JP5470182B2 - 車両用危険場面再現装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に設置され、車両の走行中に、歩行者の飛び出しや先行車の急減速等の危険な場面を再現する車両用危険場面再現装置に関する。

車両走行中に危険な場面に遭遇した際の運転者の行動を取得し、それを分析することは、交通事故の発生原因を解明する上で、重要かつ効果的な手法である。

そのため、車両走行中に危険な場面を再現する手法として、近年、ドライビングシミュレータがよく利用されている（特許文献１）。

特開２０１０−１３４１０１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたドライビングシミュレータでは、仮想的に作成した道路環境を走行するため、運転者によっては、「現実ではない」という意識が働く場合がある。そして、このように現実感が欠如することによって、ドライビングシミュレータでは、危険な場面に遭遇した際の運転者の行動を、正しく評価することができない場合があるという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、車両走行中に、高い現実感をもって、運転者に対して危険場面を再現することができる車両用危険場面再現装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用危険場面再現装置は、運転者の直接視界を遮る位置に置かれた映像表示部に、危険場面を構成する静止画像や動画像をスーパーインポーズした車両進行方向の映像を表示する構成としたため、車両走行中に、高い現実感をもって、運転者に対して危険場面を再現することができるものである。

すなわち、本発明に係る車両用危険場面再現装置は、実走可能な車両の進行方向に向けて設置され、前記車両の進行方向の映像を撮影する映像撮影部と、前記車両の進行方向の映像に、予め作成された静止画像、もしくは動画像を重畳するタイミングを生成するスーパーインポーズタイミング生成部と、予め、前記静止画像、もしくは前記動画像を記憶しておくスーパーインポーズ情報記憶部と、前記スーパーインポーズタイミング生成部において生成したタイミングで、前記車両の進行方向の映像の所定位置に、前記スーパーインポーズ情報記憶部に記憶した前記静止画像、もしくは前記動画像を、略リアルタイムで重畳して、スーパーインポーズ映像を生成するスーパーインポーズ実行部と、前記車両の運転者の直接視界を遮るように配置され、前記スーパーインポーズ映像を、略リアルタイムで表示する映像表示部と、を備えることを特徴とする。

このように構成された本発明に係る車両用危険場面再現装置によれば、映像撮影部が、走行する車両前方の映像を撮影し、スーパーインポーズタイミング生成部が生成したタイミングで、スーパーインポーズ実行部が、車両前方の映像の所定位置に、スーパーインポーズ情報記憶部に記憶された静止画像や動画像を重畳する。そして、こうして生成されたスーパーインポーズ映像が、運転者の直接視界を遮る位置に置かれた映像表示部に表示されて、走行中の運転者に危険場面が提示されるため、車両走行中に、高い現実感をもって、運転者に対して危険場面を再現することができる。

本発明に係る車両用危険場面再現装置によれば、運転者の直接視界を遮る位置に置かれた映像表示部に、危険場面を構成する静止画像や動画像をスーパーインポーズした車両進行方向の映像を表示する構成としたため、車両走行中に、高い現実感をもって、運転者に対して危険場面を再現することができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用危険場面再現装置の概略構成を示すブロック図である。 （１）本発明の第１実施形態に係る車両用危険場面再現装置の、車両への設置状態を示す側面図である。（２）本発明の第１実施形態に係る車両用危険場面再現装置の、車両への設置状態を示す上面図である。 本発明の第１実施例の動作フローチャートを示す図である。 本発明の第１実施例において再現する危険場面の構成を説明する図である。 本発明の第１実施例における危険場面の再現例を説明する図である。

以下、本発明に係る車両用危険場面再現装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施例は、本発明を、運転者の直接視界を遮る位置に置かれた映像表示部に、進行方向前方の映像を、危険場面を構成する静止画像や動画像をスーパーインポーズして表示することにより、車両走行中に、高い現実感をもって、運転者に対して危険場面を再現することができる、車両用危険場面再現装置に適用したものである。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用危険場面再現装置１の構成を示すブロック図である。また、図２は、車両用危険場面再現装置１の、車両１０への設置状態を示す図である。

