KR20060022935A - Drowsiness detection method and apparatus based on eye image - Google Patents

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KR20060022935A KR1020040071732A KR20040071732A KR20060022935A KR 20060022935 A KR20060022935 A KR 20060022935A KR 1020040071732 A KR1020040071732 A KR 1020040071732A KR 20040071732 A KR20040071732 A KR 20040071732A KR 20060022935 A KR20060022935 A KR 20060022935A
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Abstract

본 발명은 눈 영상 기반의 졸음 감지방법과 그 장치에 관한 것으로서, 특히 근적외선 광원으로부터 사람의 눈에 근적외선 광을 조사하고 이 광에 반응하여 사람의 눈에 나타난 영상의 왜곡 여부 및 그 왜곡 정도와 시간 정보를 토대로 졸음 여부를 감지 및 판별할 수 있도록 한 눈 영상 기반의 졸음 감지방법과 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drowsiness detection method and apparatus thereof based on an eye image, and in particular, irradiates near-infrared light to a human eye from a near-infrared light source, and in response to the light, whether or not the image appears in the human eye and the degree and time of distortion thereof. The present invention relates to a method and apparatus for detecting drowsiness based on an eye image to detect and determine drowsiness based on information.

본 발명은 적외선 광원으로부터 졸음 판별을 위한 기준 광 이미지로서의 파일럿 광을 사람의 눈에 조사하고, 상기 적외선 광이 조사된 사람의 얼굴 영상을 취득하며, 상기 취득한 얼굴 영상에서 상기 조사된 적외선 광에 반응하여 나타나는 파일럿 광 이미지(오목 거울 역할을 하는 망막에서 반사되어 동공에 집광되는 광이나, 볼록 거울 역할을 하는 눈동자에 맺힌 광원의 상)를 검색하여 눈동자 위치를 감지하고, 상기 눈동자에 맺힌 파일럿 광 이미지가 원형으로부터 얼마나 왜곡되었는가와 그 왜곡 시간 정보를 토대로 졸음 여부를 판별 및 경보하는 것을 특징으로 한다.The present invention irradiates the human eye with pilot light as a reference light image for the determination of drowsiness from an infrared light source, obtains a face image of the person irradiated with the infrared light, and responds to the irradiated infrared light in the acquired face image. Detects the position of the pupil by searching the pilot light image (light reflected from the retina acting as a concave mirror or condensed into the pupil or an image of a light source formed on the pupil acting as a convex mirror), and the pilot light image formed on the pupil Is characterized in that it is determined whether the drowsiness and alarm based on how distorted from the original and the distortion time information.

눈 검출, 영상 인식, 졸음감지, 졸음경보Eye detection, image recognition, drowsiness detection, drowsiness alarm

Description

눈 영상 기반의 졸음 감지방법 및 장치{DROWSINESS DETECTION METHOD AND APPARATUS BASED ON EYE IMAGE}Eye image based drowsiness detection method and apparatus {DROWSINESS DETECTION METHOD AND APPARATUS BASED ON EYE IMAGE}

도1은 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지장치의 블럭도1 is a block diagram of an eye image based drowsiness detection apparatus of the present invention

도2는 본 발명 제1 실시예의 눈 영상 처리 과정에 따른 눈 영상의 예를 나타낸 도면2 is a diagram illustrating an example of an eye image according to an eye image processing process of the first exemplary embodiment of the present invention;

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 졸음 감지방법의 플로우차트Figure 3 is a flowchart of the drowsiness detection method according to the first embodiment of the present invention

도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 눈 영상 처리 과정에 따른 눈 영상의 예를 나타낸 도면4 illustrates an example of an eye image according to an eye image processing process according to the second exemplary embodiment of the present invention.

도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 졸음 감지방법의 플로우차트5 is a flowchart of a drowsiness detection method according to a second embodiment of the present invention;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 눈 20: 카메라10: eyes 20: camera

21: 영상 처리부 30: 카메라 폰21: image processing unit 30: camera phone

40: 경보 발생부40: alarm generating unit

본 발명은 눈 영상 기반의 졸음 감지방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 근적외선 광원으로부터 사람의 눈에 근적외선 광을 조사하고 이 광에 반응하여 사람의 눈에 나타난 영상의 왜곡 여부 및 그 왜곡 정도와 시간 정보를 토대로 졸음 여부를 감지 및 판별할 수 있도록 한 눈 영상 기반의 졸음 감지방법 및 그 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an eye image-based drowsiness detection method and apparatus therefor, in particular, irradiating near-infrared light to a human eye from a near-infrared light source, and in response to the light, whether or not the image appears in the human eye and its degree and time of distortion. The present invention relates to a drowsiness detection method based on an eye image and a device for detecting and determining whether or not drowsiness is based on information.

특히 본 발명은 근적외선 광원을 차량 운전자의 눈에 조사하고, 상기 조사된 광에 의하여 반사된 영상-동공에 의해서 집광된 광이나 눈동자에 맺힌 광원의 상-을 포함하는 사람의 눈 영상을 근적외선 카메라를 이용하여 취득하고, 상기 취득한 영상에서 눈동자의 위치를 검출하여 이로부터 눈의 감김 정도에 따라 운전자의 졸음 여부를 감지 및 판별하여 경보를 수행할 수 있도록 한 눈 영상 기반의 졸음 감지방법 및 그 장치에 관한 것이다.In particular, the present invention irradiates a near-infrared light source to the eyes of a vehicle driver, and includes a near-infrared camera that captures an eye image of a person including an image reflected by the irradiated light—a light collected by a pupil or a light source formed in a pupil. Eye image-based drowsiness detection method and apparatus for detecting and determining the driver's drowsiness according to the degree of eyes closed by detecting the position of the pupil from the acquired image It is about.

차량의 운전 중에 졸음이 오는 경우 대형 인사 사고로 발전할 가능성이 매우 높기 때문에 졸음 운전의 예방은 차량 안전사고를 방지하는데 있어 대단히 중요한 문제이다. 졸음 운전은 운전자 개인의 건강 상태, 컨디션, 운전 및 주행 환경 등 여러가지 다양한 요인에 기인하여 일어나고 있다. 이를 방지하기 위하여 적절한 주행 거리마다 충분한 휴식과 가벼운 스트레칭 등의 운동을 하거나, 운전 중에 졸음이 오는 경우 주행을 멈추고 휴식을 취할 것을 권고하는 등의 졸음 운전 예방 및 조치요령이 알려지고 있으나, 실제로는 여러가지 이유로 인하여 위와 같은 수칙이 지켜지기 어렵고, 또한 차량 주행 중에 순간적으로 졸음이 오는 경우도 비일비재하기 때문에 교통사고 발생에서 졸음 운전이 원인이 되는 경우는 줄지 않고 있다.If the drowsiness comes while driving the vehicle is very likely to develop into a large personnel accident, prevention of drowsy driving is a very important problem in preventing vehicle safety accidents. Drowsy driving is caused by a variety of factors including the driver's personal health, condition, driving and driving environment. To prevent this, drowsy driving prevention and measures are recommended, such as exercising enough rest and light stretching at appropriate driving distances, or recommending stopping and resting when drowsiness comes while driving. For this reason, the above-mentioned rules are hard to be observed, and there are also cases of drowsiness while driving in a vehicle. Therefore, drowsiness driving is not reduced in traffic accidents.

이와 같은 졸음 운전의 방지를 위하여 다양한 기술적 접근이 이루어지고 있 다. 예를 들면 졸음이 올 때의 신체적 특징, 특히 얼굴에서 눈꺼풀의 특징있는 감김 패턴을 이용해서 운전자가 졸고 있는지의 여부를 감지 및 판별하고, 운전자가 졸고 있는 경우 경보음을 발생시켜 주의를 환기시켜 주는 기술이 알려져 있다.Various technical approaches have been taken to prevent such drowsy driving. For example, it detects and determines whether the driver is asleep by using the physical characteristics of the drowsiness, especially the characteristic winding pattern of the eyelids on the face, and alerts the driver by generating an alarm sound when the driver is drowsy. The technique is known.

