に対して所定の画像解析を適用することで装着者の周囲に存在するオブジェクトを抽出するオブジェクト抽出部と、前記オブジェクト抽出部において抽出したオブジェクトのうち装着者に注意喚起すべきオブジェクトを判別する注意喚起対象判別部と、前記注意喚起対象判別部において注意喚起すべきオブジェクトを判別した場合に、装着者に対して注意喚起を行うための注意喚起手段とを備えるようにしたので、周囲状況撮影用カメラによる撮影画像に基づいて注意喚起すべきオブジェクトを抽出して、装着者に注意喚起を実行することが可能となる。また、注意喚起対象判別部において注意喚起すべきオブジェクトを判別し、かつ、視線方向計測用カメラによる撮影データから計測した装着者の視線方向が注意喚起すべきオブジェクトの方向を向いていない場合に、装着者に対して注意喚起を行うようにすることで、注意喚起の必要性が高い状況において注意喚起を実行することが可能となる。

本発明に係る対ヘルメット１０の構成を表した説明図である。 制御装置２０の構成を表したブロック図である。 周囲状況撮影用カメラ１３ａによって撮影された撮影データの一例を表した画像図である。 制御装置２０における注意喚起処理の流れを示したフローチャート図である。

［第１の実施の形態］
以下、図面を参照しながら、第１の実施の形態に係るヘルメットの例について説明する。図１は、本発明に係る対ヘルメット１０の構成を表した説明図である。この図１に示すように、本発明に係るヘルメット１０は、例えば、概略半球状の頭部被覆部材１１と、装着時前方側のつば部１２とで外形形状が定まっており、頭部被覆部材１１又はつば部１２に対して撮影用カメラを搭載させることを特徴とする。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、頭部被覆部材１１には、装着者の周囲の状況を撮影するための周囲状況撮影用カメラ１３ａと、装着者の手元方向を撮影するための手元撮影用カメラ１５が搭載され、つば部１２には、装着者の視線方向を計測するための撮影を行う視線方向計測用カメラ１４が搭載されている。

図１（ａ）及び（ｂ）において、周囲状況撮影用カメラ１３ａは、装着者の正面方向を撮影するための少なくとも１つ以上のカメラであって、概略半球状の頭部被覆部材１１に対して、半分よりも前方側にカメラのレンズ部が位置するように取り付けられていることが好ましい。図１（ａ）及び（ｂ）においては、装着者から見て正面方向を撮影するように撮影方向が定められているが、正面方向のみならず、後方、側面などの各方向を撮影するための周囲状況撮影用カメラ１３ａを複数搭載するようにしてもよい。また、正面方向を撮影するための周囲状況撮影用カメラ１３ａを、右側頭部と左側頭部の２箇所に搭載するようにしてもよい。

図１（ａ）及び（ｂ）において、周囲状況撮影用カメラ１３ａは、視線方向計測用カメラ１４は、装着者の視線方向を計測することを目的として搭載するカメラであるので、装着者の目を含む顔の表情を撮影できるように、つば部１２から顔の方向に撮影方向を定める必要がある。

また、図１（ｃ）に示すように、３６０°の同時撮影が可能な全方位撮影カメラとしての周囲状況撮影用カメラ１３ｂを搭載するようにしてもよい。全方位撮影カメラとしての周囲状況撮影用カメラ１３ｂを採用することで、一度の撮影で全方位について撮影が可能となる。

また、図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本発明に係るヘルメット１０は、装着者に対して注意喚起を行う機能を制御するための制御装置２０を備えるようにしてもよい。

図２は、制御装置２０の構成を表したブロック図である。この図２に示すように、制御装置２０は、撮影データ取得部２１と、オブジェクト抽出部２２と、注意喚起対象判別部２３と、注意喚起手段２４と、視線方向計測部２５と、手元状況判定部２６と、記憶部２７とを少なくとも備えている。

撮影データ取得部２１は、周囲状況撮影用カメラ１３ａ、１３ｂ、視線方向計測用カメラ１４、手元撮影用カメラ１５のそれぞれから撮影データを取得する機能を有する。

オブジェクト抽出部２２は、周囲状況撮影用カメラ１３ａ、１３ｂでの撮影データに基づいて、撮影データに含まれるオブジェクトを抽出する機能を有する。撮影データに含まれるオブジェクトを抽出することができればどのような手法であってもよいが、例えば、画像解析によってオブジェクトを抽出する手法が考えられる。また、画像解析は、撮影データからオブジェクトを抽出することについて予め学習を行った学習済モデルに基づいて撮影データからオブジェクトを抽出する手法であってもよい。全方位撮影カメラとしての周囲状況撮影用カメラ１３ｂでの撮影データからオブジェクトを抽出する手法については、全方位撮影画像から特定方向についての２次元画像データ（通常のカメラと同様の撮影画像データ）を生成してからオブジェクトを抽出するものであってもよいし、全方位撮影画像から直接オブジェクトを抽出するものであってもよい。

