危険度可視化装置、危険度可視化方法、及びプログラム
【課題】生活環境における頭部傷害の危険度を効率的に算出し、算出した頭部傷害の危険度を生活環境を表わす空間情報内にマッピングする危険度可視化装置を提供する。
【解決手段】危険度可視化装置は、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離高さ算出部１０８と、距離高さ算出部１０８により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、頭部傷害の危険度を算出する頭部傷害危険度算出部１１２と、頭部傷害危険度算出部１１２により算出された頭部傷害の危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピング部１１４とを有してなる。
【解決手段】危険度可視化装置は、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離高さ算出部１０８と、距離高さ算出部１０８により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、頭部傷害の危険度を算出する頭部傷害危険度算出部１１２と、頭部傷害危険度算出部１１２により算出された頭部傷害の危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピング部１１４とを有してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、危険度可視化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、直立した歩行者が転倒したり、障害物の後ろに隠れたり、逆光など光の影響を受けたりして、途中で見つからなくなった場合でも、その歩行者に車両が衝突する危険度を判断することができる衝突危険度判定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、生活環境における危険度を効率的に算出し、算出した危険度を生活環境を表わす空間情報内にマッピングする危険度可視化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の危険度可視化装置は、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離高さ算出部と、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出部と、前記危険度算出部により算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピング部とを有する。
【０００６】
好適には、前記距離高さ算出部は、前記配置した点から複数の方向にある衝突面までの距離及び高さを算出し、前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から複数の方向にある衝突面までの距離及び高さに基づいて、前記各点における各方向に対する頭部の危険度を算出し、前記マッピング部は、前記危険度算出部により算出された前記各点における各方向に対する頭部の危険度の平均値又は最大値を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングする。
好適には、前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の硬さとに基づき、頭部傷害の危険度を算出する。
好適には、前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の形状とに基づき、頭部傷害の危険度を算出する。
好適には、前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに人の行動パターンとに基づき、頭部傷害の危険度を算出する。
【０００７】
また、本発明のプログラムは、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離及び高さ算出機能と、前記距離及び高さ算出機能により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出機能と、前記危険度算出機能により算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピング機能とをコンピュータに実現させる。
また、本発明の危険度可視化方法は、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離及び高さ算出ステップと、前記距離及び高さ算出ステップにより算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出ステップと、前記危険度算出ステップにより算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピングステップとを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、生活環境における危険度を効率的に算出し、算出した危険度を生活環境を表わす空間情報内にマッピングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】頭部傷害危険度可視化プログラム１００の機能構成を例示する図である。
【図２】頭部傷害危険度ＤＢ１１０を例示する図である。
【図３】頭部傷害危険度算出処理Ｓ１０のフローチャートである。
【図４】マッピング処理Ｓ２０のフローチャートである。
【図５】表示部１１６により表示される頭部傷害危険度を関連付けられた空間情報を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
図１は、頭部傷害危険度可視化プログラム１００の機能構成を例示する図である。