本実施例に係る車両用危険場面再現装置１は、図１に示す通り、車両１０に設置され、進行方向を撮影する映像撮影部１００と、危険場面を再現するために、予め作成した、歩行者や先行車両等の危険因子を表す画像情報を、静止画像、もしくは動画像として記憶しておくスーパーインポーズ情報記憶部１３０と、スーパーインポーズ情報記憶部１３０に記憶されたスーパーインポーズ情報を、映像撮影部１００によって撮影された映像に重畳するスーパーインポーズ実行部１２０と、スーパーインポーズ実行部１２０にてスーパーインポーズを開始するタイミングを生成するスーパーインポーズタイミング生成部１４０と、スーパーインポーズ実行部１２０にて重畳された映像を表示する映像表示部１１０と、車両の挙動を記録する車両情報記録部１５０と、運転者の挙動を記録する運転者情報記録部１６０とからなる。

なお、映像撮影部１００は、詳しくは、第１映像撮影部１０２と第２映像撮影部１０４とからなり、具体的には２台のビデオカメラから構成される。

また、映像表示部１１０は、詳しくは、第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４とからなり、具体的には２台の長方形状の液晶モニタから構成される。

さらに、スーパーインポーズタイミング生成部１４０は、詳しくは、車両１０が、走行路に設定された所定の基準位置を通過したことを検出する基準位置検出部１４２と、所定の基準位置を通過したことを受けて、スーパーインポーズ実行部１２０に対して、スーパーインポーズの開始を指示するトリガ信号を生成して出力するトリガ信号生成部１４４とからなる。

なお、車両情報記録部１５０は、詳しくは、車速を検出する車速センサ１５２と、操舵角を検出する操舵角センサ１５３と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５４と、ブレーキ踏力を検出するブレーキ踏力センサ１５５と、これらのセンサで検出した値を取得して記録する車両情報取得記録部１５１とからなる。

また、運転者情報記録部１６０は、詳しくは、運転者の顔の画像を撮影する運転者顔撮影カメラ１６２と、アクセルやブレーキを操作している運転者の足元を撮影する運転者足元撮影カメラ１６３と、運転者の視線方向を計測する運転者視線計測装置１６４と、これらのカメラや計測装置で得られたデータを取得して記録する運転者情報取得記録部１６１とからなる。

ここで、第１映像撮影部１０２、第２映像撮影部１０４、第１映像表示部１１２、および第２映像表示部１１４は、それぞれ、図２に示すように車両１０のボンネット上に設置されている。

具体的には、第１映像撮影部１０２と第２映像撮影部１０４とは、車両１０のボンネットの上に、前方の道路に向けて設置されている。なお、図２に示すように、第１映像撮影部１０２と第２映像撮影部１０４とは、各々の撮影視野が重ならないように、各々の映像撮影部の光軸が、水平方向に所定の角度θをなして配置される。撮影視野が重ならないようにするのは、第１映像撮影部１０２と第２映像撮影部１０４で撮影した映像を、第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４に表示する際、同じ領域が重複して表示されるのを防ぐためである。

なお、第１映像撮影部１０２と第２映像撮影部１０４の撮影視野が重ならないように配置するのが困難な場合は、実際に撮影した映像を第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４にて確認しながら、違和感が生じないように、第１映像撮影部１０２と第２映像撮影部１０４を配置すればよい。

もしくは、撮影視野が互いに重複した複数の画像を合成して、パノラマ画像を生成する画像処理を行うことによって重複のない画像を生成し、これを第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４に表示してもよい。

また、第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４とは、車両１０のボンネット上に、第１映像表示部１１２の短辺（縦辺）と第２映像表示部１１４の短辺（縦辺）が略接し、また、各々の映像表示面が、地面に対して略鉛直になるように設置される。

