情報処理学会 インタラクション 2016
IPSJ Interaction 2016

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2016/3/3

距離画像センサを用いた安全 “歩きスマホ” システムの提案
児玉 翔1,a)榎堀 優2,b)

間瀬 健二2,c)

概要：歩行時にスマートフォンを操作していたために起こる事故，いわゆる “歩きスマホ” の事故が増加している．また，“歩きスマホ” が危険であると認識しているにもかかわらず，止めることが出来ない人が存在することも実態調査によって確認されている．“歩きスマホ” を行いながらも周囲の危険情報を認識システムを提案することで，歩行事故を減少させることも一つの解法であると考えられる．そこで本論文では，
距離画像センサを用いてスマートフォン画面上部に周囲の危険度をオーバーレイ表示する安全 “歩きスマホ” システムを提案し，そのシステムの問題点を把握するためのアンケート調査を行った．アンケート結果ではスマートフォン操作への影響は少ないながらも危険通知方法などに改善すべき点が存在することを確認した．

Proposal of Safe-Walking Support System for “Texting While Walking”
Using a Time-of-Flight Range Image Sensor
Kodama Sho1,a)Enokibori Yu2,b)Mase Kenji2,c)Abstract: Accidents occurred during “Texting while walking” are increasing. Most people understand“Texting while walking” is risky and have to be stopped; however, not a few people continue does that.
If eradication of “Texting while walking” is diﬃcult, developing a safe-walking support system is an alternative way to reduce accident risk of “Textile while walking”. In this paper, we propose a prototype ofsuch safe-walking support system. Our prototype measures crush risk around users with time-of-fright based
depth sensor and show the risk as a color-bar overlaid for top-side of smartphone screen. By experimentand questionnaire, our prototype succeeded to notice increase of risk without big obstruction for smartphone
operation; however, there are several points have to be improved, such as risk notification design.

1. はじめに

険啓発動画 [2] によると，スマートフォン操作中における歩行時の視野は通常歩行時の視野に比べて約 1/20 になる

歩行しながらスマートフォンを操作することに起因する

ほか，物体を認識する為にはその物体の 1.5m 以内まで近事故，いわゆる「歩きスマホ」が問題視されている．東京

づかなければならないと報告されている．また，MMD 研

都消防庁の調査 [1] によるとスマートフォン操作中による究所によって行われた「歩きスマホ」に関する実態調査 [3]

事故で救急搬送された人の数は平成 22 年の 23 人を初めとでは，歩きスマホをした事がある人のうち約 20%が「歩きして平成 25 年では 36 人となり，延べ 122 人と年々増加しスマホが原因でけがをした事がある．
」と回答している．一ている．事故の中には駅構内のプラットホームへの転落な方で，歩きスマホに関する意識調査では，歩きスマホが「危ど重大事故も含まれる．NTTdocomo による歩きスマホ危ない」または「やや危ない」と答えた人が全体の 87.7%に1上る一方で歩きスマホを「日常的」または「時々」行う人の2a)b)c)名古屋大学工学部電気電子・情報工学科
Department of Information Engineering, School of Engineering, Nagoya Uniersity
名古屋大学大学院情報科学研究科
Graduate School of Information Science, Nagoya Uniersity
kodama@cmc.ss.is.nagoya-u.ac.jp
enokibori@is.nagoya-u.ac.jp
mase@nagoya-u.jp© 2016 Information Processing Society of Japan

割合は 32.3%にのぼる．年代別に見ると 20 代で 56.3%と半数以上が歩きスマホをしているという結果が示されている．このように危険と認識していても継続している実態がある．これは，利便性や必要性の裏返しでは無いかと推測され，「歩きスマホ」の根絶は難しいものと考えられる．

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歩行者

そこで我々は，システムが周囲の状況を把握してユーザに危険度を通知することで，安全な歩きスマホを可能とす歩行者るシステムを開発している．本論文では，上記のプロトタイプシステムについて，その構成と試用結果について述
べる．

2. 関連研究
Wang ら [4] は歩行時の周辺情報を認識して注意喚起を距離によって色分けして表示行う為に携帯電話の背面カメラを利用し，取得された周囲の画像データから移動車両などの予め学習された危険を検出している．Klaus ら [5] はスマートフォン操作中に歩行者が転倒することを防ぐためにスマートフォンの背面カメスマートフォン