図１に例示するように、頭部傷害危険度可視化プログラム１００は、入力部１０２と、空間情報取得部１０４と、距離高さ算出部１０８と、頭部傷害危険度算出部１１２と、マッピング部１１４と、表示部１１６とを有する。また、頭部傷害危険度可視化プログラム１００は、空間情報データベース（空間情報ＤＢ）１０６、頭部傷害危険度データベース（頭部傷害危険度ＤＢ）１１０の読み書きを行う。なお、頭部傷害危険度可視化プログラム１００の一部又は全部は、ＡＳＩＣ等のハードウェアにより実現されてもよい。また、空間情報ＤＢ１０６及び頭部傷害危険度ＤＢ１１０は、頭部傷害危険度可視化プログラム１００をインストールされるコンピュータに搭載若しくは外付けされた記憶媒体、又は通信ネットワークを介して接続されるストレージなどに格納されればよい。
以下、本図に示される各構成について説明する。
【００１１】
入力部１０２は、キーボード、マウス、又はタッチパネルなどの各種入力手段を介して、ユーザの入力を受け付ける。
【００１２】
空間情報取得部１０４は、入力部１０２により受け付けたユーザの入力に応じて、空間情報ＤＢ１０６から生活環境を表わす空間情報を取得する。生活環境を表わす空間情報は、例えば、テーブル及び椅子などの家具を配置した部屋、又は滑り台、鉄棒、及びブランコなどの遊具を配置した公園などの、屋内及び屋外を問わず人が生活する環境を、少なくとも距離と高さを有する３次元座標内において表わしたものである。より具体的には、空間情報は、例えば、さまざまな物を３次元に表わすことができるＣＡＤデータなどである。
【００１３】
空間情報ＤＢ１０６は、生活環境を表わす空間情報を格納する。
空間情報ＤＢ１０６に格納される空間情報は、例えば、長テーブル、食卓テーブル、椅子、ローテーブル、ソファ、及びテレビボードが配置された部屋を表わす。
【００１４】
距離高さ算出部１０８は、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する。なお、格子状に配置される点は、頭部傷害危険度を可視化する領域の詳細度（大きさ）に対応させた任意間隔で配置されればよい。
本例では、距離高さ算出部１０８は、生活環境を表わす空間情報を垂直上方から見たときに見える面に、一定間隔の格子状に点を配置する。距離高さ算出部１０８は、任意の身長及び頭部などを有する人体モデルを用いて、配置した各点において人体モデルが前後左右の４方向に転倒した場合に、配置した各点から人体モデルの頭部が衝突する面までの距離及び高さを各方向ごとに算出する。そして、距離高さ算出部１０８は、算出した各方向ごとの距離及び高さを、配置した各点の座標に関連付けて頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納する。
なお、人体モデルには、有限要素モデル及びマルチボディモデルなどがあるが、本例では、人体モデルとして、条件変更が容易でかつ高速計算が可能なマルチボディモデルを採用している。また、人体モデルを、配置した各点から転倒させる方向は、特に限定するものではなく、斜め方向も含む８方向などであってもよい。
【００１５】
本例における、上述のマルチボディモデルは、１７の体節とその間を繋ぐ１６の関節とで構成され、各体節を楕円体により近似されている。また、各体節は、モデルとなる人（例えば、３歳児、子供、大人、又は老人など）の平均的な寸法データをもとに、楕円体の半径、中心位置、及び関節位置を導出されたものである。
【００１６】
頭部傷害危険度ＤＢ１１０は、図２に例示するように、データ項目として、座標と、距離と、高さと、頭部傷害危険度とを有する。
座標は、生活環境を表わす空間情報におけるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の座標を表わす。
本例では、座標は、距離高さ算出部１０８により配置された各点の座標を表わす。
距離は、生活環境を表わす空間情報における２地点間の距離を表わす。
本例では、距離は、距離高さ算出部１０８により配置された各点から衝突面までの距離を表わす。
高さは、生活環境を表わす空間情報における任意地点の高さを表わす。
本例では、高さは、距離高さ算出部１０８により配置された各点から衝突面までの高さを表わす。
頭部傷害危険度は、衝突による頭部への傷害の危険度の大きさを表わす。
本例では、頭部傷害危険度は、後述するＨＩＣ値（Head Injury Criterion）により表わされる。
【００１７】
頭部傷害危険度算出部１１２は、距離高さ算出部１０８により算出された各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、頭部傷害危険度を算出する。
本例では、頭部傷害危険度算出部１１２は、頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納されている各点に対する距離及び高さに基づき、各点における人体モデルの転倒をシミュレーションし、人体モデルの頭部が衝突面に衝突したときのＨＩＣ値を、頭部傷害危険度として算出する。ＨＩＣ値は、頭部加速度をもとに算出される値であり、以下の数式を用いて算出される。
【００１８】
【数１】
【００１９】
上記数式により算出されたＨＩＣ値は、例えば、３歳児をモデルとした場合、９００を超えると、頭蓋骨骨折若しくは脳震盪が発生するとされ、この値の大きさにより頭部傷害の危険度を表わす。
なお、人体モデルの転倒をシミュレーションするには、既知となっているソフトウェアを用いればよく、例えば、衝突解析ソフトウェアＭＡＤＹＭＯ（登録商標）などを用いればよい。
また、人体モデルの転倒をシミュレーションする際、人体モデルの姿勢により、ＨＩＣ値が異なるため、人体モデルの姿勢が考慮されることが好ましい。例えば、人体モデルは、直立姿勢の場合に後方に転倒すると、足部と腰部を中心とした回転運動が生じて、頭部が他の体節よりも先に衝突面に衝突するため、ＨＩＣ値が高くなる。また、例えば、人体モデルは、歩行姿勢又は走行姿勢の場合に後方に転倒すると、足部と腰部を中心とした回転運動が生じるが、直立姿勢の場合の異なり、真後ろに転倒することはなく、やや側方に転倒するため、頭部が衝突面に衝突する前に腕部、手部、及び肩部が衝突面に衝突する。このため、歩行姿勢又は走行姿勢の場合のＨＩＣ値は、直立姿勢の場合に比べ、低くなる。
【００２０】