さらに、第２映像表示部１１４の映像表示面は、走行中に前方を注視した運転者に略正対するように設置され、第１映像表示部１１２の長辺（横辺）と第２映像表示部１１４の長辺（横辺）とは、所定の角度θをなすように設置される。

第１映像表示部１１２の長辺（横辺）と第２映像表示部１１４の長辺（横辺）とを、このように、所定の角度θをなして配置するのは、第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４に表示される情報が途切れなく繋がり、なおかつ、映像表示部１１０に表示された情報と映像表示部１１０の枠の外側から運転者の視野に入ってくる外界情報とが、できるだけ繋がって見えるようにするためである。

ここで、第１映像表示部１１２の長辺と第２映像表示部１１４の長辺とがなす角度θは、第１映像撮影部１０２と第２映像撮影部１０４の光軸がなす角度θと略等しいことが望ましい。

ただし、車両１０のボンネットのスペースや形状等の制約によって、映像表示部１１０の設置スペースが不足している場合には、第１映像表示部１１２の長辺と第２映像表示部１１４の長辺とがなす角度θを所定の値に設定できない場合もある。このような場合は、実際の評価に先立ち、第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４に表示される映像を確認しながら、違和感が生じないよう、適切な角度をなして、第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４を配置すればよい。

運転者は、このようにして配置された第１映像撮影部１０２と第２映像撮影部１０４によって撮影され、略リアルタイムで第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４に表示される映像を見ながら、実際に車両１０を走行させる。

次に、本実施例に係る車両用危険場面再現装置１の作用について、図３のフローチャートと図４に基づいて説明する。本実施例に係る車両用危険場面再現装置１は、図４に示す停止車両２０の背後から歩行者９２が飛び出す危険場面を再現する装置に、本発明を適用したものである。

車両１０は、予め用意されたテストコースを走行しているものとする。このテストコースは、他の交通の流れが制限されており、安全な状態で、以下に説明するように危険場面を再現することができる。

まず、第１映像撮影部１０２と第２映像撮影部１０４とが、車両１０の前方の映像を同時に撮影する（図３のステップＳ１、以下、ステップ番号のみ表記する）。

危険場面の再現は、テストコースの所定の地点で行われる。所定の地点で、確実に危険場面を再現するため、所定の地点の手前に基準位置を設置し、車両１０が、その基準位置を通過したことを検出して、これをトリガにして危険場面を再現する。

車両１０が基準位置を通過したことは、基準位置検出部１４２によって検出される。基準位置検出部１４２は、具体的には、図４に示すように、テストコースの路肩に設置した、反射テープが貼り付けられた柱状の杭９０と、車両１０の先端に取り付けた光電センサ９１によって構成される。

光電センサ９１からは、走行中のテストコースの左側の路肩に向けて、車両１０と直交する方向に光が照射される。照射された光が、反射テープが貼り付けられた柱状の杭９０にあたると、反射光が車両１０の光電センサ９１の方向に戻り、その反射光を光電センサ９１が捉えて、光電センサ９１に電流が流れる。

一方、照射された光の反射光が戻らないと、光電センサ９１に電流は流れない。ステップＳ２では、この電流値を検出することによって、車両１０が基準位置を通過したか否かを判定する。

もし、ステップＳ２にて、基準位置を検出しなかったときは、ステップＳ４に進み、ステップＳ１で撮影した映像を、第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４に表示する。この後、ステップＳ１に戻り、道路前方の映像の撮影と、撮影した映像の表示が継続される。

一方、ステップＳ２において、基準位置検出部１４２が、光電センサ９１に電流が流れたことを検出すると、車両１０が基準位置を通過したと判断して、ステップＳ３において、トリガ信号生成部１４４で、スーパーインポーズを開始するためのトリガ信号を生成して、スーパーインポーズ実行部１２０に対して出力する。

スーパーインポーズ実行部１２０は、ステップＳ５にて、トリガ信号生成部１４４からスーパーインポーズ実行部１２０に、トリガ信号が入力されたか否かを検出する。もし、トリガ信号が入力されないときは、ステップＳ１１に進み、撮影された映像を第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４に表示し、ステップＳ１２で新たな映像を入力して、ステップＳ５に戻る。