ラを利用して足下の障害物や段差などを認識，追跡し歩行

図 1 システム概要図

経路上に接近した時に警告を行っている．En ら [6] はス

Fig. 1 System Overview

マートフォン操作中に歩行者が段差やプラットホームなどから落下することを防ぐためにスマートフォンのカメラを用いて，撮影画像からカラーヒストグラムを作成し，これを用いて障害物の存在しない床面を歩行可能領域として選定している．
また，歩行支援システムの先行研究には，ステレオカメ
ラや LRF（Laser Range Finder）などといった様々なセンサを用いて開発が行われている．嶋岡ら [7] はステレオカ
メラを用いて移動可能領域の検知を行っている．後藤ら [8]は LRF を用いて歩行者の足下の障害物や段差を検知し，音で注意喚起をするシステムを構築した．
これらの安全歩行支援に関する多くの研究では，障害物によって「転ぶ」ことや段差などから「落ちる」ことに焦点を当てている．しかし，実際の事故のうち最大の割合を

図 2 オーバーレイ動作時の端末上の画面

Fig. 2 Screen at the time of overlay operations

しめる人と人や人とモノとが「ぶつかる」ことの防止に注力がなされていない．

度表示領域の変色箇所が変化する．また，本システムは既周囲の歩行者への衝突に焦点を当てた研究には Juan

存のスマートフォンの機能を損なわない事を条件とし，他

ら [9] による CrashAlert がある．この研究では，Kinect をのアプリケーション動作時にも危険度の通知を行うため，用いて前方の映像を画面上部に移し出し，オブジェクトの通知方法にはオーバーレイ方式を採用する．実際のスマー位置にマーキングを行う事によって障害物の方向を提示しトフォンでのシステム動作時画面を図 2 に示す．ている．

3. 安全歩行支援システムの構成
事前実験では，「歩きスマホ」を行っている際，周囲の歩行者との衝突リスクが高くなることが指摘された．
そこで本研究では，ユーザが「歩きスマホ」を行ってい

4. プロトタイプの実装
本システムは，周囲の障害物を認識するためのセンサとAndroid 端末上で動作するアプリケーションによって構成され，センサによって得られた周囲の障害物情報をアプリケーション上で表示する．

る時，周囲の状況をセンサで監視し，衝突の危険が迫ったときに，スマートフォン端末上に危険の方向と距離を提示

4.1 距離画像センサによる周辺危険度把握することでユーザに危険を通知するシステムを提案する．

本システムでは、衝突の危険がある障害物までの距離をシステム概要図を図 1 に示す．本システムでは，ユーザ求める必要があるため，障害物までの距離を測定できる距の周囲へ接近するの障害物の距離と方向をスマートフォン

離画像センサを用いた．距離画像センサは，レーザー光を上部にある危険度表示領域に表示する．ユーザから近接物被写体に照射し，照射したレーザー光が被写体とセンサの体までの距離に従って，青（近接物体なし）から赤（至近間を往復するのにかかる時間から、距離とレーザー光が反距離）まで変化し，ユーザと近接物体の方向に従って危険射した場所を計測し，被写体を点群データとして立体的に© 2016 Information Processing Society of Japan488

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表 1 CamBoard pico flexx 性能表

Table 1 Performance table of CamBoard pico flexx
項目

性能外寸

68 × 17 × 7.25[mm]

測定範囲

0.1〜4.0[m]

距離画像センサ

IRS1145C Infineon(R)フレームレート

5-45[fps] (3D frames)

1 フレーム取得時間

4.8-30[ms]

消費電力

300[mW]

解像度

224 × 171[px]視野角62°× 45°

深さ分解能

1.0-2.0[% of distance]

図 3 CamBoard pico flexx の外観Fig. 3 Appearance of CamBoard pico flexx

撮影することができる．
距離画像センサの代表例には Kinect があるが本システ
ムでは小型で軽量な CamBoard pico flexx を用いることとした．センサの外観を図 3 に，詳細なスペックを表 1 に示す．本機は最大 4.0[m] 先まで測定可能な距離画像センサである．歩行時の平均速度は 1.32[m/s] であることから [10]互いに接近する歩行者の場合であっても少なくとも衝突 1秒前までに警告を出せるためセンサの精度としては十分だと思われる．