そして、頭部傷害危険度算出部１１２は、頭部傷害危険度として算出したＨＩＣ値を、各点の座標に関連付けて頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納する。
【００２１】
マッピング部１１４は、頭部傷害危険度算出部１１２により算出された頭部傷害危険度を、各点の座標に基づき、空間情報内にマッピングする。
本例では、マッピング部１１４は、まず、入力部１０２により受け付けたユーザの入力に応じて、頭部傷害危険度ＤＢ１１０から各点の座標と頭部傷害危険度とを取得する。次に、マッピング部１１４は、空間情報ＤＢ１０６から空間情報を取得する。次に、マッピング部１１４は、取得した頭部傷害危険度を、空間情報における各点の座標に関連付ける。このとき、マッピング部１１４は、同一座標点から複数の方向への頭部傷害危険度を取得した場合は、各方向に対する頭部傷害危険度の平均値又は最大値を、空間情報における各点の座標に関連付ける。最後に、マッピング部１１４は、頭部傷害危険度を関連付けた空間情報を表示するための指示を表示部１１６に行う。
【００２２】
表示部１１６は、マッピング部１１４の指示に従って、マッピング部１１４により頭部傷害危険度を関連付けられた空間情報を表示する。
本例では、表示部１１６は、空間情報における各点の頭部傷害危険度の大きさを、第１の色から第２の色（第１の色と異なる）へのグラデーションにより表わす。
なお、空間情報における各点の頭部傷害危険度の大きさは、上記のような色以外にも、例えば、数値、文字（例えば、大、中、及び小など）、又は記号などにより表わされてもよい。
【００２３】
以上説明した構成を有する頭部傷害危険度可視化プログラム１００をインストール又はＡＳＩＣ等のハードウェアにより実装されたコンピュータは、頭部傷害危険度可視化装置として動作する。
この頭部傷害危険度可視化装置は、頭部傷害危険度可視化プログラム１００により実現される機能により、主に、生活環境を表わす空間情報の各地点における頭部傷害危険度を算出し、算出した頭部傷害危険度を空間情報の各地点に関連付けて表示する。
【００２４】
図３は、頭部傷害危険度算出処理Ｓ１０のフローチャートである。
図３に例示するように、ステップ１００（Ｓ１００）において、空間情報取得部１０４は、入力部１０２を介してユーザの入力を受け付けたか否かを判定する。頭部傷害危険度可視化プログラム１００は、ユーザの入力を受け付けた場合、Ｓ１０２へ移行し、ユーザの入力を受け付けていない場合、Ｓ１００を繰り返す。
【００２５】
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、空間情報取得部１０４は、Ｓ１００で受け付けたユーザの入力に応じて、空間情報ＤＢ１０６から生活環境を表わす空間情報を取得する。
【００２６】
ステップ１０４（Ｓ１０４）において、距離高さ算出部１０８は、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する。
【００２７】
ステップ１０６（Ｓ１０６）において、距離高さ算出部１０８は、Ｓ１０４で算出した配置した各点から衝突面までの距離及び高さを、配置した各点の座標に関連付けて頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納する。
【００２８】
ステップ１０８（Ｓ１０８）において、頭部傷害危険度算出部１１２は、頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納されている各点に対する距離及び高さに基づき、各点における人体モデルの転倒をシミュレーションし、人体モデルの頭部が衝突面に衝突したときのＨＩＣ値を、頭部傷害危険度として算出する。
【００２９】
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、頭部傷害危険度算出部１１２は、Ｓ１０８で頭部傷害危険度として算出したＨＩＣ値を、各点の座標に関連付けて頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納する。
【００３０】
図４は、マッピング処理Ｓ２０のフローチャートである。
図４に例示するように、ステップ２００（Ｓ２００）において、マッピング部１１４は、入力部１０２を介してユーザの入力を受け付けたか否かを判定する。頭部傷害危険度可視化プログラム１００は、ユーザの入力を受け付けた場合、Ｓ２０２へ移行し、ユーザの入力を受け付けていない場合、Ｓ２００を繰り返す。
【００３１】
ステップ２０２（Ｓ２０２）において、マッピング部１１４は、Ｓ２００で受け付けたユーザの入力に応じて、頭部傷害危険度ＤＢ１１０から各点の座標と頭部傷害危険度とを取得する。
【００３２】
ステップ２０４（Ｓ２０４）において、マッピング部１１４は、空間情報ＤＢ１０６から空間情報を取得する。
【００３３】
ステップ２０６（Ｓ２０６）において、マッピング部１１４は、Ｓ２０２で取得した頭部傷害危険度を、Ｓ２０４で取得した空間情報における各点の座標に関連付ける。
【００３４】
ステップ２０８（Ｓ２０８）において、表示部１１６は、Ｓ２０６で頭部傷害危険度を関連付けられた空間情報を表示する。
【００３５】
図５は、表示部１１６により表示される頭部傷害危険度を関連付けられた空間情報を例示する図である。
図５に例示するように、頭部傷害危険度を関連付けられた空間情報３００は、長テーブル３１０、食卓テーブル３２０、椅子３３０、ローテーブル３４０、ソファ３５０、及びテレビボード３６０が配置された部屋を表わしている。この空間情報３００に、青から赤へのグラデーションにより表わされる頭部傷害危険度が関連付けられている。なお、本図は、３歳児をモデルとして頭部傷害危険度を算出した例である。また、本図では、青から赤に近づくほど頭部傷害危険度が大きいことを表わしている。
本図に示される空間情報３００から、転倒した場合、頭部を直接打つ可能性の高い場所である、長テーブル３１０の角及び中央部、食卓テーブル３２０の角及び中央部、椅子３３０の端、ローテーブル３４０の角及び中央部、ソファ３５０の端、及びテレビボード３６０の角における頭部傷害危険度が大きいことが分かる。
【００３６】