이를 위하여 사람의 얼굴을 카메라로 촬영하여 얼굴 영상을 취득하고, 취득한 얼굴 영상 중에서 눈의 위치를 찾아내서 위쪽 눈꺼풀의 경계선과 아래쪽 눈꺼풀의 경계선의 간격에 따라 졸고 있는지의 여부를 감지하는 방법이 사용되고 있다.To this end, a face image is obtained by photographing a human face with a camera, and a method of detecting whether the user is dozing by the distance between the upper and lower eyelid boundaries by finding the position of the eye from the acquired facial images is used. .

종래 기술에서 눈 위치를 감지하는 방법으로는 카메라로 취득한 얼굴 영상에서 밝기 차에 의한 모든 경계선을 추출하고 이로부터 양쪽 눈 사이의 거리와 코까지의 거리등 얼굴의 기하학적 요소를 계산하여 눈의 위치를 찾았으며, 이진화 과정을 통해 눈꺼풀 경계선 추출을 수행하고, 위쪽 눈꺼풀의 경계선과 아래쪽 눈꺼풀의 경계선 사이의 간격에 따라 졸음 정도를 감지하는 방법을 사용하고 있다.In the prior art, the method of detecting the eye position extracts all boundary lines due to the brightness difference from the face image acquired by the camera, and calculates the geometric position of the face such as the distance between the two eyes and the distance to the nose. We extracted the eyelid boundary line through the binarization process and detected the degree of drowsiness according to the distance between the upper and lower eyelid boundary.

그러나 이 방법의 단점은 차량의 주행 중에 빛의 방향의 변화, 역광 등에 의하여 얼굴의 조명 조건이 계속 변화하기 때문에 경계선 추출에 의한 눈의 감지가 어려울 뿐만 아니라, 야간의 경우에는 밝기 차이가 적어지기 때문에 경계선의 추출이 더욱 어렵게 된다는 점에 있다.However, the disadvantage of this method is that because the lighting conditions of the face continuously change due to the change of light direction, backlight, etc. during driving of the vehicle, it is difficult to detect the eyes by the boundary extraction, and the brightness difference becomes small at night. The extraction of the boundary becomes more difficult.

또한 종래 기술에 따르면 얼굴의 방향이나 고개를 숙이는 정도에 따라서 양쪽 눈 사이, 눈과 코 사이의 기하학적 특성이 변하기 때문에 눈이 아닌 눈썹이나 코, 안경 등을 눈으로 오인 검출하는 경우가 빈번하여 졸음 운전 판단의 근거로 삼을 만한 정보의 신뢰도가 떨어지고, 이로 인하여 졸음 여부를 감지 및 판별하는데 있어 오류가 크고, 이와 같은 문제점들로 인하여 실용화가 되지 못하고 있다.In addition, according to the prior art, since the geometrical characteristics of both eyes, nose and nose changes according to the direction of the face or the head down, it is frequently detected that the eyebrows, nose, glasses, etc. are not eyes, but drowsy driving. Reliability of information that can be used as a basis for judgment is low, which causes a large error in detecting and determining whether or not drowsiness, and due to such problems, it is not practical.

또한 종래 기술은 야간이나 어두운 환경에서 조명을 위하여 큰 밝기의 근적외선 광원을 사용하기 때문에 졸음 감지 및 경보장치에 대한 하드웨어적 부담도 배제할 수 없는 단점이 있다.In addition, the prior art has a disadvantage that can not exclude the hardware burden on the drowsiness detection and alarm device because the use of a large brightness near-infrared light source for lighting in the night or dark environment.

본 발명의 목적은 광원으로부터 사람의 눈에 광을 조사하고 상기 광에 반응하여 사람의 눈에 맺힌 광의 상을 포함하는 눈 영상을 취득하고, 취득한 눈 영상에서 상기 광의 왜곡 정도와 왜곡 시간 정보를 토대로 졸음 여부를 판별 및 경보할 수 있도록 한 눈 영상 기반의 졸음 감지방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to irradiate light to the human eye from a light source and obtain an eye image including an image of light formed on the human eye in response to the light, and based on the distortion degree and distortion time information of the light in the acquired eye image The present invention provides a method for detecting drowsiness based on an eye and a device thereof to determine whether or not a drowsiness is detected.

본 발명의 또 다른 목적은 근적외선 광원으로부터 사람의 눈에 광을 조사하고, 눈 망막의 오목거울 특성에 의해서 망막에서 반사되어 동공에 집광되어 나타나는 동공의 밝기와 동공 주위의 밝기 차이가 최대인 점을 이용해서 눈 위치를 검색하며, 검색된 동공의 모양의 변형 정도와 시간 정보에 따라 눈의 감김 정도를 파악하여 졸음 경보를 발생시킬 수 있도록 한 눈 영상 기반의 졸음 감지방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to irradiate light to the human eye from a near-infrared light source, and the difference in brightness between the pupil and the brightness around the pupil, which are reflected from the retina and focused on the pupil due to the concave mirror characteristics of the eye retina, are the largest. The present invention provides an eye image-based drowsiness detection method and apparatus capable of generating a drowsiness alert by detecting an eye position by using the eye position, and determining the degree of eye closure based on the detected degree of deformation of the pupil and time information.

본 발명의 또 다른 목적은 근적외선 광이 망막에서 반사되어 동공에 집광된다는 점을 이용해서 동공을 검출하고 동공 형상의 왜곡 정도와 왜곡 시간 정보를 토대로 졸음 여부를 판별함으로써, 야간이나 어두운 터널 등, 외부 명암 조건이 나쁠 때는 물론 안경 착용시 렌즈에 반사되는 불빛에도 불구하고 운전자의 눈 위치를 정확하게 찾아내며, 종래와 같은 경계선 추출을 위한 이진화 과정없이 원래의 영상에서 각 화소의 밝기 값 및 주변 화소의 밝기값과의 차이에 의해서 눈동자를 검출 함으로써 눈 검출 알고리즘이 간단하고 눈동자를 고속으로 찾아낼 수 있도록 하며, 동공의 밝기 검출을 목적으로 근적외선 광원을 사용하기 때문에 종래의 야간이나 어두운 경우 조명을 위하여 큰 밝기의 근적외선 광원 사용을 배제하고 광원의 크기나 밝기가 상대적으로 적은 것으로도 사용할 수 있도록 한 눈 영상 기반의 졸음 감지방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to detect the pupil using the fact that near-infrared light is reflected from the retina and focused on the pupil, and to determine whether it is drowsy based on the distortion degree and distortion time information of the pupil shape, such as at night or in a dark tunnel. Accurately locates the driver's eye even when the contrast conditions are bad, even in the light reflected by the lens when wearing glasses, and the brightness value of each pixel and the brightness of the surrounding pixel in the original image without the binarization process for extracting the boundary line as in the prior art By detecting the pupils by the difference from the values, the eye detection algorithm is simple and makes it possible to find the pupils at high speed, and because the near-infrared light source is used for the purpose of detecting the pupil brightness, the brightness is large for the conventional night or dark lighting. To avoid the use of near-infrared light sources It is an object of the present invention to provide a drowsiness detection method and apparatus based on an eye image to be used as a small number.

본 발명의 또 다른 목적은 근적외선 광원으로부터 사람의 눈에 광을 조사하고, 눈동자의 볼록거울 특성에 의해서 눈동자에 맺히는 광원의 상과 그 주위의 밝기 차이가 최대인 점을 이용해서 눈 위치를 검색하며, 검색된 광원의 상의 모양의 변형 정도와 시간 정보에 따라 눈의 감김 정도를 파악하여 졸음 경보를 발생시킬 수 있도록 한 눈 영상 기반의 졸음 감지방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to irradiate light to the human eye from the near-infrared light source, and to search for the eye position using the point that the difference in brightness between the image of the light source formed on the pupil and its surroundings is the maximum due to the convex mirror characteristic of the pupil. In addition, the present invention provides an eye image-based drowsiness detection method and apparatus for generating a drowsiness alarm by grasping the degree of eye closure in accordance with the degree of deformation of the shape of the retrieved light source and time information.