ステップＳ５にて、スーパーインポーズ実行部１２０が、トリガ信号生成部１４４からスーパーインポーズ実行部１２０に、トリガ信号が入力されたことを検出すると、第１映像撮影部１０２と第２映像撮影部１０４とで映像を撮影する（ステップＳ６）とともに、ステップＳ７において、スーパーインポーズ情報記憶部１３０に記憶された、歩行者９２の飛び出しを模擬した動画像の読み出しが行われる。

なお、スーパーインポーズに用いる静止画像や動画像は、予め作成しておく必要がある。

具体的には、実際の道路環境にて、安全を確認した上で、停止車両の背後から飛び出す歩行者９２をビデオ撮影する。撮影されたビデオ映像から、歩行者の領域のみを抽出する画像処理を行い、特定の色で塗り潰した画像の中の所定位置に、抽出された歩行者９２のみが写っている動画像を生成して、スーパーインポーズ情報記憶部１３０に記憶しておく。なお、スーパーインポーズに用いる静止画像や動画像は、コンピュータグラフィックス（ＣＧ）によって生成しても構わない。

ここで、画像の中の所定位置とは、第１映像撮影部１０２と第２映像撮影部１０４によって、走行中の車両１０から道路前方を撮影したとき、撮影された映像の中で、歩行者９２が実際に飛び出して、その後移動していく位置（座標）のことである。本装置を用いて評価を行う前に、実際の映像に歩行者９２の動画像をスーパーインポーズして、運転者から見て、停止車両２０の背後から歩行者９２が飛び出してくるように見えるよう、重畳する位置を調整しておくのが望ましい。

なお、重畳する情報によっては、静止画像が適する場合もあり、そのときは静止画像を用いてもよい。

また、スーパーインポーズ情報記憶部１３０には、第１映像撮影部１０２から入力された映像に重畳する情報と、第２映像撮影部１０４から入力された映像に重畳する情報とを、識別して記憶しておく。

次に、スーパーインポーズ実行部１２０において、スーパーインポーズ情報記憶部１３０から読み出した情報を、第１映像撮影部１０２から入力した映像と、第２映像撮影部１０４から入力した映像にスーパーインポーズする（ステップＳ８）。

この処理は、第１映像撮影部１０２から入力した映像と、第２映像撮影部１０４から入力した映像と、スーパーインポーズ情報記憶部１３０から読み出した静止画像、もしくは動画像の座標を合わせて、スーパーインポーズ情報記憶部１３０から読み出した静止画像、もしくは動画像の中で、特定色以外の値を持った画素に格納された画素値を、第１映像撮影部１０２から入力した映像と、第２映像撮影部１０４から入力した映像の中の対応する画素の画素値と置き換える操作によって実行される。

さらに、歩行者９２がスーパーインポーズされた映像が、第１映像表示部１１２と第２映像表示部１１４に表示される（ステップＳ９）。この表示を見た車両１０の運転者は、停止車両２０の背後から歩行者９２が飛び出したものと認識して、即座に制動や操舵等の回避行動を行う。

次に、スーパーインポーズ実行部１２０において、スーパーインポーズ情報記憶部１３０に記憶した全ての動画像がスーパーインポーズされたか否かが判断され（ステップＳ１０）、もし、スーパーインポーズされていない情報があったときは、ステップＳ６に戻り、ステップＳ６からステップＳ９が繰り返される。

一方、全ての動画像がスーパーインポーズされたときは、処理を終了する。

なお、車両１０の運転者には、テストコースを時速約３０ｋｍで走行するように指示を出しておき、図４に示すように、杭９０を、実際に歩行者９２が飛び出す地点からＤ＝２０ｍ手前に設置しておけば、時速約３０ｋｍの速度を維持して進行したときに、衝突が発生するまでの時間（衝突余裕時間（Time To Collision））が２．４秒の危険状態を再現することができる。もちろん、この条件は、実際の評価条件に応じて変更できることは言うまでもない。

