コンピュータビジョンによる空間の情報化～居住者の安全避難誘導を目的とした室内危険空間の自動認識～指導教員岡田成幸教授久保あすか１．はじめに建築を舞台とするステイクホルダーどうまず事前に、室内区間を 3 次元環境地図として、ましの円滑なコミュニケーション達成に空間の情報化はた設置家具を静態的オブジェクトとしてコンピュータ不可欠であり、最大の関心事でもある。関わる観測量上に情報化しておく必要がある。システム利用者は建に熱・音・光など、またそのための計測方法が種々開拓されている中で、空間尺度の基本は長さであり、古築や IT に不慣れな場合が多いことに配慮し、CCD カメラからのスクリーンキャプチャー画像をマウスクリくはレオナルド・ダ・ヴィンチの人体図による身体スックによる簡単操作でコンピュータ上に空間位置情報ケールやル・コルビュジェのモデュロールによる級数化が行えるように工夫した。また、１点透視図法を応 26 計測の提案があるが、計測機器は“物指し”であり、用し室内の 3 次元表現と家具スケールの自動認識アル測定は一過性である。ここに新たな計測技術の可能性ゴリズムを実装した。を提案する。すなわち、３次元空間を CCD カメラにより２次元座標として取り込み情報化することで、長 (2) 危険／安全領域の峻別と空間マーキング室内空間を地震の揺れに伴う家具転倒で浸潤されるさと相対位置の常時モニタリングを可能ならしめる。危険領域と転倒から保護される安全領域とを峻別する本論では地震時における家具転倒等に伴う居住者負傷必要がある。家具のアスペクト比に着目した転倒率簡危険空間を空間危険性として情報化し、気象庁による易推定式は金子¹⁾を基本とするが、緊急地震速報は震緊急地震速報と連動する避難誘導システムを具体的応度情報 I のみ提供されるので、最大床応答加速度 Af と用例として実現する。緊急地震速報の一般配信が始まり、これまでの地震 I との関係に河角 2)を、最大床応答速度 Vf と I との関係に Muramatu3)を代入し整理すると、式(1)が誘導できる。 (1) R ( I ) = α ⋅ φ (( β ( I ) − λ ) / ζ ) 対策、いわゆる事前対策や事後対応とは一線を画す “最中対策”の可能性が開かれた。本システムは緊急地震速報が与えてくれる 10 秒前後の極短時間の猶予時間を有効に使って安全な避難誘導をサポートするもので Fb = 15.6 / H ⋅ (1 + D / H ) −1.5 起動 λ・標準返済ζ(0.58 固定)の累積正規分布関数、αは以下のハードウェアとソフトウェアから構成される。 3 次元環境地図作成ことにあるため映像信号処理による方法を採用し、近家具オブジェクトの情報化危険 / 安全領域の峻別空間マーキングを応用することを試みる。室内環境及び居住者の行動・位置を把握する監視センサーに CCD カメラをハードウェアとして想定し、今回は試行版として、動画キャプチャが最大 1280×960 [Hz]、Fb は家具の境界振動数[Hz]である。以上のように家具アスペクト比と震度のみで家具の転倒確率が求められる。誘導した式(1)をグラフ化し図 2 に示す。図よりアスペクト比が小さいほど震度に対する転倒確率年 IT 分野での発展が著しいコンピュータビジョン技術床と家具とのすべり摩擦係数(0.8 固定）、D/H は家具アスペクト比、g は重力加速度、Ff は床応答等価振動数システムへの要求は室内空間全体を時刻歴で追跡する (4) ここに、β(I)は剛体への入力最大加速度、Φは平均居住者の動態・位置把握安全空間への居住者誘導終了図 1 システムの全体フローピクセルのウェブカメラ Qcam S 5500( ロジクール社) を採用した。そのビデオ出力信号を処理するため以下の 4 つの働きをするソフトウェアを新たに開発した。が大きくなっていることが分かる。家具の転倒率[%] ある。２．全体構成本システムは D / H ⋅ g ⋅ (1 + D / H ) at　Ff ≤ Fb ⎧ (2) e λ = AR =50 = ⎨ 2.5 10 D / H ( 1 D / H ) 2 π F at F F ⋅ + ⋅ > f f b ⎩ (3) Ff = Af /(2πV f ) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 4 5 6 震度 D/H=0.20(例：本棚) D/H=0.28(例：タンス) D/H=0.41(例：液晶テレビ) 7 8 D/H=0.21(例：食器棚) D/H=0.4(例：冷蔵庫) D/H=1.6(例：ブラウン管テレビ) 図 2 アスペクト比別の家具転倒確率家具転倒領域を危険空間とし転倒確率により危険のシステム起動イメージのフローを図 1 に示す。程度をコンピュータ画面の床面にマーキングする。