본 발명의 또 다른 목적은 근적외선 광이 볼록한 눈동자에 맺혀 반사된다는 점을 이용해서 반사 광의 형상을 검출하고 그 형상의 왜곡 정도와 왜곡 시간 정보를 토대로 졸음 여부를 판별함으로써, 야간이나 어두운 터널 등, 외부 명암 조건이 나쁠 때는 물론 안경 착용시 렌즈에 반사되는 불빛에도 불구하고 운전자의 눈 위치를 정확하게 찾아내며, 종래와 같은 경계선 추출을 위한 이진화 과정없이 원래의 영상에서 각 화소의 밝기 값 및 주변 화소의 밝기값과의 차이가 최대가 된다는 특성을 이용하여 눈동자를 검출함으로써 눈 검출 알고리즘이 간단하고 눈동자를 고속으로 찾아낼 수 있도록 하며, 눈동자에 상을 맺히게 할 목적으로 근적외선 광원을 사용하기 때문에 종래의 야간이나 어두운 경우 조명을 위하여 큰 밝기의 근적외선 광원 사용을 배제하고 광원의 크기나 밝기가 상대적으로 적은 것으로도 사용할 수 있도록 한 눈 영상 기반의 졸음 감지방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to detect the shape of the reflected light by using the fact that near-infrared light is reflected in the convex pupil and to determine whether it is drowsiness based on the distortion degree and distortion time information of the shape, such as night or dark tunnels Accurately locates the driver's eye even when the contrast conditions are bad, even in the light reflected by the lens when wearing glasses, and the brightness value of each pixel and the brightness of the surrounding pixel in the original image without the binarization process for extracting the boundary line as in the prior art By detecting the pupil using the characteristic that the difference with the value is the maximum, the eye detection algorithm is simple, makes it possible to find the pupil at high speed, and the near-infrared light source is used for the purpose of forming the image on the pupil. Eliminate the use of high brightness near-infrared light sources for lighting in the dark It provides a high to a relatively small size and the brightness also a drowsiness detection of the eye based on the image to be used for the light source method and apparatus it is an object.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법은, 광원으로부터 사람의 눈에 광을 조사하는 광 조사단계, 상기 광이 조사된 사람의 얼굴 영상을 취득하여 동공의 위치와 그 형태를 인식하는 동공 인식단계, 상기 인식된 동공의 형태의 변형 정도와 그 유지 시간 정보를 토대로 하여 졸음 여부를 감지 및 판별하고 졸음 경보를 수행하는 졸음 판별 및 경보단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Eye image-based drowsiness detection method of the present invention for achieving the above object, the light irradiation step of irradiating light to a human eye from a light source, the position and shape of the pupil by acquiring the face image of the person irradiated with the light A pupil recognition step of recognizing, a drowsiness determination and alerting step of detecting and determining a drowsiness and performing a drowsiness alert based on the degree of deformation of the recognized pupil shape and its holding time information; Characterized in that comprises a.

또한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법에서, 상기 동공 인식단계는 근적외선 광을 조사하여 망막에서 반사되는 빛이 집광되는 동공의 위치를 인식함에 있어 얼굴 영상에서 각 화소의 밝기 값과 그 주변의 밝기 값의 차가 최대인 화소의 위치를 찾아 눈의 동공 위치를 감지하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the eye image-based drowsiness detection method of the present invention, the pupil recognition step is to recognize the location of the pupil of the light is reflected from the retina by the near-infrared light to collect the brightness value of each pixel in the face image and its surroundings The pupil position of the eye is detected by finding the position of the pixel having the largest difference in brightness value.

또한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법에서, 상기 동공 인식단계는 근적외선 광을 조사하여 망막에서 반사되는 빛이 집광되는 동공의 위치를 동공의 밝기 값과 그 주변의 밝기 값의 차가 최대인 지점으로부터 감지하고, 상기 최대 밝기 차의 화소가 갖는 밝기와 유사한 밝기 값을 갖는 주위 화소 집단을 묶어서 동공의 형태를 인식하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the eye image-based drowsiness detection method of the present invention, the pupil recognition step is a position where the difference between the brightness value of the pupil and the brightness value of the periphery is the maximum position of the pupil where the light reflected from the retina is collected by irradiating near-infrared light And the surrounding pixel group having a brightness value similar to the brightness of the pixel of the maximum brightness difference to recognize the shape of the pupil.

또한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법에서, 상기 졸음 판별 및 경보단계는 상기 인식된 동공 형태가 원형으로부터 변형된 정도에 따라 눈의 감김 정도 를 판별하며, 눈을 완전히 감아서 상기 인식된 동공이 사라진 시간이 설정된 시간 이상 지속되면 졸음 경보를 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the eye image-based drowsiness detection method of the present invention, the drowsiness determination and alerting step is to determine the degree of eye closure in accordance with the degree of deformation of the recognized pupil shape from the circle, and completely closed the eyes to recognize the recognized pupil If the disappeared time is longer than the set time is characterized in that the sleepiness alarm.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법은, 광원으로부터 사람의 눈에 광을 조사하는 광 조사단계, 상기 광이 조사된 사람의 얼굴 영상을 취득하여 눈동자 위에 맺힌 상기 광원의 상을 인식하는 광상 인식단계, 상기 인식된 광원 상의 형태의 변형 정도와 그 유지 시간 정보를 토대로 하여 졸음 여부를 감지 및 판별하고 졸음 경보를 수행하는 졸음 판별 및 경보단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the eye image-based drowsiness detection method of the present invention for achieving the above object, the light irradiation step of irradiating light to the human eye from a light source, the light source obtained by acquiring the face image of the person irradiated with the light is formed on the pupil An optical image recognition step of recognizing an image, a drowsiness determination and alarm step of detecting and determining drowsiness and performing a drowsiness alarm based on the degree of deformation of the shape of the recognized light source and its holding time information; Characterized in that comprises a.

또한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법에서, 상기 광상 인식단계는 근적외선 광을 조사하여 눈동자에 맺힌 광원의 상을 인식함에 있어 얼굴 영상에서 각 화소의 밝기 값과 그 주변의 밝기 값의 차가 최대인 화소의 위치를 찾아 눈동자의 위치를 감지하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the eye image-based drowsiness detection method of the present invention, in the optical image recognition step, the difference between the brightness value of each pixel in the face image and the brightness value of the surroundings is maximum in recognizing an image of a light source formed on the pupil by irradiating near-infrared light. The position of the pixel is detected by detecting the position of the pupil.

또한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법에서, 상기 광상 인식단계는 근적외선 광을 조사하여 눈동자에 맺힌 광원의 상을 인식함에 있어 얼굴 영상에서 각 화소의 밝기 값과 그 주변의 밝기 값의 차가 최대인 지점으로부터 눈동자의 위치를 감지하고, 상기 최대 밝기 차의 화소가 갖는 밝기와 유사한 밝기 값을 갖는 주위 화소 집단을 묶어서 광원의 상의 형태를 인식하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the eye image-based drowsiness detection method of the present invention, in the optical image recognition step, the difference between the brightness value of each pixel in the face image and the brightness value of the surroundings is maximum in recognizing an image of a light source formed on the pupil by irradiating near-infrared light. The position of the pupil is sensed from the point of in and the surrounding pixel group having a brightness value similar to the brightness of the pixel of the maximum brightness difference is grouped to recognize the shape of the image of the light source.