図 4

今回のプロトタイプ実装では，図 4 のように，距離画像センサの取り付け状態

Fig. 4 Mounting state of the sensor

センサを腰部の身体全面に地面と垂直になるように装着し，地面と水平方向に全面を撮影できるようにした．センサはリーンまでの 0〜1 に正規化された距離データ w での紐付危険度算出を行うサーバプログラムが起動しているノートけを行う．

パソコンと USB で接続し，ノートパソコンはリュックサッ

x′ =x× 6.0
z(1)

y′ =y× 6.0
z(2)

クに入れて，背面に装着した．将来的な実装ではセンサをスマートフォンケースに装着出来るようにしてサーバを介さずに直接接続できるようにする．
距離画像センサで測定した点群データは接続されたサーバに送られ，サーバで危険度算出処理を行った後に，クライアントである Android 端末へ送信した．サーバとクライ
アントの接続には Wi-Fi を用い，スマートフォンのテザリング機能をルータとして用いた．

z ′ = 6.0

(3)

6.0z

(4)

w=

次に，スクリーンを 120 × 120 の領域に分割し各点群のスクリーン上での位置に対応する領域に w を代入する．この4.2 3 次元点群データの 2 次元距離画像データへの変換

とき同じ領域に複数の点群が対応した場合は，より原点に

本節では，歩行者の周囲の危険度算出を行う前処理とし近い方を採用する．点群が対応しなかった領域には w = 1て 3 次元点群データから 2 次元距離画像データへの変換を代入する．図 5 は，生成した距離画像を近い方を 0 とし方法について説明する．距離画像データへの変換には点群て 256 段階グレースケールで表した画像である．

データを 2 次元平面に射影する方法を用いる．射影するスクリーンはカメラの前方 6[m] に設定しスクリーンの中心を4.3 2 次元距離画像からの危険度算出

原点 (x, y, z) = (0, 0, 6.0) とし，大きさは縦横ともに 6[m]前節で得られた 120 × 120 の領域に分割された距離画像とした．その後，式（1）-（3）を用いて点群データ (x, y, z)

データをもとに危険度算出を行う．歩行者からの方向別の′′′からスクリーン上に射影された点 (x , y , z ) への変換を行

危険度算出を行うため画像データを図 6 のように縦方向にう．変換したデータには式（4）で算出した原点からスク10 分割し，分割された各領域に対して危険度の算出を行© 2016 Information Processing Society of Japan489

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図 5162A05
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図 7

生成された 120 × 120 距離画像

実験風景

Fig. 7 Experimental landscapeFig. 5 Generated 120 × 120 distance image

図 8

実験時歩行ルート

Fig. 8 Walking route during experiment

自由にスマートフォン操作を行ってもらった．アンケート項目は次の通りである．

( 1 ) 衝突回避の有用さ( 2 ) 危険度通知の妥当性( 3 ) スマートフォン操作への影響( 4 ) センサのつけ心地
図 6

距離画像データの分割

Fig. 6 Division of the distance image data

( 5 ) 自由記述欄
実際に用いたアンケート用紙を図 9 に示す．各アンケー
ト項目は各自が想定しうる最悪の場合と最高の場合を両端う．危険度の算出には各部分領域の要素 12 × 120 の中ににするように教示したラインスケールである．各項目の最格納されている距離値の合計を用いる．各部分領域に格納も当てはまると思った位置に印を付けてもらい，左端からされた w の合計値を算出し，その値に応じて 10 段階で危印までの距離を用いて，左端を 0，右端を 1 とした評価値険度を算出する.

を構築した．

5. システム評価実験
5.1 実験内容
2 人の被験者にシステム補助のある歩きスマホを体験して貰い，本システムの問題点を把握するためにアンケート調査を実施した．実施場所は名古屋大学東山キャンパス内で図 8 に示すルートで本システムを利用し歩きスマホを行ってもらった．端末は Nexus9 を用いた．アンケート項
目は次の通りである．実験中のスマートフォン操作ではウェブサイトの閲覧やその他アプリケーションの使用など© 2016 Information Processing Society of Japan