以上説明した構成及び動作によれば、頭部傷害危険度可視化装置は、空間情報内でのあらゆる場所及び転倒パターンでの頭部傷害危険度を算出するのではなく、一定間隔の格子状に配置した点での頭部傷害危険度を、人体モデルを用いて算出するので、計算範囲が限定され、生活環境における頭部傷害危険度を効率的に算出することができる。なお、空間情報において格子状に配置される点の間隔は、ユーザが必要とする頭部傷害危険度のマッピングの詳細度に応じて変更されればよい。
また、頭部傷害危険度可視化装置は、あらかじめ作成した頭部傷害危険度ＤＢ１１０に基づき、頭部傷害危険度を関連付けた空間情報を素早く表示することができる。
【００３７】
［変形例１］
上記実施例では、頭部傷害危険度算出部１１２は、距離高さ算出部１０８により算出された各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の硬さとに基づいて、頭部傷害危険度を算出してもよい。
この場合、頭部傷害危険度算出部１１２は、各点から衝突面までの距離及び高さに基づき、人体モデルを用いたシミュレーションにより算出されたＨＩＣ値を、衝突面の硬さに応じた数値で乗ずればよい。なお、衝突面の硬さに応じた数値は、衝突面が硬いほど、頭部傷害の危険度が増すので、大きく設定されればよい。
【００３８】
［変形例２］
上記実施例では、頭部傷害危険度算出部１１２は、距離高さ算出部１０８により算出された各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の形状とに基づいて、頭部傷害危険度を算出してもよい。
この場合、頭部傷害危険度算出部１１２は、各点から衝突面までの距離及び高さに基づき、人体モデルを用いたシミュレーションにより算出されたＨＩＣ値を、衝突面の面積の大きさに応じた数値で乗ずればよい。なお、衝突面の面積の大きさに応じた数値は、衝突面の面積が小さいほど、衝撃が集中し、頭部傷害の危険度が増すので、大きく設定されればよい。
【００３９】
［変形例３］
上記実施例では、頭部傷害危険度算出部１１２は、距離高さ算出部１０８により算出された各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに人の行動パターンとに基づいて、頭部傷害危険度を算出してもよい。
この場合、頭部傷害危険度算出部１１２は、各点から衝突面までの距離及び高さに基づき、人体モデルを用いたシミュレーションにより算出されたＨＩＣ値を、人の行動パターンにより転倒が起こりうる確率に応じた数値で乗ずればよい。なお、人の行動パターンにより転倒が起こりうる確率に応じた数値は、転倒が起こりうる確率が大きいほど、大きく設定されればよい。
【符号の説明】
【００４０】
１００ 頭部傷害危険度可視化プログラム
１０２ 入力部
１０４ 空間情報取得部
１０６ 空間情報ＤＢ
１０８ 距離高さ算出部
１１０ 頭部傷害危険度ＤＢ
１１２ 頭部傷害危険度算出部
１１４ マッピング部
１１６ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、危険度可視化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、直立した歩行者が転倒したり、障害物の後ろに隠れたり、逆光など光の影響を受けたりして、途中で見つからなくなった場合でも、その歩行者に車両が衝突する危険度を判断することができる衝突危険度判定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、生活環境における危険度を効率的に算出し、算出した危険度を生活環境を表わす空間情報内にマッピングする危険度可視化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の危険度可視化装置は、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離高さ算出部と、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出部と、前記危険度算出部により算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピング部とを有する。
【０００６】
好適には、前記距離高さ算出部は、前記配置した点から複数の方向にある衝突面までの距離及び高さを算出し、前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から複数の方向にある衝突面までの距離及び高さに基づいて、前記各点における各方向に対する頭部の危険度を算出し、前記マッピング部は、前記危険度算出部により算出された前記各点における各方向に対する頭部の危険度の平均値又は最大値を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングする。
好適には、前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の硬さとに基づき、頭部傷害の危険度を算出する。
好適には、前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の形状とに基づき、頭部傷害の危険度を算出する。
好適には、前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに人の行動パターンとに基づき、頭部傷害の危険度を算出する。
【０００７】
また、本発明のプログラムは、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離及び高さ算出機能と、前記距離及び高さ算出機能により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出機能と、前記危険度算出機能により算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピング機能とをコンピュータに実現させる。