注意喚起対象判別部２３は、オブジェクト抽出部２２において抽出したオブジェクトについて、ヘルメット装着者に対して注意喚起をすべき対象であるか否かを判別する機能を有する。抽出したオブジェクトについて注意喚起をすべき対象であるか否かを判別することができればどのような手法であってもよいが、例えば、オブジェクト抽出部２２においてオブジェクトを抽出した際に、抽出したオブジェクトが何であるかのタグ情報を付すようにし、注意喚起対象判別部２３においては、オブジェクトに付されたタグ情報に基づいて注意喚起すべきか否かを判定するようにしてもよい。

なお、本例においては、オブジェクト抽出部２２と注意喚起対象判別部２３とを分けて構成したが、これに限定されるものではなく、オブジェクト抽出部２２と注意喚起対象判別部２３とを合わせて１つの構成として、撮影データに対して画像解析を行うことで注意喚起すべき対象としてのオブジェクトのみを抽出するようにしてもよい。具体的には、撮影データから注意喚起対象のオブジェクトのみを抽出することについて予め学習を行った学習済モデルに基づいて撮影データから注意喚起対象のオブジェクトを抽出するといった手法が考えられる。

注意喚起手段２４は、注意喚起対象判別部２３においてオブジェクトが注意喚起対象と判別された場合に、ヘルメット１０の装着者に対して注意喚起するための手段である。注意喚起手段２４としては、例えば、ＬＥＤ装置２４１、スピーカー装置２４２、振動装置２４３などが考えられ、これらのうちの何れか１つの構成を採用するものであってもよいし、複数の構成を採用するものであってもよい。ＬＥＤ装置２４１は、例えば、ヘルメット１０のつば部１２の装着時の下面側に対して設置することで、ヘルメット１０の装着者がＬＥＤ装置２４１の発光を認識し易いようにすることが好ましい。スピーカー装置２４２は、ヘルメット１０の装着者に対して注意喚起対象のオブジェクトについて詳細に通知する際に有用である。振動装置２４３は、ヘルメット１０の装着者の頭部に振動が伝わるように設置することが好ましい。また、複数の振動装置２４３をヘルメットに所定の等間隔で配置して、注意喚起対象のオブジェクトの位置する方向に一致する振動装置２４３を振動させることで、注意喚起対象の存在を通知するとともに注意喚起対象の方向を通知する構成としてもよい。

視線方向計測部２５は、視線方向計測用カメラ１４による撮影データに基づいて、装着者の視線方向を計測する機能を有する。また、視線方向計測部２５において計測した装着者の視線方向が、注意喚起対象のオブジェクトに対して向いているか否かを判定する機能を持たせるようにしてもよい。視線方向計測用カメラ１４による視線方向が注意喚起すべきオブジェクトの方向を向いていない状況は、装着者が注意喚起対象のオブジェクトを認識していない可能性が高いと判定するということである。

手元状況判定部２６は、手元撮影用カメラ１５による撮影データに基づいて、装着者の手元において何らかの作業が行われているか否かの判定を行う機能を有する。装着者の手元において何らかの作業が行われている場合には注意喚起対象に意識が向いていない可能性が高いといった推定を行うための材料として、手元状況判定部２６において判定を行う。また、手元撮影用カメラ１５による撮影データには、手元の状況に加えて、ヘルメット１０の装着者の足元も映ることになるので、手元状況判定部２６において、装着者の足元の状況を判定する機能を備えるようにしてもよい。周囲状況撮影用カメラでは映らない直近の足元の状況を手元状況判定部２６において判定して、注意喚起すべき対象を手元状況判定部２６において発見する構成としてもよい。

記憶部２７は、各部の処理に必要な各種データや、各部における処理の結果として得られたデータを記憶させる機能を有する。例えば、撮影データ取得部２１において取得した撮影データや、オブジェクト抽出部２２及び注意喚起対象判別部２３における抽出結果及び判別結果については、履歴情報としてこの記憶部２７に記憶させるようにしてもよい。また、オブジェクト抽出部２２及び注意喚起対象判別部２３において学習済モデルを用いる場合には、予め学習を行った学習済モデルをこの記憶部２７に記憶させておくようにしてもよい。