別 (1) 3 次元環境地図と家具オブジェクトの情報化途、家具転倒に伴う人的負傷度（Insury Severity Score） Architectural Space Informatization with Computer Vision Technology-Automatic recognition of the indoor risky space aiming at active evacuationAsuka KUBO を算出しており 4)、重症／軽症（数値が 3 以上／3 未避行動支援が検討されている。制御系の実用化は高速満）で家具フレームの表示色を赤色／黄色に変える。 (3) 居住者の動態把握と位置把握交通の緊急停止等において進んでいるものの、危険回避行動支援においては個人の事前訓練対策にとどまっシステム動作時において CCD カメラからのビデオている（「緊急地震速報の本運用開始に係る検討会」にキャプチャ画像に背景差分法と Camshift 法を併用し動おける平成 18 年 5 月の中間報告）。大きな揺れがくる態としての人間抽出が自動的に行われる。同時に、動までの猶予時間が仮に１秒しかなかったとしても、本態映像の床面との設置点を自動探索し居住者の位置情システムが稼働していれば、危険状態を事前に通知し、報を得る。 (4) マーキングされた安全空間への居住者誘導安全領域への移動を促してくれる。そこに居住者の判断を持ち込む必要はない。コンピュータによるサポー居住者の位置が危険領域と重なった場合危険と判断トはこのような緊急時にこそ真価を発揮してくれるもし、音声による避難誘導を行う。試行版では、転倒率のだと思っている。最近発生した新潟県中越地震のよ 30%以上の領域にいるとき、「そこ、すごく危険です。」、うな内陸直下地震では、緊急地震速報が伝わったのは転倒率が 0%より大きく 30%未満のとき、「そこ、危険－2 秒（すなわち揺れが来てからの通報）であり、そです。」と人工音声によりコンピュータが音声誘導を行う。CCD カメラによる動態監視は常時行っているが、の有用性について疑問が投げかけられている。その対応策としてフォワードリアルタイムネットワーク等の音声誘導は日常生活では不要なため、緊急地震速報に新たな提案がなされている。リアルタイム防災（最中連動して起動するしくみとする。居住者はその音声誘防災）の有効性に期待しての提案であるが、猶予時間導に従い、転倒領域を避けて避難移動することになる。１～２秒という極短時間での適正対応がシステム正否３．開発プログラムの操作以上のシステム動作を個々の鍵を握る。本提案のような誘導システムの意義が理の住宅で可能とすべく、コンピュータ上にソフトウェアプログラムを構築した。操作はコンピュータ画面上解できよう。また室内を映した CCD カメラの 2 次元情報が自動的に 3 次元情報化されることで、室内環境に操作パネル（Form）が映し出され、そこに表示されを時間軸で常時把握できる本システムの Structural ている操作方法に従い、基本的にコントロールボタン Health Monitoring としての発展性も期待できる。を上から順にクリックしていくと、操作が行えるようにデザインした。（図 3 参照）図 3 Form での操作イメージ４．動作事例以上の操作により、人間抽出した時のビデオキャプチャ画像（ウェブカメラによる通常の動画：図 4 左)、人間抽出画像（黒背景画像に人物のみ白画表示：図 4 中)、人の軌跡を含む転倒領域画像（図 4 右)が動画でリアルタイム表示される。図 4 はそれらを静止画に落としサムネイルで示したものである。キャプチャ画像中の人間が、人間抽出画像において図 4 システム作動時のサムネイル抽出されているのが分かる。そして、転倒領域画像中に人間の足の位置が表示されている。ここで足の位置を表す点が転倒領域に入っている時、足跡の色が変わり、音声警報が流れる。 ■ 参考文献 1)金子美香：地震時における家具の転倒率推定方法、日本建築学会構造系論文集、第 551 号、pp.61-68、2002. 2) 河角広：震度と震度階（続）、地震、15、pp.6-12、1943. 3)Muramatu,I：Expectation of maximum velocity of earthquake motion within 50 years ５．おわりに緊急地震速報を一般世帯に有効活用する throughout Japan Sci.Rep.Gifu Univ.,3, 470-481,1993 4)岡田成幸、中嶋唯貴、青木俊典：ためのひとつの案として本システムを提案した。現在解剖学的外傷重傷度指標の導入による地震時人体損傷評価、日本建築学会東海支部研緊急地震速報の活用方策として自動制御系と、危険回究報告集、第 47 号、2008.