또한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법에서, 상기 졸음 판별 및 경보단계는 상기 눈동자에 맺힌 광원의 상의 형태가 원형으로부터 변형된 정도에 따라 눈의 감김 정도를 판별하며, 눈을 완전히 감아서 상기 인식된 광원의 상이 사라진 시간이 설정된 시간 이상 지속되면 졸음 경보를 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the eye image-based drowsiness detection method of the present invention, the drowsiness determination and alerting step is to determine the degree of eye closure according to the degree of deformation of the shape of the light source formed on the pupil from the circle, and completely closed the eyes The drowsiness alarm may be performed when the time at which the recognized light source disappears for more than a predetermined time.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법은, 근적외선 광원으로부터 졸음 판별을 위한 기준 광 이미지로서의 파일럿 광을 사람의 눈에 조사하는 단계, 상기 근적외선 광이 조사된 사람의 얼굴 영상을 취득하는 단계, 상기 취득한 얼굴 영상에서 상기 조사된 근적외선 광에 반응하여 나타나는 파일럿 광 이미지를 검색하여 눈동자 위치를 감지하는 단계, 상기 눈동자에 맺힌 파일럿 광 이미지가 원형으로부터 얼마나 왜곡되었는가와 그 왜곡 시간 정보를 토대로 졸음 여부를 판별 및 경보하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the eye image-based drowsiness detection method of the present invention for achieving the above object, the step of irradiating the human eye with pilot light as a reference light image for the determination of drowsiness from the near infrared light source, the face of the person irradiated with the near infrared light Acquiring an image, retrieving a pilot light image appearing in response to the irradiated near-infrared light from the acquired face image, and detecting a pupil position; how distorted the pilot light image formed on the pupil from a circle and its distortion time Determining and alerting whether to be drowsy based on the information; Characterized in that comprises a.

또한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법에서, 상기 파일럿 광의 이미지는 주변부와의 밝기 차가 최대인 위치를 중심으로 그 주변부에서 동일 내지 유사한 밝기 차를 갖는 화소를 집단화하여 광의 이미지 형태를 구하고 이를 동공 혹은 광원의 상으로 인식하며, 상기 동공 영상이나 광원의 상의 왜곡 정도를 미리 설정된 임계치와 비교하여 임계치 이상 왜곡된 시간이 설정된 시간 이상 지속되거나 상이 사라진 시간이 설정된 시간 이상 계속되면 졸음으로 판별함을 특징으로 한다.In addition, in the eye image-based drowsiness detection method of the present invention, the image of the pilot light is obtained by grouping pixels having the same or similar brightness difference at the periphery around the position where the brightness difference with the periphery is maximum, and obtaining the image form of the light. Or recognizes the image of the light source and compares the degree of distortion of the pupil image or the image of the light source with a preset threshold to determine drowsiness if the distortion time longer than the threshold value lasts for more than the set time or the time the image disappears for more than the set time. It is done.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지장치는, 눈 영상 취득을 위하여 사람의 얼굴에 소정의 근적외선 광을 조사하는 조명수단과, 상기 근적외선 광이 조사된 사람의 얼굴 영상을 취득하기 위한 영상 취득수단과, 상기 영상 취득수단에 의해서 취득한 얼굴 영상에서 인접 화소간의 밝기 값의 차이가 최대인 위치를 검출하여 눈동자를 검출하고 상기 광원에서 조사된 광에 반응하여 눈동자에 나타난 광원의 상을 검출하여 그 변형 정도와 시간 정보를 토대로 졸음 여부를 판별하는 영상 처리수단과, 상기 영상 처리수단의 처리 결과에 따라 운전자에게 졸음 경보를 수행하는 경보수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the eye image-based drowsiness detection apparatus of the present invention for achieving the above object, the illumination means for irradiating a predetermined near-infrared light to the face of a person for eye image acquisition, and the face image of the person irradiated with the near-infrared light The image acquisition means for acquiring and the position where the difference in brightness value between adjacent pixels is maximum in the face image acquired by the image acquiring means to detect the pupil, and in response to the light irradiated from the light source, And an image processing means for detecting sleepiness based on the degree of deformation and time information of the image, and an alarm means for alerting the driver to sleepiness according to the processing result of the image processing means.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법과 눈 영상 기반의 졸음 감지장치를 첨부된 도면을 참조하고, 바람직한 실시예를 예시하여 설명하면 다음과 같다.An eye image based drowsiness detection method and an eye image based drowsiness detection apparatus of the present invention made as described above will be described below with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법에서는 졸음 판별을 위한 기준 광 이미지로서의 파일럿 광을 조사한다. 즉, 졸음 판별을 위하여 눈동자에 특정한 상을 맺히게 하고 눈동자 및 눈동자에 맺힌 상을 검출하여 그 상의 변형된 정도와 지속시간을 토대로 졸음 여부를 판별하고 경보하는 것이다. 상기 파일럿 광은 운전자의 시각에 장애를 주지 않기 위하여 적외선 광(적외선 광원)을 사용한다. 특히 근적외선 광을 사용한다. 근적외선 광을 사람의 얼굴, 특히 눈동자를 향하여 조사하면 상기 근적외선 광은 대략 두가지의 반응으로 눈동자에 나타난다. 그 하나는 망막의 오목거울 효과에 의해서 망막에서 반사된 광이 동공에 집광된다는 것이고, 다른 하나는 볼록거울 효과를 갖는 눈동자에 상기 파일럿 광의 이미지 원형(original image)으로 반사되어 맺히는 것이다.In the eye image-based drowsiness detection method of the present invention, pilot light as a reference light image for drowsiness determination is irradiated. In other words, to determine the drowsiness is to make a specific image to the pupil and detect the image and the image formed on the pupil and determine whether or not drowsiness based on the degree of deformation and the duration of the image. The pilot light uses infrared light (infrared light source) in order not to disturb the driver's vision. In particular, near-infrared light is used. When near-infrared light is irradiated toward a human face, particularly the eye, the near-infrared light appears in the pupil in approximately two reactions. One is that the light reflected from the retina is condensed into the pupil by the concave mirror effect of the retina, and the other is the reflection of the pilot light as an original image on the pupil having the convex mirror effect.

전자의 경우는 동공을 검출하고 이 검출된 동공의 형태의 변형 정도와 그 변형 지속시간을 토대로 하여 졸음 여부를 검출하며, 후자의 경우는 눈동자에 맺힌 광원의 상을 검출하고 이 검출된 광원 상의 형태의 변형 정도와 그 변형 지속시간 을 토대로 하여 졸음 여부를 검출한다.The former detects the pupil and detects drowsiness on the basis of the detected degree of deformation of the pupil and the duration of the deformation. The latter detects the image of the light source in the pupil and the detected shape of the light source. Drowsiness is detected based on the degree of deformation and the duration of deformation.

이를 위하여 조명수단으로서 근적외선 광원(적외선 LED 등)이 내장된 카메라를 사용하거나, 근적외선 광원과 카메라가 분리된 형태의 영상 취득장치를 구비할 수 있다. 카메라는 일반 CCD 카메라나 CMOS 카메라 뿐만 아니라, 디지털 카메라, 카메라 폰에 내장되어 있거나 외장할 수 있는 카메라를 사용한다.To this end, a camera having a built-in near-infrared light source (infrared LED, etc.) may be used as the lighting means, or an image acquisition device in which the near-infrared light source and the camera are separated may be provided. The camera uses not only a general CCD camera or a CMOS camera but also a camera that can be built in or external to a digital camera or a camera phone.

도1은 본 발명에 따른 졸음 감지장치의 일예를 보여준다.1 shows an example of a drowsiness detecting apparatus according to the present invention.

사람의 얼굴 영상, 특히 눈(10) 영상을 취득하기 위한 영상 취득수단으로 근적외선 광원이 내장된 카메라(20) 또는 근적외선 광원(도시 생략)과 별개로 카메라가 내장된 카메라 폰(30)이 구비된다. 또한 상기 영상 취득수단에 의해서 취득한 얼굴 영상에서 눈을 검출하고, 눈동자를 검출하며, 눈동자에 맺힌 광원의 상을 감지하여 그 왜곡된 정도와 지속시간에 따른 졸음 여부를 판별하기 위한 영상 처리부(21)와, 상기 영상 처리부(21)의 판별 결과에 따라 경보음을 발생시켜 운전자에게 주의를 환기시켜 주는 경보 발생부(40)를 포함하고 있다.As an image acquisition means for acquiring a face image of a human, in particular, an eye 10 image, a camera 20 having a built-in near infrared light source or a camera phone 30 having a built-in camera separately from a near infrared light source (not shown) is provided. . The image processor 21 detects eyes from the face image acquired by the image capturing means, detects pupils, detects an image of a light source formed on the eyes, and determines whether the user is sleepy according to the distortion degree and duration. And an alarm generator 40 generating an alarm sound according to the determination result of the image processor 21 to alert the driver.

