(57)【要約】【課題】  本発明は、実際の交通環境を模擬するために視野全体に映像を提示し、危険回避能力を定量的に検査し、異なる視点から客観的に評価できる再現動画の提供することができる歩行環境シミュレータを得ることを目的とする。【解決手段】  本発明の歩行環境シミュレータは、３台のスクリーンをコ字状に配置し、前記スクリーンに正面、左側及び右側の仮想交通環境を映し出す３台のプロジェクタからなる映像呈示ユニット１と、前記コ字状のスクリーンの中央部に配置したトレッドミルを用い被験者の歩行距離を測定する運動計測ユニット２と、被験者の歩行距離の変化に応じて前記スクリーンに投影される仮想交通環境のコンピュータ・グラフィックを前記プロジェクタに送信して再描画するパソコン３とから構成されるものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３台のスクリーンをコ字状に配置し、前記スクリーンに正面、左側及び右側の仮想交通環境を映し出す３台のプロジェクタからなる映像呈示ユニットと、前記コ字状のスクリーンの中央部に配置したトレッドミルを用い被験者の歩行距離を測定する運動計測ユニットと、被験者の歩行距離の変化に応じて前記スクリーンに投影される仮想交通環境のコンピュータ・グラフィックを前記プロジェクタに送信して再描画するパソコンとから構成されることを特徴とする歩行環境シミュレータ。
【請求項２】
コンピュータ・グラフィックにより作成した交通環境を視野１８０°以上に投影する映像呈示ユニットと、被験者が歩行できる機構と歩行速度を測定する機構を有する運動計測ユニットと、身体各部の動きを測定する機構と、被験者の歩行速度に同期してコンピュータ・グラフィックを変化させ、測定した歩行データから衝突事故の有無および危険回避の可否を評価し、測定した身体各部の動きのデータから車道歩行時の「身体の揺れ」、「平衡感覚」、「安全確認動作」、「反応時間」、「接近速度の認知能力」、「歩行速度」、「歩行時のロードクリアランス」および「脚力」を評価し、さらに測定したデータから歩行者の視点、ドライバーの視点、鳥瞰図による動画の再現が可能にしたパソコンとから構成されることを特徴とする歩行環境シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者に仮想交通環境での自動車の接近映像を与え、車道を横断する際の判断や身体動作から、身体機能・能力を計測する歩行環境シミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歩行環境を模擬して歩行者の車道横断時の危険回避能力および状況判断能力を調べるシミュレータとしては、株式会社三菱プレシジョンの交通安全講習用のシミュレータがあるが、１画面スクリーンのため実際の交通環境を模擬することはできなかった。
また、被験者の状況判断能力や安全確認の妥当性を定量的に評価することはできないものであった。
【特許文献１】特開平１１−３０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、実際の交通環境を模擬するために視野全体に映像を提示し、危険回避能力を定量的に検査し、異なる視点から客観的に評価できる再現動画の提供することができる歩行環境シミュレータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の歩行環境シミュレータは、３台のスクリーンをコ字状に配置し、前記スクリーンに正面、左側及び右側の仮想交通環境を映し出す３台のプロジェクタからなる映像呈示ユニットと、前記コ字状のスクリーンの中央部に配置したトレッドミルを用い被験者の歩行距離を測定する運動計測ユニットと、被験者の歩行距離の変化に応じて前記スクリーンに投影される仮想交通環境のコンピュータ・グラフィックを前記プロジェクタに送信して再描画するパソコンとから構成されるものである。
【０００５】
本発明の歩行環境シミュレータは、コンピュータ・グラフィックにより作成した交通環境を視野１８０°以上に投影する映像呈示ユニットと、被験者が歩行できる機構および歩行速度を測定する機構を有する運動計測ユニットと、頭部の動きを測定する機構と、被験者の歩行速度に同期してコンピュータ・グラフィックを変化させ、測定した歩行データから衝突事故の有無および危険回避の可否を評価し、測定した身体各部の動きのデータから車道歩行時の「身体の揺れ」、「平衡感覚」、「安全確認動作」、「反応時間」、「接近速度の認知能力」、「歩行速度」、「歩行時のロードクリアランス」および「脚力」を評価し、さらに測定したデータから歩行者の視点、ドライバーの視点、鳥瞰図による動画の再現が可能にしたパソコンとから構成されるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の歩行環境シミュレータは、交通事故に遭うリスクの高い高齢者を事前に発見し、効果的な交通安全指導、リハビリテーション、またはアシストデバイスの利用により、交通事故数を減少することができる。
さらに、本発明の歩行環境シミュレータは、蓄積したデータから交通事故に遭いやすい交通環境の分析、高齢者が気づきやすい自動車の設計指針を得ることが可能になる。
本発明の歩行環境シミュレータは、歩行者に交通環境の映像を呈示して危険回避能力を評価するだけでなく、データを蓄積することで歩行者が事故に遭いやすい交通環境を明らかにすることができるため、交通弱者である高齢歩行者にやさしく安全な「道路の設計」、さらに「都市環境の評価」に利用することができる。
本発明の歩行環境シミュレータは、「危険回避能力が衰えた交通弱者のためのリハビリテーション機器（訓練装置）」としての利用が可能である。
本発明の歩行環境シミュレータは、ヒトを使った自動車の外観評価システムと位置づけることもでき、「歩行者にとって気づきやすい自動車の外装デザイン・評価」、「歩行者の注意を喚起する注意・警告用デバイスの開発・評価」にも有効となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の歩行環境シミュレータの一実施例を図面に基づいて、以下に説明する。
図１に、本発明の歩行環境シミュレータの全体構成図を示す。