また、本発明の危険度可視化方法は、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離及び高さ算出ステップと、前記距離及び高さ算出ステップにより算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出ステップと、前記危険度算出ステップにより算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピングステップとを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、生活環境における危険度を効率的に算出し、算出した危険度を生活環境を表わす空間情報内にマッピングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】頭部傷害危険度可視化プログラム１００の機能構成を例示する図である。
【図２】頭部傷害危険度ＤＢ１１０を例示する図である。
【図３】頭部傷害危険度算出処理Ｓ１０のフローチャートである。
【図４】マッピング処理Ｓ２０のフローチャートである。
【図５】表示部１１６により表示される頭部傷害危険度を関連付けられた空間情報を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
図１は、頭部傷害危険度可視化プログラム１００の機能構成を例示する図である。
図１に例示するように、頭部傷害危険度可視化プログラム１００は、入力部１０２と、空間情報取得部１０４と、距離高さ算出部１０８と、頭部傷害危険度算出部１１２と、マッピング部１１４と、表示部１１６とを有する。また、頭部傷害危険度可視化プログラム１００は、空間情報データベース（空間情報ＤＢ）１０６、頭部傷害危険度データベース（頭部傷害危険度ＤＢ）１１０の読み書きを行う。なお、頭部傷害危険度可視化プログラム１００の一部又は全部は、ＡＳＩＣ等のハードウェアにより実現されてもよい。また、空間情報ＤＢ１０６及び頭部傷害危険度ＤＢ１１０は、頭部傷害危険度可視化プログラム１００をインストールされるコンピュータに搭載若しくは外付けされた記憶媒体、又は通信ネットワークを介して接続されるストレージなどに格納されればよい。
以下、本図に示される各構成について説明する。
【００１１】
入力部１０２は、キーボード、マウス、又はタッチパネルなどの各種入力手段を介して、ユーザの入力を受け付ける。
【００１２】
空間情報取得部１０４は、入力部１０２により受け付けたユーザの入力に応じて、空間情報ＤＢ１０６から生活環境を表わす空間情報を取得する。生活環境を表わす空間情報は、例えば、テーブル及び椅子などの家具を配置した部屋、又は滑り台、鉄棒、及びブランコなどの遊具を配置した公園などの、屋内及び屋外を問わず人が生活する環境を、少なくとも距離と高さを有する３次元座標内において表わしたものである。より具体的には、空間情報は、例えば、さまざまな物を３次元に表わすことができるＣＡＤデータなどである。
【００１３】
空間情報ＤＢ１０６は、生活環境を表わす空間情報を格納する。
空間情報ＤＢ１０６に格納される空間情報は、例えば、長テーブル、食卓テーブル、椅子、ローテーブル、ソファ、及びテレビボードが配置された部屋を表わす。
【００１４】
距離高さ算出部１０８は、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する。なお、格子状に配置される点は、頭部傷害危険度を可視化する領域の詳細度（大きさ）に対応させた任意間隔で配置されればよい。
本例では、距離高さ算出部１０８は、生活環境を表わす空間情報を垂直上方から見たときに見える面に、一定間隔の格子状に点を配置する。距離高さ算出部１０８は、任意の身長及び頭部などを有する人体モデルを用いて、配置した各点において人体モデルが前後左右の４方向に転倒した場合に、配置した各点から人体モデルの頭部が衝突する面までの距離及び高さを各方向ごとに算出する。そして、距離高さ算出部１０８は、算出した各方向ごとの距離及び高さを、配置した各点の座標に関連付けて頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納する。
なお、人体モデルには、有限要素モデル及びマルチボディモデルなどがあるが、本例では、人体モデルとして、条件変更が容易でかつ高速計算が可能なマルチボディモデルを採用している。また、人体モデルを、配置した各点から転倒させる方向は、特に限定するものではなく、斜め方向も含む８方向などであってもよい。
【００１５】
本例における、上述のマルチボディモデルは、１７の体節とその間を繋ぐ１６の関節とで構成され、各体節を楕円体により近似されている。また、各体節は、モデルとなる人（例えば、３歳児、子供、大人、又は老人など）の平均的な寸法データをもとに、楕円体の半径、中心位置、及び関節位置を導出されたものである。
【００１６】
頭部傷害危険度ＤＢ１１０は、図２に例示するように、データ項目として、座標と、距離と、高さと、頭部傷害危険度とを有する。
座標は、生活環境を表わす空間情報におけるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の座標を表わす。
本例では、座標は、距離高さ算出部１０８により配置された各点の座標を表わす。
距離は、生活環境を表わす空間情報における２地点間の距離を表わす。
本例では、距離は、距離高さ算出部１０８により配置された各点から衝突面までの距離を表わす。
高さは、生活環境を表わす空間情報における任意地点の高さを表わす。
本例では、高さは、距離高さ算出部１０８により配置された各点から衝突面までの高さを表わす。
頭部傷害危険度は、衝突による頭部への傷害の危険度の大きさを表わす。
本例では、頭部傷害危険度は、後述するＨＩＣ値（Head Injury Criterion）により表わされる。
【００１７】
頭部傷害危険度算出部１１２は、距離高さ算出部１０８により算出された各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、頭部傷害危険度を算出する。