상기 영상 처리부(21) 및 경보 발생부(40)는 카메라 폰(30)에 내장될 수도 있다. 이 경우는 졸음 감지 및 경보기능을 갖는 카메라 폰이 구현될 것이다.The image processor 21 and the alarm generator 40 may be built in the camera phone 30. In this case, a camera phone with drowsiness detection and alarm function will be implemented.

상기 영상 취득수단(20,30)은 운전자의 얼굴을 향하도록 운전석 주변의 적당한 장소에 설치된다.The image acquisition means 20 and 30 are installed at appropriate places around the driver's seat to face the driver's face.

[제1 실시예][First Embodiment]

도2는 본 발명 제1 실시예의 눈 영상 처리 과정에 따른 눈 영상의 예를 나타낸 도면이고, 도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 졸음 감지방법의 플로우차트를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of an eye image according to an eye image processing process according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart illustrating a drowsiness detection method according to the first embodiment of the present invention.

근적외선 광원으로부터 운전자의 얼굴에 근적외선 광을 조사하면 이 빛은 눈(10)의 동공을 통하여 눈의 망막에서 반사되어 동공 부위에서 집광되기 때문에 동공 부위는 얼굴 영상 중에서 가장 밝게 나타난다. 이와 같이 근적외선 광원으로부터 광을 조사하고 영상 취득수단(20,30)을 이용해서 사람의 얼굴 영상을 취득한 후에 이를 영상 처리부(21)에서 다음과 같이 처리한다.When near-infrared light is irradiated on the driver's face from the near-infrared light source, the light is reflected in the retina of the eye through the pupil of the eye 10 and focused at the pupil area, so that the pupil part appears brightest in the facial image. As described above, after irradiating light from the near-infrared light source and acquiring a face image of a person using the image acquisition means 20 and 30, the image processing unit 21 processes the image as follows.

즉, 앞서 기술한 바와 같이 동공 주위의 눈동자 부위는 밝기가 낮아 동공과 그 주변부 사이의 밝기 차이는 전체 얼굴 영상 중에서 최대값을 가지게 된다. 그러므로 얼굴의 전체 영상이나 일정한 구역 내의 모든 화소에 대해서 그 밝기 차이가 최대가 되는 위치를 찾게 되면 이 화소의 위치는 눈동자의 동공의 한 점이 된다.That is, as described above, the pupil area around the pupil is low in brightness, so that the difference in brightness between the pupil and its periphery has a maximum value in the entire face image. Therefore, when the position where the difference in brightness is maximized for the entire image of the face or all the pixels in a certain area is found, the position of the pixel becomes a point of the pupil of the pupil.

상기 검색된 밝기 차 최대 값인 위치의 화소 주변에 그와 동일 내지 유사한-임계치 이상인 밝기 값을 갖는 화소의 집합을 찾아서 이들을 묶게 되면 그 영역이 바로 동공이 된다. 이렇게 하여 눈동자의 위치와 동공의 위치(크기) 및 형태를 찾게 되는데, 동공의 형태는 평상시에 원형(circle)을 유지하지만 눈꺼풀이 감김에 따라 눈꺼풀이 광원의 통로(동공)를 가리기 때문에 원래의 형태로부터 변형되기 시작하고, 눈을 완전히 감았을 경우에는 동공의 상이 상기 취득한 눈 영상에서 완전히 사라지게 된다. 그러므로 동공의 상의 형태 변형, 즉 동공의 왜곡된 정도를 미리 설정해 놓은 임계치와 비교하여 그 이상이 된 상태로 설정된 시간 이상 지속되거나, 동공의 상이 완전히 사라진 시간이 설정된 시간 이상 지속되면 졸음이라고 판단하고, 적절한 경보를 발생시킨다.If a group of pixels having a brightness value equal to or greater than or equal to a threshold is found around the pixel at the position where the searched brightness difference is the maximum value, the area is immediately a pupil. In this way, the position of the pupil and the position (size) and shape of the pupil are found. The shape of the pupil maintains a circle at normal times, but as the eyelid is closed, the eyelid hides the passage of the light source (the pupil). The image of the pupil disappears completely from the acquired eye image when the eye starts to deform and the eye is completely closed. Therefore, when the shape of the pupil phase is deformed, that is, the pupil's distorted degree is longer than the preset threshold, or when the pupil phase completely disappears for more than the preset time, it is judged to be drowsiness. Raise the appropriate alarm.

도2에서 (a)는 눈 주변의 얼굴 영상, (b)는 검출된 눈 위치에서 동공이 밝게 빛나는 영상, (c)는 동공 주변의 비교 영역, (d)는 졸음이 올 때의 특징인 눈꺼풀이 내려옴에 따라 동공의 상이 변형되는 모양, (e)는 눈꺼풀이 완전히 감긴 눈의 모양을 각각 보여주고 있다.In FIG. 2, (a) is an image of a face around the eyes, (b) is an image of the pupil shining brightly at the detected eye position, (c) is a comparison area around the pupil, and (d) is an eyelid characterized by drowsiness As this descends, the image of the pupil is deformed, (e) shows the shape of the eyes with the eyelids completely closed.

도3은 앞서 기술한 본 발명 제1 실시예에 따른 졸음 감지방법의 각 단계를 보여준다. 제1 단계(S1)는 근적외선 조사단계이다. 광원과 눈의 상대적인 위치에 따라서 동공을 통한 빛의 반사 량이 달라지기 때문에 광원의 빛이 가급적 망막의 중앙 부위에서 반사되도록 광원의 위치 및 방향을 조절하여 운전자 전방에 설치하고, 카메라(20) 또는 카메라 폰(30)과 근적외선 광원을 작동시킨다.Figure 3 shows each step of the drowsiness detection method according to the first embodiment of the present invention described above. The first step S1 is a near infrared ray irradiation step. Since the amount of reflection of light through the pupil varies according to the relative position of the light source and the eye, the light source is adjusted in front of the driver by adjusting the position and direction of the light source so that the light of the light source is reflected at the center of the retina. The phone 30 and the near infrared light source are operated.

제2 단계(S2)는 운전자 얼굴 영상을 취득하는 단계이다. 상기 카메라와 근적외선 광원을 작동시켜 운전자의 얼굴 영상(도2의 a 참조)을 취득한다. 촬영된 운전자의 얼굴 영상은 디지털 신호로 변환되어 다음과 같이 처리된다.The second step S2 is a step of acquiring the driver's face image. The camera and the near-infrared light source are operated to acquire the driver's face image (see a in FIG. 2). The captured driver's face image is converted into a digital signal and processed as follows.

제3 단계(S3)는 동공의 위치 검출을 위하여 화소 밝기 차이를 산출하는 단계이다. 도2의 (b)에 나타낸 바와 같이 동공은 가장 밝게 나타나고 동공 주위는 어둡게 나타나므로 얼굴 영상 중에서 밝기의 차이가 가장 크게 나타나는 곳을 찾기 위한 것이다. 이를 위하여 영상 처리부(21)는 입력된 얼굴 영상에서 각 화소의 밝기 값을 읽고 도2의 (c)에 나타낸 바와 같이 화소로부터 일정한 거리에 떨어져 있는 사각형 또는 원형 형태로 표시된 탐색(비교) 영역에 대하여 그 안에 있는 화소들의 밝기 값의 평균을 구한 후, 인접 화소간 두 값의 밝기 차를 산출한다.The third step S3 is a step of calculating the pixel brightness difference for detecting the position of the pupil. As shown in (b) of FIG. 2, the pupil appears brightest and the pupil periphery appears dark, so it is to find a place where the difference in brightness is greatest among the face images. To this end, the image processor 21 reads the brightness value of each pixel in the input face image and searches for a search (comparative) area displayed in a rectangular or circular shape spaced apart from a pixel as shown in FIG. After calculating the average of the brightness values of the pixels therein, the brightness difference between two values between adjacent pixels is calculated.