このようにして再現した危険場面の１例を図５に示す。図５は、車両１０の運転者の直接視界を表しており、前方に配置された第１映像表示部１１２、第２映像表示部１１４と、そこに写った停止車両２０と、第２映像表示部１１４に重畳された、停止車両２０の背後から飛び出した歩行者９２の様子を表す。

なお、図３のフローチャートには図示しないが、危険状態を再現したときには、車両情報記録部１５０において、車両の挙動を表す車速や操舵角やアクセル開度やブレーキ踏力が、逐次取得されて記録されるとともに、運転者情報記録部１６０において、運転者の挙動を表す顔面の映像や足元の映像、そして運転者の視線方向の計測結果が、逐次取得されて記録される。なお、記録する情報は、ここに記載したものに留まらず、評価内容に沿って、適宜、所定の情報を取得する装置が実装され、所定の情報が取得されて記録される。

また、危険状態を再現するタイミングは、予め判っているので、危険状態を再現する前から車両情報や運転者の挙動の記録を開始してもよい。これにより、危険場面に遭遇した際の、車両や運転者の挙動の変化を詳細に分析することができる。

以上説明したように、第１実施形態に係る車両用危険場面再現装置１によれば、運転者の直接視界を遮る位置に置かれた映像表示部に、危険場面を構成する静止画像や動画像をスーパーインポーズした車両進行方向の映像を表示する構成としたため、車両走行中に、高い現実感をもって、運転者に対して危険場面を再現することができる。

なお、以下に説明する通り、本実施例の基本的な構成を変えることなく、同様の効果を有する様々な変形例を実現することができる。

まず、スーパーインポーズタイミング生成部１４０における、危険場面を再現するタイミングの生成方法は、本実施例で説明した光電センサを利用した方法に制限されるものではない。

すなわち、カーナビゲーションで用いられているＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して車両１０の走行位置を特定し、特定された位置情報に基づいて、危険場面を再現するためのスーパーインポーズの開始タイミングを生成してもよい。

あるいは、路肩に設置した電波ビーコンや光ビーコンの送信機から発せられる情報を、車両１０に設置した受信機で受信し、車両１０の現在位置を特定して、特定された位置情報に基づいて、危険場面を再現するためのスーパーインポーズの開始タイミングを生成してもよい。

一方、車両１０の位置だけでなく、運転者の挙動や車両の挙動に基づいて、危険場面を再現するためのスーパーインポーズの開始タイミングを生成してもよい。このときは、車両情報記録部１５０や運転者情報記録部１６０に備えられたセンサや計測装置が利用される。

例えば、運転者視線計測装置１６４によって、走行中は、絶えず運転者の視線方向を計測しておき、計測された運転者の視線方向が、前方の道路から外れていたときは、運転者が脇見をしていると判断して、危険場面を再現するスーパーインポーズの開始タイミングとすれば、運転者の脇見をトリガとして危険場面を再現することができる。

あるいは、車速センサ１５２で検出した車速が、所定値よりも大きいときに、危険場面を再現するスーパーインポーズの開始タイミングとすることも可能である。

このように、評価する内容や、再現する危険場面に応じて、適切な方法によって、スーパーインポーズの開始タイミングを生成することが可能である。

さらに、危険場面を再現するタイミングは、テストコースの基準位置に基づいて生成したり、また、車両や運転者の特定の状態に基づいて生成したりするだけではなく、その時々の車両や運転者の挙動に基づいて生成するものであってもよい。

例えば、車速センサ１５２の出力を読み取って、読み取った車速から、車両１０の制動距離を予測して、ＧＰＳで捉えた自車位置から算出した停止車両２０までの距離と、予測した制動距離との比較を行って、予測した制動距離の方が小さいときに、歩行者９２のスーパーインポーズを開始するようにすれば、歩行者９２の飛び出しによる危険場面を、車両１０の車速に制限をつけることなく再現することができるようになる。これによって、評価条件の拡張を図ることができる。

