2015 Fiscal Year Research-status Report
タッチパネル式運転者教育システムと歩行者認知能力の向上
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15K01081
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
猿田 和樹 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (80282193)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺田 裕樹 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (40360002)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 運転者教育 / 認知能力 / タッチパネル / 視線計測 / 車載カメラ映像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，ドライバーが前方の歩行者等の対象物の認知能力を高める運転者教育システムを開発し，交通事故の低減に寄与することを目的とする。提案システムはタッチパネル式ディスプレイに車載カメラ映像を提示し，映像中の対象物の位置を被験者にタッチさせ，対象物に対するドライバー認知行動を計測する。平成27年度は対象物を歩行者に限定し，車載カメラ映像の収集と提案システムの改善を図った。また改善システムによる訓練効果の基礎的な検証をした。
映像収集にはドライブレコーダを用い，秋田県由利本荘市を中心に撮影した。並行して撮影映像を提案システムで利用するための映像追加編集ツールの開発を試みた。開発ツールにより，収集映像からの必要なシーンの抽出，提案システムへの映像追加を容易にした。また映像の属性情報として，時間帯，天候，対象物の位置，対象物までの距離などの記録も可能とした。さらに映像フレーム毎の歩行者の位置座標を取得する方法について検討し，線形補完により半自動で位置情報を取得する機能を実装した。この機能によりこれまで画像認識で行っていたタッチ位置が歩行者かどうかの判定処理を高速化できた。
提案システムの改善においては，映像中の歩行者位置を自動抽出する際に必要となる認識処理として，移動物体検出手法を提案し，実験により有効性を検討した。また歩行者までの距離・車両速度の推定方法を検討し，モーションステレオ法より投影法が適していることを示した。さらに視線計測器の導入を図り，映像提示中の被験者の視線座標を記録することを可能にした。
上記改善後の運転者教育システムを用い，訓練効果の検証実験を行った。その結果，視線を同時に計測することで，被験者の反応時間を認知時間とタッチ動作時間に分離できることを示した。また，歩行者に対する認知時間，タッチ動作時間のいずれも優位に短縮することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
提案する運転者教育システムにより様々な実験を行うためには，条件の異なる車載カメラ映像を多数用意することが望ましい。しかし撮影した映像を提案システムで利用するためには，必要なシーンの抽出だけでなく，映像中の歩行者等の対象物の位置情報が必要となる。そのため，映像を撮影する一方で，当初予定していなかった映像追加編集ツールを開発し，映像の編集と歩行者位置情報の取得を容易にする環境を整備した。現状で半自動的に歩行者位置情報を取得でき，約30本の実験用映像の準備ができている。また，時間帯や歩行者位置など映像の属性情報の記録を可能としたため，映像追加編集ツールの利用により，今後さらに実験用の映像を増加し，様々な条件に対する認知傾向の分析や訓練効果の違いについて検証するなど，幅広く研究を遂行するための準備が整いつつある。
また，平成28年度以降に予定していた視線計測機能の実装に，前倒しで着手した。視線計測機能の導入は，被験者への実験結果のフィードバックとして注視位置を軌跡で示し訓練効果への影響を明らかにすることと，映像再生中の被験者の注視行動が，運転習熟度や年齢などによりどのような傾向となるかを明らかにすることに重要である。現状では基礎的な導入に留まっているが，映像中に歩行者が出現してから被験者が歩行者位置にタッチするまでの反応時間を，歩行者の認知時間とタッチ動作にかかる時間に分離することにも有用であることを示すことができた。また歩行者の認知時間とタッチ動作時間のいずれも，提案システムを用いた訓練により優位に短縮できることを明らかにできた。
一方で，提案システムを用いた歩行者認知能力向上のための訓練が，実際の運転における歩行者の認知時間短にも効果があるのか，学会等でも指摘を受けており，今後検証する必要のある新たな課題も抽出されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き映像追加編集ツールの改善と実験用映像の充実を図る一方で，視線情報の計測・分析および訓練効果の検証に重点を置き研究を遂行する。認知対象は引き続き歩行者に限定する。
平成27年度の研究では，収集映像における歩行者の位置情報を半自動的に取得できるツールを開発したが，平成28年度以降はツールを利用した実験用映像の作成と，歩行者位置情報の取得方法における追跡処理の導入等による自動化促進と高精度化について検討する。
視線情報の計測・分析については，運転者教育システムにおける視線計測機能のより一層の充実を図る。具体的には，実験結果の被験者へのフィードバック機能として，映像提示中の被験者の注視位置の軌跡の再生機能を実装し，訓練時のフィードバック効果について検証する。また，被験者の運転習熟度に対する視線情報を分析し，注視しやすい領域や注視範囲等の注視傾向の違いについて明らかにする。なお，提示情報は静止画および動画のいずれも対象とし，両者に対する注視傾向について比較分析する。
提案システムを用いた認知能力向上のための訓練効果の検証については，これまでの実験により，歩行者に対する認知時間とタッチ動作時間のいずれも優位に短縮できることが効果として明らかにできているが，詳細な分析はまだ十分になされていない。そこで今後は，映像中の歩行者の位置（左右）や時間帯などの様々な映像属性や，被験者の運転習熟度に対する提案システムの訓練効果についても分析する。さらに前年度の課題として挙げた，実際の運転における訓練効果についても検証する予定である。平成28年度に繰り越した経費によりグラスタイプの視線計測器を調達し，提案システムを用いた訓練前後におけるドライバーの視線を計測し，実際の運転場面での歩行者の認知能力向上への効果について分析する。
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| Causes of Carryover |
平成27年度中の研究成果公表の際に，提案システムを用いた歩行者認知能力向上のための訓練が，実際の運転における歩行者に対する認知能力向上にも効果があるのか，学会等でも検証が必要な課題として指摘された。そこで，提案システムを用いた訓練前後におけるドライバーの視線情報を記録し，実際の運転場面での歩行者の認知能力向上への効果について分析する実験を，追加で実施する予定に計画を変更した。
一方で，その実施のためには運転中の前方の映像とドライバーの視線情報を同時に記録する機器が必要となる。これに適したグラスタイプの視線計測器は比較的高額であり，平成27年度研究経費では調達不可能であったため，次年度に繰り越し合算して使用することとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
運転中の前方の映像とドライバーの視線情報を同時に記録でき，必要な仕様を満たす視線計測機器として，Tobii Pro グラス2（トビー・テクノロジー株式会社，200万円）を平成28年度中に調達する予定である。
その後の調達機器を用いた実験により，実際の運転場面における提案システムの有効性について検証する。
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