제4 단계(S4)는 최대의 밝기 차를 갖는 화소 위치를 결정하는 단계이다. 즉, 상기 인접 화소간의 밝기 차이가 가장 큰 값을 가지는 화소의 위치를 찾아낸다.The fourth step S4 is a step of determining the pixel position having the maximum brightness difference. That is, the position of the pixel having the largest value of the brightness difference between the adjacent pixels is found.

제5 단계(S5)는 얼굴 영상, 특히 눈 영상에서 동공이 검출되고 있는지를 판별하는 단계이다. 이 단계에서는 찾아낸 화소의 밝기 값이 임계값 이상이면 동공으로 간주하고, 밝기 값이 임계값 이하가 되면 도2의 (e)와 같이 눈꺼풀이 감긴 것으로 간주하여 졸음이라고 판단한다. 물론 이 단계에서 시간 정보를 중요하게 고려해야 한다. 즉, 눈꺼풀이 감겨있는 시간(동공이 검출되지 않는 시간)이 졸음이라고 판별하기 위해서 미리 설정해 놓은 소정 시간 이상 지속되는 경우를 졸음이라고 판별함으로써, 단순히 눈꺼풀을 깜박이는 것에 불과한 경우를 졸음이라고 오판하지 않도록 하는 것이다.The fifth step S5 is a step of determining whether the pupil is detected in the face image, particularly the eye image. In this step, if the brightness value of the found pixel is greater than or equal to the threshold value, the pupil is regarded as a pupil. If the brightness value is less than or equal to the threshold value, the eyelid is considered closed as shown in FIG. Of course, time information should be considered at this stage. In other words, it is determined that drowsiness is a case in which the eyelids are closed (the time when the pupils are not detected) lasts more than a predetermined time set to determine that they are drowsiness, so that the case of simply blinking the eyelids is not mistaken. It is.

제6 단계(S6)는 동공의 형태를 검출하는 단계이다. 전 단계에서 동공이라고 간주하게 되면 동공(최대 밝기차의 화소 위치)에서 일정한 거리 내에 동일 내지 유사한 밝기를 가지는 화소들의 집단을 찾아내고 이들을 묶어서 하나의 덩어리로 만들어 줌으로써 이 영역을 동공이라고 정의하고 동공의 형태를 살피는 것이다. 눈동자에서 동공의 위치와 그 형태를 정확하게 검출하였다면 동공은 원형을 유지한다.The sixth step S6 is a step of detecting the shape of the pupil. In the previous step, the pupil is defined as a pupil by finding a group of pixels with the same or similar brightness within a certain distance from the pupil (pixel position of maximum brightness difference) and grouping them into a single mass. It is to look at the form. If the pupil's position and shape are correctly detected in the pupil, the pupil remains circular.

제7 단계(S7)는 동공의 왜곡 정도(졸음에 의한 변형 정도)를 판별하는 단계이다. 즉, 전 단계에서 찾아낸 화소들의 집단의 모양이 둥근 형태로부터 변형된 정도를 계산하고 이 것을 설정된 임계치와 비교하는 것이다.The seventh step S7 is a step of determining the degree of distortion of the pupil (deformation due to drowsiness). That is, the degree of deformation of the shape of the group of pixels found in the previous step from the round shape is calculated and compared with the set threshold.

제8 단계(S8)는 졸음 감지 및 경보를 수행하는 단계이다. 즉, 졸음에 의해서 눈을 감게되면 근적외선이 눈꺼풀에 의해서 차단되어 눈의 동공 형태가 둥근 형태가 아닌 형태로 변형되어 졸음 상태라는 것을 판별할 수 있으므로 경보 발생부(40) 를 작동시켜 적절한 경보를 수행함으로써 운전자에게 주의를 환기시켜 준다.The eighth step S8 is to perform drowsiness detection and alarm. That is, when eyes are closed by drowsiness, near-infrared rays are blocked by the eyelids, and the pupils of the eyes are deformed into a shape that is not rounded, so that it can be determined that it is a drowsy state, so that the alarm generator 40 operates appropriately. By drawing attention to the driver.

도2의 (d)에 나타낸 바와 같이 눈을 반쯤 감게되면 눈동자에 맺힌 동공의 상은 둥근 형태가 아닌 변형된 형태로 나타나고, 도2의 (e)와 같이 운전자가 눈을 완전히 감게되면 밝은 동공 부위는 사라지게 되므로, 이 현상을 시간 정보와 함께 고려하여 졸음 상태를 감지 및 경보하는 것이다.As shown in (d) of FIG. 2, when the eyes are half-closed, the image of the pupil formed in the pupil appears as a deformed shape rather than a rounded shape. As shown in (e) of FIG. Since it disappears, this phenomenon is considered along with the time information to detect and alert drowsiness.

졸음이 오는 경우 나타나는 특징을 보면 눈꺼풀이 처음부터 완전히 감기지 않고 일부 감기다가 다시 뜨고를 반복하다가 궁극에는 눈꺼풀이 완전히 감기는 패턴을 보이는 것이 일반적이고, 단순히 눈을 깜박이는 경우는 동공이 사라지는 시간이 매우 짧게 나타나고 또 위쪽 눈꺼풀에 의해서 동공이 왜곡되는 지속시간이 매우 짧게 나타나므로 이러한 졸음 시의 패턴을 정상적인 눈 깜박임 패턴과 구별하는데는 앞서 기술한 바와 같이 동공의 유무, 동공의 변형정도를 시간 정보와 함께 고려하는 것이 가장 바람직하며 정확한 판별의 근거가 된다.When the drowsiness comes up, the eyelids are not completely wounded from the beginning, but it is common to repeat some of them after reopening, and eventually the eyelids are completely closed.In the case of simply blinking, the pupil disappears. It appears very short and the duration of the distortion of the pupil by the upper eyelid appears very short. To distinguish this drowsiness pattern from the normal eye blink pattern, as described above, the presence or absence of the pupil and the degree of deformation of the pupil are described. Considered together is the most desirable and the basis for accurate determination.

본 발명 제1 실시예에서 광원은 얼굴 부위의 조명이 아닌 반사광의 통로로서의 동공 위치 판단을 목적으로 하기 때문에 광원의 휘도는 높지 않아도 무방하다.In the first embodiment of the present invention, since the light source is for determining the pupil position as the passage of the reflected light rather than the illumination of the face part, the luminance of the light source may not be high.

또한 눈 위치 검색을 위하여 얼굴의 기하학적 특징을 필요로 하지 않으며, 눈꺼풀의 경계선 추출을 위한 이진화 과정없이 원래의 영상에서 각 화소의 밝기 값 및 그 주변 화소의 밝기와의 차이에 의해서 눈동자를 찾기 때문에 알고리즘이 간단하고 눈동자 검출 속도가 매우 빨라진다. 특히 근적외선 광원이 오목 거울 역할을 하는 망막에서 반사되어 집광되는 동공의 위치와 그 형태를 이용하기 때문에 야간이나 어두운 터널 등, 외부 명암 조건이 열악한 환경에서는 물론, 안경 착용 시 렌 즈에서 반사되는 불빛에도 불구하고 눈의 위치를 정확하게 찾아낼 수 있다.In addition, the algorithm does not require the geometric features of the face to search for the eye position, and finds the pupil by the difference between the brightness value of each pixel and the brightness of the surrounding pixels in the original image without the binarization process for extracting the boundary of the eyelid. This simple and eye detection speed is very fast. In particular, the near-infrared light source uses the location and shape of the pupil that is reflected and condensed from the retina, which acts as a concave mirror, so that it can be applied to the light reflected from the lens when wearing glasses as well as in environments with poor external contrast conditions such as at night or in dark tunnels. In spite of this, it is possible to accurately locate the eye.