本例では、頭部傷害危険度算出部１１２は、頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納されている各点に対する距離及び高さに基づき、各点における人体モデルの転倒をシミュレーションし、人体モデルの頭部が衝突面に衝突したときのＨＩＣ値を、頭部傷害危険度として算出する。ＨＩＣ値は、頭部加速度をもとに算出される値であり、以下の数式を用いて算出される。
【００１８】
【数１】
【００１９】
上記数式により算出されたＨＩＣ値は、例えば、３歳児をモデルとした場合、９００を超えると、頭蓋骨骨折若しくは脳震盪が発生するとされ、この値の大きさにより頭部傷害の危険度を表わす。
なお、人体モデルの転倒をシミュレーションするには、既知となっているソフトウェアを用いればよく、例えば、衝突解析ソフトウェアＭＡＤＹＭＯ（登録商標）などを用いればよい。
また、人体モデルの転倒をシミュレーションする際、人体モデルの姿勢により、ＨＩＣ値が異なるため、人体モデルの姿勢が考慮されることが好ましい。例えば、人体モデルは、直立姿勢の場合に後方に転倒すると、足部と腰部を中心とした回転運動が生じて、頭部が他の体節よりも先に衝突面に衝突するため、ＨＩＣ値が高くなる。また、例えば、人体モデルは、歩行姿勢又は走行姿勢の場合に後方に転倒すると、足部と腰部を中心とした回転運動が生じるが、直立姿勢の場合の異なり、真後ろに転倒することはなく、やや側方に転倒するため、頭部が衝突面に衝突する前に腕部、手部、及び肩部が衝突面に衝突する。このため、歩行姿勢又は走行姿勢の場合のＨＩＣ値は、直立姿勢の場合に比べ、低くなる。
【００２０】
そして、頭部傷害危険度算出部１１２は、頭部傷害危険度として算出したＨＩＣ値を、各点の座標に関連付けて頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納する。
【００２１】
マッピング部１１４は、頭部傷害危険度算出部１１２により算出された頭部傷害危険度を、各点の座標に基づき、空間情報内にマッピングする。
本例では、マッピング部１１４は、まず、入力部１０２により受け付けたユーザの入力に応じて、頭部傷害危険度ＤＢ１１０から各点の座標と頭部傷害危険度とを取得する。次に、マッピング部１１４は、空間情報ＤＢ１０６から空間情報を取得する。次に、マッピング部１１４は、取得した頭部傷害危険度を、空間情報における各点の座標に関連付ける。このとき、マッピング部１１４は、同一座標点から複数の方向への頭部傷害危険度を取得した場合は、各方向に対する頭部傷害危険度の平均値又は最大値を、空間情報における各点の座標に関連付ける。最後に、マッピング部１１４は、頭部傷害危険度を関連付けた空間情報を表示するための指示を表示部１１６に行う。
【００２２】
表示部１１６は、マッピング部１１４の指示に従って、マッピング部１１４により頭部傷害危険度を関連付けられた空間情報を表示する。
本例では、表示部１１６は、空間情報における各点の頭部傷害危険度の大きさを、第１の色から第２の色（第１の色と異なる）へのグラデーションにより表わす。
なお、空間情報における各点の頭部傷害危険度の大きさは、上記のような色以外にも、例えば、数値、文字（例えば、大、中、及び小など）、又は記号などにより表わされてもよい。
【００２３】
以上説明した構成を有する頭部傷害危険度可視化プログラム１００をインストール又はＡＳＩＣ等のハードウェアにより実装されたコンピュータは、頭部傷害危険度可視化装置として動作する。
この頭部傷害危険度可視化装置は、頭部傷害危険度可視化プログラム１００により実現される機能により、主に、生活環境を表わす空間情報の各地点における頭部傷害危険度を算出し、算出した頭部傷害危険度を空間情報の各地点に関連付けて表示する。
【００２４】
図３は、頭部傷害危険度算出処理Ｓ１０のフローチャートである。
図３に例示するように、ステップ１００（Ｓ１００）において、空間情報取得部１０４は、入力部１０２を介してユーザの入力を受け付けたか否かを判定する。頭部傷害危険度可視化プログラム１００は、ユーザの入力を受け付けた場合、Ｓ１０２へ移行し、ユーザの入力を受け付けていない場合、Ｓ１００を繰り返す。
【００２５】
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、空間情報取得部１０４は、Ｓ１００で受け付けたユーザの入力に応じて、空間情報ＤＢ１０６から生活環境を表わす空間情報を取得する。
【００２６】
ステップ１０４（Ｓ１０４）において、距離高さ算出部１０８は、生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する。
【００２７】
ステップ１０６（Ｓ１０６）において、距離高さ算出部１０８は、Ｓ１０４で算出した配置した各点から衝突面までの距離及び高さを、配置した各点の座標に関連付けて頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納する。
【００２８】
ステップ１０８（Ｓ１０８）において、頭部傷害危険度算出部１１２は、頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納されている各点に対する距離及び高さに基づき、各点における人体モデルの転倒をシミュレーションし、人体モデルの頭部が衝突面に衝突したときのＨＩＣ値を、頭部傷害危険度として算出する。
【００２９】
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、頭部傷害危険度算出部１１２は、Ｓ１０８で頭部傷害危険度として算出したＨＩＣ値を、各点の座標に関連付けて頭部傷害危険度ＤＢ１１０に格納する。
【００３０】
図４は、マッピング処理Ｓ２０のフローチャートである。
図４に例示するように、ステップ２００（Ｓ２００）において、マッピング部１１４は、入力部１０２を介してユーザの入力を受け付けたか否かを判定する。頭部傷害危険度可視化プログラム１００は、ユーザの入力を受け付けた場合、Ｓ２０２へ移行し、ユーザの入力を受け付けていない場合、Ｓ２００を繰り返す。
【００３１】
ステップ２０２（Ｓ２０２）において、マッピング部１１４は、Ｓ２００で受け付けたユーザの入力に応じて、頭部傷害危険度ＤＢ１１０から各点の座標と頭部傷害危険度とを取得する。
【００３２】