本発明の歩行環境シミュレータは、仮想交通環境を映し出す映像呈示ユニット１と、被験者の動作を測定する運動計測ユニット２と、映像呈示・計測用のパソコン（以下、ＰＣという。）３とで構成されている。
前記映像呈示ユニット１は、３台のプロジェクタ４および１００型広視野角スクリーン５で構成され、正面、左側及び右側の３方向の仮想交通環境を表示するために前記スクリーン５はコ字状に配置され、前記スクリーン５に３方向の映像を投影する前記プロジェクタ４を前記スクリーン５に対向配置する。
ＰＣ３から２枚のグラフィックカードを介して計４台のＬＣＤディスプレイに接続しており、４台のうちの１台はオペレータ用のディスプレイ６であり、残り３台のＬＣＤディスプレイ７に正面、左側および右側の仮想交通環境のＣＧが出力される。
ＰＣ３から正面、左側および右側の仮想交通環境のコンピュータ・グラフィック（以下、ＣＧという。）がプロジェクタ４に送られ、暗室内に設置した３面のスクリーン５に投映される。
室内で多様な道幅の横断を実現するためにトレッドミル８を用い被験者の歩行距離をＰＣ３に取り込む。
なお、被験者の歩行距離の変化に応じてスクリーン５に投影される仮想交通環境のＣＧを再描画する。
図１において、９は３次元デジタイザで、１０は分配器である。
【０００８】
１．歩行環境シミュレータの作動
始めに、被験者の身体の動き（位置および回転角など）をＰＣ３に取り込む。
被験者の身体（頭、首、腰、両ひざの５ヶ所）の動きは３次元デジタイザを用いて測定しており、ＣＯＭポートを介してセンサの位置および回転角をＰＣ３に取り込む。
前記トレッドミル８および３次元デジタイザのサンプリングレートおよびＣＧの再描画はＰＣ３の処理速度の限界を考慮して6.5Hzとする。
仮想交通環境はＶＲＭＬ(Virtual Reality Modeling Language)を用いてプログラミングする。
仮想交通環境における自動車の動き、交通環境における自動車の台数、速度、車間距離および初期出現位置を自由に設定することができる。
仮想交通環境で危険回避能力を検査することのメリットは、被験者の安全性、交通状況の再現性および各種パラメータ変更の容易性に加え、瞬時にあらゆる交通環境を簡便に再現できる点にある。
仮想空間における自動車の動き、被験者の歩行速度および身体の動きは全て記録されており、そのデータを用いて、歩行者の視点、ドライバーの視点および俯瞰図など自由な視点で検査時の状況を再現できる。
ＶＲＭＬでは長さ(距離)[m]、時間[s]、速度[m/s]、角度[rad]をＳＩ単位系で記述できるので、実際の交通環境に一致した仮想空間を構築することができる。
仮想交通環境は片側１車線の直線道路であり、被験者が横断歩道を歩き車道を横断する状況を再現する。
仮想交通環境における自動車の動きの制御、被験者の位置情報を基にしたＣＧの再描画および計測はMatLabを用いて実現する。
交通環境における自動車の台数、速度、車間距離および初期出現位置を変え、計１０パターン設計し、昼夜２条件で計２０パターンを作成した。
設定した各種パラメータ値を表１に示す。
【０００９】
【表１】
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仮想交通環境で危険回避能力を検査することのメリットは、被験者の安全性、交通状況の再現性および各種パラメータ変更の容易性に加え、瞬時にあらゆる交通環境を簡便に再現できる点にある。
【００１０】
２．実験条件
教示条件を以下に示す。
（１）計測が始まるとスクリーンに左右から車が接近してくる映像が呈示されます。
左右を確認して安全に横断してください。
（２）安全に渡れると判断できるまでいくら時間をかけても構いません。
（３）センターライン付近で立ち止まらないでください。
被験者は６５才から７７才までの高齢被験者６名（男性３名、女性３名）、２２才の若年被験者９名（男性７名、女性２名）の計１５名であった。
【００１１】
３．結果および考察
被験者計１５名を対象に２７４試行検査した結果、１３件の衝突事故および危険横断が発生した（危険横断とは、被験者の前後１ｍ以内を自動車が通過したケースと定義した）。
１３件の事故の内訳は高齢者４名(６名中)、若年者２名(９名中)であった。
また、全ての交通事故は対向車線側を走る左方向から接近する自動車によるものであった。
表２に事故発生件数と自動車の速度の関係を示す。
【００１２】
【表２】
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表２より１３件中９件の事故が左方向からの自動車の速度が右方向からの自動車の速度よりも速い場合に生じていたことがわかる。
図２に車道横断前後の被験者頭部および両膝の動きを示したグラフの一例を示す。
横軸が経過時間、それぞれのグラフは頭部の方位角および左右の膝の移動速度を示す。
方位角は左から右を正としているため、頭部の軌跡が正にあれば右側を負であれば左側を向いていることがわかる。
また、矢印で示した時間は被験者が横断を開始した時間を示している。
このグラフから、頭部の回転角度一定値により被験者の安全確認時に左右を見ている時間の割合、右ひざ及び左ひざの振幅により歩行時の両足のバランス、経過時間により横断中の歩行速度等を評価できる。
事故に遭った被験者のデータを解析した結果、６人中５人は横断前に左側よりも右側を見ている時間が長いことが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の歩行環境シミュレータを示す全体構成図である。
【図２】車道横断前後の被験者頭部および両膝の動きを示したグラフ図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  映像呈示ユニット
２  運動計測ユニット
３  パソコン
４  プロジェクタ
５  スクリーン
６  ディスプレイ
７  ディスプレイ
８  トレッドミル
９  ３次元デジタイザ
１０  分配器
【図１】
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【図２】
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