図３は、周囲状況撮影用カメラ１３ａによって撮影された撮影データの一例を表した画像図である。ヘルメット１０に搭載された周囲状況撮影用カメラ１３ａによって、図３に示すような周囲状況が撮影された場合、ヘルメット１０の装着者にとって注意喚起すべき対象として、例えば、重機３０、掘削中の穴４０、マンホール５０、崖６０などが考えられる。また、重機３０のうち、アームの先端３０ａのみを注意喚起対象として認識する必要も考えられる。これらの注意喚起対象として想定されるものをオブジェクト抽出部２２及び注意喚起対象判別部２３を経て注意喚起すべきオブジェクトとして抽出して、装着者に対して注意喚起手段２４によって注意喚起する。また、図３に示す撮影データに対してオブジェクト抽出部２２及び注意喚起対象判別部２３を経て注意喚起すべきオブジェクトを抽出して、そのまま注意喚起を行う構成であってもよいが、複数の注意喚起対象について全て注意喚起を行う構成とすると、場合によっては、装着者にとって煩わしい状況となるおそれがある。そこで、視線方向計測部２５において、装着者の視線方向を計測して、装着者が注意喚起対象のオブジェクトを認識しているか否かを判定するようにし、注意喚起対象のオブジェクトを認識していない可能性の高い場合にのみ注意喚起手段２４によって注意喚起する構成としてもよい。例えば、装着者の視線方向がマンホール５０にのみ向けられていて、アームの先端３０ａの存在を認識していない可能性が高いことを視線方向計測部２５において判定した場合には、アームの先端３０ａの存在について注意喚起するようにする。

次に、制御装置２０における注意喚起処理の流れについて説明を行う。図４は、制御装置２０における注意喚起処理の流れを示したフローチャート図である。この図４に示す各ステップは、必ずしもこの図４の順序に従って処理される必要はなく、不都合の生じない範囲において適宜入れ替えて実行可能である。

図４に示すように、注意喚起処理は、撮影データを取得することによって処理が開始される（Ｓ１０１）。ここで取得される撮影データは、周囲状況撮影用カメラ１３ａ又は１３ｂによる撮影データと、視線方向計測用カメラ１４による撮影データを少なくとも含むものとする。また、これに加えて、手元撮影用カメラ１５による撮影データを取得するようにしてもよい。取得した周囲状況撮影用カメラ１３ａ又は１３ｂによる撮影データから、オブジェクトを抽出する（Ｓ１０２）。そして、抽出したオブジェクトが注意喚起対象であるか否かを判別する（Ｓ１０３）。抽出したオブジェクトが注意喚起対象ではない場合（Ｓ１０３－Ｎ）には、処理を終了する。抽出したオブジェクトが注意喚起対象であった場合（Ｓ１０３－Ｙ）には、ステップＳ１０４へ移行する。

次に、ヘルメット装着者の視線方向を計測する（Ｓ１０４）。視線方向計測用カメラ１４による撮影データに映るヘルメット装着者の眼球の動きを含む表情からヘルメット装着者の視線方向を特定する。そして、ヘルメット装着者の視線方向と、注意喚起対象であるオブジェクトの位置とに基づいて、ヘルメット装着者が注意喚起対象のオブジェクトを認識していない可能性が高いか否かを判定する（Ｓ１０５）。なお、判定に際しては、手元撮影用カメラ１５による撮影データを判断材料に加えるようにしてもよい。ヘルメット装着者が注意喚起対象のオブジェクトを認識している可能性の方が高い場合（Ｓ１０５－Ｎ）には、処理を終了する。ヘルメット装着者が注意喚起対象のオブジェクトを認識していない可能性が高い場合（Ｓ１０５－Ｙ）には、注意喚起手段を用いてヘルメット装着者に対する注意喚起を実行（Ｓ１０６）して、処理を終了する。

以上のように、本例のヘルメット１０によれば、装着者の周囲の状況を撮影するための周囲状況撮影用カメラと、装着者の視線方向を計測するための撮影を行う視線方向計測用カメラとを備えるようにしたので、装着者の周辺状況の撮影データと、装着者の視線方向を計測するための撮影データを同時に取得することが可能となる。また、装着者の手元方向を撮影するための手元撮影用カメラを備えさせることで、装着者の手元の作業状況等を判別するための撮影データについても同時に取得することが可能となる。

また、本例のヘルメット１０によれば、周囲状況撮影用カメラによる撮影画像に対して所定の画像解析を適用することで装着者の周囲に存在するオブジェクトを抽出するオブジェクト抽出部と、前記オブジェクト抽出部において抽出したオブジェクトのうち装着者に注意喚起すべきオブジェクトを判別する注意喚起対象判別部と、前記注意喚起対象判別部において注意喚起すべきオブジェクトを判別した場合に、装着者に対して注意喚起を行うための注意喚起手段とを備えるようにしたので、周囲状況撮影用カメラによる撮影画像に基づいて注意喚起すべきオブジェクトを抽出して、装着者に注意喚起を実行することが可能となる。また、注意喚起対象判別部において注意喚起すべきオブジェクトを判別し、かつ、視線方向計測用カメラによる撮影データから計測した装着者の視線方向が注意喚起すべきオブジェクトの方向を向いていない場合に、装着者に対して注意喚起を行うようにすることで、注意喚起の必要性が高い状況において注意喚起を実行することが可能となる。