ステップ２０４（Ｓ２０４）において、マッピング部１１４は、空間情報ＤＢ１０６から空間情報を取得する。
【００３３】
ステップ２０６（Ｓ２０６）において、マッピング部１１４は、Ｓ２０２で取得した頭部傷害危険度を、Ｓ２０４で取得した空間情報における各点の座標に関連付ける。
【００３４】
ステップ２０８（Ｓ２０８）において、表示部１１６は、Ｓ２０６で頭部傷害危険度を関連付けられた空間情報を表示する。
【００３５】
図５は、表示部１１６により表示される頭部傷害危険度を関連付けられた空間情報を例示する図である。
図５に例示するように、頭部傷害危険度を関連付けられた空間情報３００は、長テーブル３１０、食卓テーブル３２０、椅子３３０、ローテーブル３４０、ソファ３５０、及びテレビボード３６０が配置された部屋を表わしている。この空間情報３００に、青から赤へのグラデーションにより表わされる頭部傷害危険度が関連付けられている。なお、本図は、３歳児をモデルとして頭部傷害危険度を算出した例である。また、本図では、青から赤に近づくほど頭部傷害危険度が大きいことを表わしている。
本図に示される空間情報３００から、転倒した場合、頭部を直接打つ可能性の高い場所である、長テーブル３１０の角及び中央部、食卓テーブル３２０の角及び中央部、椅子３３０の端、ローテーブル３４０の角及び中央部、ソファ３５０の端、及びテレビボード３６０の角における頭部傷害危険度が大きいことが分かる。
【００３６】
以上説明した構成及び動作によれば、頭部傷害危険度可視化装置は、空間情報内でのあらゆる場所及び転倒パターンでの頭部傷害危険度を算出するのではなく、一定間隔の格子状に配置した点での頭部傷害危険度を、人体モデルを用いて算出するので、計算範囲が限定され、生活環境における頭部傷害危険度を効率的に算出することができる。なお、空間情報において格子状に配置される点の間隔は、ユーザが必要とする頭部傷害危険度のマッピングの詳細度に応じて変更されればよい。
また、頭部傷害危険度可視化装置は、あらかじめ作成した頭部傷害危険度ＤＢ１１０に基づき、頭部傷害危険度を関連付けた空間情報を素早く表示することができる。
【００３７】
［変形例１］
上記実施例では、頭部傷害危険度算出部１１２は、距離高さ算出部１０８により算出された各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の硬さとに基づいて、頭部傷害危険度を算出してもよい。
この場合、頭部傷害危険度算出部１１２は、各点から衝突面までの距離及び高さに基づき、人体モデルを用いたシミュレーションにより算出されたＨＩＣ値を、衝突面の硬さに応じた数値で乗ずればよい。なお、衝突面の硬さに応じた数値は、衝突面が硬いほど、頭部傷害の危険度が増すので、大きく設定されればよい。
【００３８】
［変形例２］
上記実施例では、頭部傷害危険度算出部１１２は、距離高さ算出部１０８により算出された各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の形状とに基づいて、頭部傷害危険度を算出してもよい。
この場合、頭部傷害危険度算出部１１２は、各点から衝突面までの距離及び高さに基づき、人体モデルを用いたシミュレーションにより算出されたＨＩＣ値を、衝突面の面積の大きさに応じた数値で乗ずればよい。なお、衝突面の面積の大きさに応じた数値は、衝突面の面積が小さいほど、衝撃が集中し、頭部傷害の危険度が増すので、大きく設定されればよい。
【００３９】
［変形例３］
上記実施例では、頭部傷害危険度算出部１１２は、距離高さ算出部１０８により算出された各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに人の行動パターンとに基づいて、頭部傷害危険度を算出してもよい。
この場合、頭部傷害危険度算出部１１２は、各点から衝突面までの距離及び高さに基づき、人体モデルを用いたシミュレーションにより算出されたＨＩＣ値を、人の行動パターンにより転倒が起こりうる確率に応じた数値で乗ずればよい。なお、人の行動パターンにより転倒が起こりうる確率に応じた数値は、転倒が起こりうる確率が大きいほど、大きく設定されればよい。
【符号の説明】
【００４０】
１００ 頭部傷害危険度可視化プログラム
１０２ 入力部
１０４ 空間情報取得部
１０６ 空間情報ＤＢ
１０８ 距離高さ算出部
１１０ 頭部傷害危険度ＤＢ
１１２ 頭部傷害危険度算出部
１１４ マッピング部
１１６ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離高さ算出部と、
前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出部と、
前記危険度算出部により算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピング部と
を有する危険度可視化装置。
【請求項２】
前記距離高さ算出部は、前記配置した点から複数の方向にある衝突面までの距離及び高さを算出し、
前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から複数の方向にある衝突面までの距離及び高さに基づいて、前記各点における各方向に対する頭部の危険度を算出し、
前記マッピング部は、前記危険度算出部により算出された前記各点における各方向に対する頭部の危険度の平均値又は最大値を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングする
請求項１に記載の危険度可視化装置。
【請求項３】
前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の硬さとに基づき、頭部傷害の危険度を算出する
請求項１に記載の危険度可視化装置。
【請求項４】
前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の形状とに基づき、頭部傷害の危険度を算出する
請求項１に記載の危険度可視化装置。
【請求項５】
前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに人の行動パターンとに基づき、頭部傷害の危険度を算出する