5.2 実験結果
項目 1〜3 の結果を表 2 に示す．また，自由記述式のアンケートでは以下のような意見が得られた．

• 画面に集中している場合，危険度通知が見にくく気づかない場合がある．

• タブレットを下げたときにセンサがタブレットを障害物と認識してしまう場合がある．

• 危険度通知で赤，黄，水色等があったがどの色がどのくらい危険かわかりにくい．

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図 10

認識困難なポール

Fig. 10 A pole for which recognition is diﬃcult

通知方法による問題がこの項目の結果にも現れていると考えられる．また，センサにスマートフォンやユーザの衣服などが反応してしまうことが指摘されているように，センサの取り付け位置の改善やセンサに写ったスマートフォンや衣服を除外するアルゴリズムの実装を行うべきと考えられる．
一方，スマートフォン操作への影響は他の項目と比較して高い評価であった．これは危険度通知の表示が現状では操作に影響がないことを表していると思われる．しかしな
アンケート用紙

がら，操作への影響は少ないにながらも危険度通知自体がFig. 9 Questionnaire

見にくいのでは本末転倒であるので危険度通知のわかりや

図 9

すさと操作への影響のバランスは見直しが必要と考えら
表 2

アンケート結果

れる．

Table 2 Questionnaire result
アンケート項目

センサのつけ心地に関しては，アンケート結果からユーザを満足させる結果であったとは言いがたいものであり，

被験者

（1）

（2）

（3）

（4）

A

0.11

0.17

0.50

0.50

B

0.36

0.15

0.92

0.16

平均
0.24
0.16
0.71
0.33
( 1 ) 衝突回避の有用さ, ( 2 ) 危険度通知の妥当性, ( 3 ) スマートフォン操作への影響, ( 4 ) センサのつけ心地改善必要があると思われる．
また、実験時のセンサログから障害物判定がうまくいっていない場合が存在していることが判明した．例えば，図10 に示すようなポールでは点群データがうまく取得出来なかった．これは，センサから発せられているレーザー光が鏡面反射し認識出来ない為と思われる．

• スマートフォン操作への影響はほとんど無いが、危険度が高い時はもっと目立たせた方が良い．

• どの方向に対象危険物があるかがわかりにくい．
• 回避行動をするべきなのか，そうでないのかわからないと操作に手がつかない．

6. まとめ
本論文では安全歩行支援システムに関するプロトタイプの作成及びシステムの問題に関するアンケート調査を行った．アンケート結果から，通常のスマートフォン操作を妨げる事なく危険を通知できている事がわかった．一方，危5.3 考察危険度通知の妥当性が実施したアンケート項目のうち最険通知が見にくくわかりにくい等の問題がある事が判明した．

も低かったが，自由記述欄のコメントに対象危険物の方向通常のスマートフォン操作を妨げないながらもわかりやがわかりにくいことや画面集中時に危険度通知に気づかなすい危険通知が重要であり，検討を行っていく必要があるい場合があるとの指摘があった．この点に関しては現段階と思われる．

での危険度通知に加え，特に危険であると判断された時にはスマートフォンのバイブレーション機能などを用いて通謝辞

本研究の一部は，JSPS 科研費 26280074 の助成を受けたものです．

知することや危険の方向へのポップアップ表示を行うことなどで改善が図れるのではないかと考えられる．
衝突回避の有用さの結果が次点で低かった．これは，回避行動をすべきなのかがわかりにくいとの指摘から危険度© 2016 Information Processing Society of Japan

参考文献
[1]

東 京 消 防 庁, 歩 き ス マ ホ 等 に 係 る 事 故 に 注 意 ！ ！,http://www.tfd.metro.tokyo.jp/lfe/topics/201503/mobile.html

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[2]

NTTdocomo, 全 員 歩 き ス マ ホ in 渋 谷 ス ク
ラ ン ブ ル 交 差 点-も し も ス ク ラ ン ブ ル 交 差 点を 横 断 す る 人 が 全 員 歩 き ス マ ホ だ っ た ら?,
https://www.youtube.com/watch?v=3NDuWV9UAvs/[3]

MMD 研 究 所, 2015 年 歩 き ス マ ホ に 関 す る 実 態 調 査,
https://mmdlabo.jp/investigation/detail 1504.html
Tianyu Wang，Giuseppe Cardone， Antonio Corradi，Lorenzo Torresani，Andrew T.Campbell: WalkSafe:A
Pedestrian Safety App for Mobile Phone Users Who
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Klaus-Tycyo Foerster，Aiex Gross，Nino Hail，Jara Uitto，
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[7]
[8]

[9]

[10]

© 2016 Information Processing Society of Japan

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