[제2 실시예]Second Embodiment

도4는 본 발명 제2 실시예의 눈 영상 처리 과정에 따른 눈 영상의 예를 나타낸 도면이고, 도5은 본 발명의 제2 실시예에 따른 졸음 감지방법의 플로우차트를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of an eye image according to an eye image processing process according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a flowchart illustrating a drowsiness detection method according to a second embodiment of the present invention.

근적외선 광원으로부터 운전자의 얼굴에 근적외선 광을 조사하면 이 빛은 눈(10)의 볼록 거울 역할을 하는 눈동자에서 반사되어 눈동자 부위에 광원의 상이 맺히기 때문에 이 부위는 얼굴 영상 중에서 가장 밝게 나타난다. 눈동자의 색은 인종에 따라서 다양하게 나타나는데, 검은색 뿐만 아니라 갈색, 회색, 청색 등 여러가지 색상을 갖지만 공히 볼록 거울 역할을 한다는 점에서 눈동자에 광원의 상이 집중되어 맺히기 때문에, 본 발명 제2 실시예에서는 이와 같은 현상을 이용하여 일종의 파일럿 광 이미지로서 눈동자에 맺힌 광원의 상을 근거로 졸음 여부를 감지 및 판별하는 것이다. 본 발명 제2 실시예에서도 근적외선 광원으로부터 광을 조사하고 영상 취득수단(20,30)을 이용해서 사람의 얼굴 영상을 취득한 후에 이를 영상 처리부(21)에서 다음과 같이 처리한다.When near-infrared light is irradiated on the driver's face from the near-infrared light source, the light is reflected from the pupil, which serves as a convex mirror of the eye 10, so that the image of the light source forms on the pupil area, which is the brightest in the face image. In the second embodiment of the present invention, the color of the pupil appears in various ways according to the race, and since it has various colors such as brown, gray, and blue but also serves as a convex mirror, the image of the light source is concentrated on the pupil. This phenomenon is used to detect and determine drowsiness based on the image of the light source formed on the pupil as a kind of pilot light image. In the second embodiment of the present invention, after irradiating light from a near-infrared light source and acquiring an image of a human face using the image acquisition means 20 and 30, the image processing unit 21 processes it as follows.

앞서 기술한 바와 같이 근적외선 광원을 운전자의 얼굴에 조사하면 인간의 눈의 눈동자 부위는 볼록 거울 역할을 하기 때문에 눈동자 부위에 밝은 빛의 광원의 상이 맺히게 된다. 이 때 광원의 상을 원형(circle)의 형태로 만들기 위해서 광원의 모양이 원형이 되도록 근적외선 LED를 배열한다.As described above, when the near-infrared light source is irradiated to the driver's face, the pupil part of the human eye acts as a convex mirror, thereby forming a bright light source image on the pupil part. At this time, in order to make the image of the light source circular, a near-infrared LED is arranged so that the shape of the light source is circular.

눈동자 부위에 원형 행태의 밝은 빛의 상이 맺히게 되면 그 주변 부위는 밝 기가 낮아 파일럿 광원의 상과 그 주변부 사이의 밝기 차이는 전체 얼굴 영상 중에서 최대값을 가지게 된다. 그러므로 얼굴의 전체 영상이나 일정한 구역 내의 모든 화소에 대해서 그 밝기 차이가 최대가 되는 위치를 찾게 되면 이 화소의 위치는 눈동자에 맺힌 밝은 광원의 상의 한 점이 된다.When the bright light image of circular behavior is formed on the pupil area, the peripheral area is low in brightness so that the difference in brightness between the pilot light image and the peripheral part has the maximum value among the entire face images. Therefore, when the position where the difference in brightness is maximized for the entire image of the face or all the pixels in a certain area is found, the position of the pixel becomes a point of the image of the bright light source formed on the pupil.

상기 검색된 밝기 차가 최대 값인 위치의 화소 주변에 그와 동일 내지 유사한-임계치 이상인 밝기 값을 갖는 화소의 집합을 찾아서 이들을 묶게 되면 그 영역이 바로 광원의 상의 형태와 크기가 된다. 이렇게 하여 눈동자의 위치와 광원의 상의 크기 및 형태를 찾게 되는데, 광원의 상의 형태는 평상시에 원형(circle)을 유지하지만 눈꺼풀이 감김에 따라 눈꺼풀이 광원의 통로(동공)를 가리기 때문에 원래의 형태로부터 변형되기 시작하고, 눈을 완전히 감았을 경우에는 광원의 상이 상기 취득한 눈 영상에서 완전히 사라지게 된다. 그러므로 광원의 상의 형태 변형, 즉 광원의 상의 왜곡된 정도를 미리 설정해 놓은 임계치와 비교하여 그 이상이 된 상태로 설정된 시간 이상 지속되거나, 광원의 상이 완전히 사라진 시간이 설정된 시간 이상 지속되면 졸음이라고 판단하고, 적절한 경보를 발생시킨다.When a set of pixels having a brightness value equal to or greater than or equal to a threshold value is found around the pixel at the position where the searched brightness difference is the maximum value, and the groups are grouped, the area becomes the shape and size of the image of the light source. In this way, the position of the pupil and the size and shape of the image of the light source are found. The shape of the image of the light source is normally maintained in a circle, but as the eyelid is closed, the eyelid covers the passage of the light source. When the eye starts to deform and the eyes are completely closed, the image of the light source disappears completely from the acquired eye image. Therefore, when the shape deformation of the light source image, that is, the distortion degree of the light source image is longer than the preset threshold, or longer than the preset time, or the time when the light source image disappears completely, the user determines that it is drowsy. The appropriate alarm is triggered.

도4에서 (a)는 눈 주변의 얼굴 영상, (b)는 검출된 눈 위치에서 눈동자 위에 밝게 빛나는 광원의 상, (c)는 주변의 비교 영역, (d)는 졸음이 올 때의 특징인 눈꺼풀이 내려옴에 따라 광원의 상이 변형되는 모양, (e)는 눈꺼풀이 완전히 감긴 눈의 모양을 각각 보여주고 있다.In Fig. 4, (a) is a face image around the eyes, (b) is an image of a light source shining brightly on the pupil at the detected eye position, (c) is a comparison area around, and (d) is a characteristic of drowsiness. As the eyelids descend, the image of the light source deforms, and (e) shows the shape of the eyes with the eyelids completely closed.

도5는 앞서 기술한 본 발명 제2 실시예에 따른 졸음 감지방법의 각 단계를 보여준다. 제1 단계(S11)는 근적외선 조사단계이다. 광원과 눈의 상대적인 위치에 따라서 눈동자 부분에 맺힌 광원의 상의 위치가 달라지기 때문에 광원의 빛이 가급적 눈동자 부위의 중앙에 맺히도록 광원의 위치 및 방향을 조절하여 운전자 전방에 설치하고, 카메라(20) 또는 카메라 폰(30)과 근적외선 광원을 작동시킨다.Figure 5 shows each step of the drowsiness detection method according to the second embodiment of the present invention described above. The first step S11 is a near infrared ray irradiation step. Since the position of the image of the light source formed on the pupil part varies according to the relative position of the light source and the eye, the light source is installed in front of the driver by adjusting the position and direction of the light source so that the light of the light source forms the center of the pupil as much as possible. Or operate the camera phone 30 and the near infrared light source.

제2 단계(S12)는 운전자 얼굴 영상을 취득하는 단계이다. 상기 카메라와 근적외선 광원을 작동시켜 운전자의 얼굴 영상(도4의 a 참조)을 취득한다. 촬영된 운전자의 얼굴 영상은 디지털 신호로 변환되어 다음과 같이 처리된다.The second step S12 is obtaining a driver's face image. The camera and the near-infrared light source are operated to acquire a driver's face image (see a in FIG. 4). The captured driver's face image is converted into a digital signal and processed as follows.