なお、上記の説明においては、本発明に係るヘルメット１０に対して制御装置２０を搭載する場合を例として説明を行ったが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、ヘルメット１０に通信機能を備えさせ、ヘルメット１０と通信可能な他の端末、例えば、親機に対して制御装置２０を搭載するようにし、親機に対してヘルメット１０で撮影した撮影データを送信して、親機において注意喚起をすべきか否かの判定処理を行うようにし、注意喚起が必要な場合に通信機能を介してヘルメット１０に信号を送信して注意喚起を行う構成であってもよい。

また、上記の実施の形態においては、周囲状況撮影用カメラ１３ａ又は１３ｂによる撮影画像に対してオブジェクト抽出を実行し、抽出したオブジェクトのうち装着者に注意喚起すべきオブジェクトを判別した場合に装着者に注意喚起を行う構成としていたが、これに限定されるものではなく、手元撮影用カメラ１５による撮影画像に対して、オブジェクト抽出部２２によるオブジェクトの抽出と、注意喚起対象判別部２３による注意喚起すべきオブジェクトの判別を実行させ、注意喚起すべきオブジェクトを判別した場合に装着者に注意喚起手段２４によって注意喚起を行う構成であってもよい。手元撮影用カメラ１５には、装着者の手元画像の他、足元の先に存在するオブジェクトも映り込むため、手元や足元に存在する注意喚起対象を手元撮影用カメラ１５によって撮影することができるため、オブジェクト抽出部２２による処理を行う意味がある。また、当然ながら、周囲状況撮影用カメラ１３ａ又は１３ｂによる撮影画像と、手元撮影用カメラ１５による撮影画像との両方に対して、オブジェクト抽出部２２によるオブジェクトの抽出と、注意喚起対象判別部２３による注意喚起すべきオブジェクトの判別を実行させる構成であってもよい。

上記の実施の形態においては、視線方向計測用カメラ１４をヘルメット１０のつば部１２に設ける例を用いて説明を行ったが、これに限定されるものではなく、装着者の視線方向を撮影可能な構成であればどのような構成であってもよい。例えば、視線方向計測用カメラ１４をヘルメット１０の側頭部に設け、つば部１２にはミラーを設け、視線方向計測用カメラ１４の撮影方向とミラーの設置位置及び設置角度を調整することで、当該ミラーに映る装着者の目を含む顔の表情を視線方向計測用カメラ１４によって撮影するようにしてもよい。このような構成としても、上記の実施の形態と同様の効果が得られる。

１０ ヘルメット
１１ 頭部被覆部材
１２ つば部
１３ａ、１３ｂ 周囲状況撮影用カメラ
１４ 視線方向計測用カメラ
１５ 手元撮影用カメラ
２０ 制御装置
２１ 撮影データ取得部
２２ オブジェクト抽出部
２３ 注意喚起対象判別部
２４ 注意喚起手段
２４１ ＬＥＤ装置
２４２ スピーカー装置
２４３ 振動装置
２５ 視線方向計測部
２６ 手元状況判別部
２７ 記憶部
３０ 重機
３０ａ 重機のアームの先端
４０ 穴
５０ マンホール
６０ 崖

Claims (1)

1. 人の頭部に装着させるヘルメットであって、
   装着者の周囲の状況を撮影するための周囲状況撮影用カメラと、
   装着者の視線方向を計測するための撮影を行う視線方向計測用カメラと、
   装着者の手元を撮影するための手元撮影用カメラと、
   前記周囲状況撮影用カメラによる撮影画像に対して所定の画像解析を適用することで装着者の周辺に存在するオブジェクトを抽出するオブジェクト抽出部と、
   前記オブジェクト抽出部において抽出したオブジェクトのうち装着者に注意喚起すべきオブジェクトを判別する注意喚起対象判別部と、
   前記手元撮影用カメラによる撮影データに基づいて装着者の手元において何らかの作業が行われているか否かを判定する手元状況判定部と、
   前記注意喚起対象判別部において注意喚起すべきオブジェクトを判別し、かつ、前記手元状況判定部により装着者の手元において何らかの作業が行われていると判定された場合に、装着者に対して注意喚起を行うための注意喚起手段とを備え、
   前記視線方向計測用カメラは、概略半球状の頭部被覆部材の装着時前方側に設けられたつば部に対して設置され、装着者の目を含む顔を撮影するように撮影方向を定めてある
   ヘルメット。

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