請求項１に記載の危険度可視化装置。
【請求項６】
生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離及び高さ算出機能と、
前記距離及び高さ算出機能により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出機能と、
前記危険度算出機能により算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピング機能と
をコンピュータに実現させるプログラム。
【請求項７】
生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離及び高さ算出ステップと、
前記距離及び高さ算出ステップにより算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出ステップと、
前記危険度算出ステップにより算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピングステップと
を有する危険度可視化方法。
【請求項１】
生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離高さ算出部と、
前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出部と、
前記危険度算出部により算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピング部と
を有する危険度可視化装置。
【請求項２】
前記距離高さ算出部は、前記配置した点から複数の方向にある衝突面までの距離及び高さを算出し、
前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から複数の方向にある衝突面までの距離及び高さに基づいて、前記各点における各方向に対する頭部の危険度を算出し、
前記マッピング部は、前記危険度算出部により算出された前記各点における各方向に対する頭部の危険度の平均値又は最大値を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングする
請求項１に記載の危険度可視化装置。
【請求項３】
前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の硬さとに基づき、頭部傷害の危険度を算出する
請求項１に記載の危険度可視化装置。
【請求項４】
前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに衝突面の形状とに基づき、頭部傷害の危険度を算出する
請求項１に記載の危険度可視化装置。
【請求項５】
前記危険度算出部は、前記距離高さ算出部により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さと、さらに人の行動パターンとに基づき、頭部傷害の危険度を算出する
請求項１に記載の危険度可視化装置。
【請求項６】
生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離及び高さ算出機能と、
前記距離及び高さ算出機能により算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出機能と、
前記危険度算出機能により算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピング機能と
をコンピュータに実現させるプログラム。
【請求項７】
生活環境を表わす空間情報内に一定間隔の格子状に点を配置し、配置した点から衝突面までの距離及び高さを算出する距離及び高さ算出ステップと、
前記距離及び高さ算出ステップにより算出された前記各点から衝突面までの距離及び高さに基づいて、危険度を算出する危険度算出ステップと、
前記危険度算出ステップにより算出された危険度を、前記各点の座標に基づき、前記空間情報内にマッピングするマッピングステップと
を有する危険度可視化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２５３３８８（Ｐ２０１１−２５３３８８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２７２９９（Ｐ２０１０−１２７２９９）
【出願日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２１年１２月２日 社団法人日本機械学会発行の「ジョイント・シンポジウム２００９ スポーツ工学シンポジウム シンポジウム：ヒューマン・ダイナミクス 講演論文集」に発表
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度 独立行政法人産業技術総合研究所 中小企業支援調査（安全知識循環型社会構築事業）に関する委託研究 産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１６０７８１）国立大学法人金沢大学 (282)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２１年１２月２日 社団法人日本機械学会発行の「ジョイント・シンポジウム２００９ スポーツ工学シンポジウム シンポジウム：ヒューマン・ダイナミクス 講演論文集」に発表
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度 独立行政法人産業技術総合研究所 中小企業支援調査（安全知識循環型社会構築事業）に関する委託研究 産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１６０７８１）国立大学法人金沢大学 (282)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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