また、スーパーインポーズの開始タイミングを自動的に生成するだけでなく、スーパーインポーズの開始タイミングを手動で与えることも可能である。

次に、本発明によって再現することができる危険場面は、実施例で説明した、歩行者の飛び出し場面に制限されるものではない。

例えば、車両１０の前方を実際に走行している先行車両に重なるように、急減速した車両の動画像をスーパーインポーズすることによって、あたかも先行車両が急減速を行ったかのような危険場面を再現することもできる。

あるいは、車両１０の進行方向前方の見通しの悪い交差点に、側方から別の車両が飛び出してくる危険場面も、本実施例と同様の構成によって再現することができる。このように、本発明によれば、評価する内容に応じて、適切な危険場面を設定し、これを再現することができる。

なお、本発明の具体的構成要素は、同様の作用効果を有するものであれば、図１に示すものに限定されない。例えば、映像表示部１１０は、曲面ディスプレイによって構成してもよいし、プロジェクタによって、映像をスクリーンに投影してもよい。

１０ 車両
１００ 映像撮影部
１１０ 映像表示部
１２０ スーパーインポーズ実行部
１３０ スーパーインポーズ情報記憶部
１４０ スーパーインポーズタイミング生成部
１５０ 車両情報記録部
１６０ 運転者情報記録部

Claims (6)

1. 実走可能な車両の進行方向に向けて設置され、前記車両の進行方向の映像を撮影する映像撮影部と、
   前記車両の進行方向の映像に、予め作成された静止画像、もしくは動画像を重畳するタイミングを生成するスーパーインポーズタイミング生成部と、
   予め、前記静止画像、もしくは前記動画像を記憶しておくスーパーインポーズ情報記憶部と、
   前記スーパーインポーズタイミング生成部において生成したタイミングで、前記車両の進行方向の映像の所定の位置に、前記スーパーインポーズ情報記憶部に記憶した前記静止画像、もしくは前記動画像を、略リアルタイムで重畳して、スーパーインポーズ映像を生成するスーパーインポーズ実行部と、
   前記車両の運転者の直接視界を遮るように配置され、前記スーパーインポーズ映像を、略リアルタイムで表示する映像表示部と、
   を備えることを特徴とする車両用危険場面再現装置。
2. 前記映像撮影部は、複数のビデオカメラから構成され、互いのビデオカメラの光軸が、水平方向に所定の角度をなして、前記複数のビデオカメラの撮影視野が、互いに重複しないように配置されることを特徴とする請求項１記載の車両用危険場面再現装置。
3. 前記映像表示部は、複数の長方形状のディスプレイから構成され、前記車両のボンネット部に、隣り合う前記ディスプレイの短辺同士が略接するように配置されるとともに、前記短辺が地面に対して略鉛直になるように配置され、かつ隣り合う前記ディスプレイの長辺同士が所定の角度をなして、前記車両の運転者に略正対するように配置されることを特徴とする請求項２記載の車両用危険場面再現装置。
4. 隣り合う前記ディスプレイの長辺同士のなす角度は、前記ビデオカメラの光軸が水平方向になす角度と略等しいことを特徴とする請求項３記載の車両用危険場面再現装置。
5. 前記スーパーインポーズタイミング生成部は、前記車両の走行路に設けた基準位置を、前記車両が通過したことを検知したときに、前記スーパーインポーズ実行部に対して、前記映像撮影部によって撮影された映像の所定の位置に、前記スーパーインポーズ情報記憶部に記憶した前記静止画像、もしくは前記動画像のスーパーインポーズの開始を指示するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用危険場面再現装置。
6. 少なくとも前記映像表示部に前記スーパーインポーズ映像が表示されている期間に、前記車両の車両情報を取得して記録する車両情報記録部と、少なくとも前記映像表示部に前記スーパーインポーズ映像が表示されている期間に、前記車両の運転者の挙動を取得して記録する運転者情報記録部とを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用危険場面再現装置。