제3 단계(S13)는 광원의 상의 위치 검출을 위하여 화소 밝기 차이를 산출하는 단계이다. 도4의 (b)에 나타낸 바와 같이 눈동자에서 반사된 광원의 상의 주위는 어둡고 눈동자에 반사되어 맺힌 광원의 상은 얼굴 영상, 특히 눈 영상에서 가장 밝기 때문에 얼굴의 영상 중 밝기의 차이가 가장 크게 나타난다. 영상 처리부(21)는 입력된 얼굴 영상에서 각 화소의 밝기 값을 읽고 도4의 (c)에 나타낸 바와 같이 화소로부터 일정한 거리에 떨어져 있는 사각형 또는 원형 형태로 표시된 탐색(비교) 영역에 대하여 그 안에 있는 화소들의 밝기 값의 평균을 구한 후, 인접 화소간의 밝기 차를 산출한다.The third step S13 is a step of calculating the pixel brightness difference for detecting the position of the image of the light source. As shown in (b) of FIG. 4, the light source image reflected from the pupil is dark and the light source image reflected from the pupil is the brightest in the face image, especially the eye image, so that the difference in brightness among the face images is greatest. The image processor 21 reads the brightness value of each pixel in the input face image, and as shown in (c) of FIG. After calculating the average of the brightness values of the pixels present, the brightness difference between adjacent pixels is calculated.

제4 단계(S14)는 최대의 밝기 차를 갖는 화소 위치를 결정하는 단계이다. 즉, 상기 인접 화소간의 밝기 차이가 가장 큰 값을 가지는 화소의 위치를 찾아낸다.The fourth step S14 is a step of determining the pixel position having the maximum brightness difference. That is, the position of the pixel having the largest value of the brightness difference between the adjacent pixels is found.

제5 단계(S15)는 얼굴 영상, 특히 눈 영상에서 광원의 상이 검출되고 있는지를 판별하는 단계이다. 이 단계에서는 찾아낸 화소의 밝기 값이 임계값 이상이면 광원의 상으로 간주하고, 밝기 값이 임계값 이하가 되면 도4의 (e)와 같이 눈꺼풀이 감긴 것으로 간주하여 졸음이라고 판단한다. 물론 이 단계에서 시간 정보를 중 요하게 고려해야 한다. 즉, 눈꺼풀이 감겨있는 시간(광원의 상이 검출되지 않는 시간)이 졸음이라고 판별하기 위해서 미리 설정해 놓은 소정 시간 이상 지속되는 경우를 졸음이라고 판별함으로써, 단순히 눈꺼풀을 깜박이는 것에 불과한 경우를 졸음이라고 오판하지 않도록 하는 것이다.The fifth step S15 is a step of determining whether the image of the light source is detected in the face image, particularly the eye image. In this step, if the brightness value of the found pixel is equal to or greater than the threshold value, it is regarded as an image of the light source. If the brightness value is less than or equal to the threshold value, the eyelid is considered closed as shown in FIG. Of course, time information should be taken into account at this stage. In other words, do not misjudge the case that the eyelid is closed by simply blinking the eyelid by judging that the time when the eyelid is closed (the time when the image of the light source is not detected) lasts more than a predetermined time set in order to determine the drowsiness. It is to avoid.

제6 단계(S16)는 광원의 상의 형태를 검출하는 단계이다. 전 단계에서 광원의 상이라고 간주하게 되면 광원의 상(최대 밝기차의 화소 위치)에서 일정한 거리 내에 동일 내지 유사한 밝기를 가지는 화소들의 집단을 찾아내고 이들을 묶어서 하나의 덩어리로 만들어 줌으로써 이 영역을 광원의 상이라고 정의하고 광원의 상의 형태를 살피는 것이다. 눈동자에서 광원의 상의 위치와 그 형태를 정확하게 검출하였다면 광원의 상은 원형을 유지한다.The sixth step S16 is a step of detecting the shape of the image of the light source. Considering the image of the light source in the previous step, it finds a group of pixels having the same or similar brightness within a certain distance from the image of the light source (pixel position of the maximum brightness difference), binds them together, and forms this area as a mass. It is defined as a phase and the shape of the image of the light source is examined. The image of the light source remains circular if the pupil has correctly detected the position and shape of the image of the light source.

제7 단계(S17)는 광원의 상의 왜곡 정도(졸음에 의한 변형 정도)를 판별하는 단계이다. 즉, 전 단계에서 찾아낸 화소들의 집단의 모양이 둥근 형태로부터 변형된 정도를 계산하고 이 것을 설정된 임계치와 비교하는 것이다.A seventh step S17 is a step of determining the degree of distortion (deformation due to drowsiness) of the image of the light source. That is, the degree of deformation of the shape of the group of pixels found in the previous step from the round shape is calculated and compared with the set threshold.

제8 단계(S18)는 졸음 감지 및 경보를 수행하는 단계이다. 즉, 졸음에 의해서 눈을 감게되면 근적외선이 눈꺼풀에 의해서 차단되어 광원의 상의 형태가 둥근 형태가 아닌 형태로 변형되어 졸음 상태라는 것을 판별할 수 있으므로 경보 발생부(40)를 작동시켜 적절한 경보를 수행함으로써 운전자에게 주의를 환기시켜 준다.The eighth step S18 is to perform drowsiness detection and alarm. That is, when the eyes are closed by drowsiness, the near-infrared rays are blocked by the eyelids, so that the image of the light source is deformed into a shape that is not round, so that it can be determined that it is a drowsy state. By drawing attention to the driver.

도4의 (d)에 나타낸 바와 같이 눈을 반쯤 감게되면 눈동자에 맺힌 광원의 상은 둥근 형태가 아닌 변형된 형태로 나타나고, 도4의 (e)와 같이 운전자의 눈을 완전히 감게되면 밝은 광원의 상은 사라지게 되므로, 이 현상을 시간 정보와 함께 고 려하여 졸음 상태를 감지 및 경보하는 것이다.As shown in (d) of FIG. 4, when the eyes are half-closed, the image of the light source formed on the pupil appears in a deformed form rather than a rounded form. When the eyes of the driver are completely closed, as in FIG. Since it disappears, this phenomenon is considered along with the time information to detect and alarm drowsiness.

졸음이 오는 경우 나타나는 특징을 보면 눈꺼풀이 처음부터 완전히 감기지 않고 일부 감기다가 다시 뜨고를 반복하다가 궁극에는 눈꺼풀이 완전히 감기는 패턴을 보이는 것이 일반적이고, 단순히 눈을 깜박이는 경우는 광원의 상이 사라지는 시간이 매우 짧게 나타나고 또 위쪽 눈꺼풀에 의해서 광원의 상이 왜곡되는 지속시간이 매우 짧게 나타나므로 이러한 졸음 시의 패턴을 정상적인 눈 깜박임 패턴과 구별하는데는 앞서 기술한 바와 같이 광원의 상의 유무, 광원의 상의 변형정도를 시간 정보와 함께 고려하는 것이 가장 바람직하며 정확한 판별의 근거가 된다.When the drowsiness comes up, it is common to see a pattern in which the eyelids are not completely wounded at the beginning, but after repeating some of them again, and ultimately, the eyelids are completely closed. Is very short and the duration of distortion of the light source image by the upper eyelid is very short. Therefore, to distinguish this drowsiness pattern from the normal eye blink pattern, as described above, the light source image and the degree of deformation of the light source are described. It is most desirable to consider together with the time information and is the basis for accurate determination.

본 발명 제2 실시예에서 광원은 얼굴 부위의 조명이 아닌 눈동자에 상을 맺히게 하는 목적으로 하기 때문에 광원의 휘도는 높지 않아도 무방하다.In the second embodiment of the present invention, since the light source is intended to form an image on the eyes instead of the illumination of the face part, the luminance of the light source may not be high.

또한 눈 위치 검색을 위하여 얼굴의 기하학적 특징을 필요로 하지 않으며, 눈꺼풀의 경계선 추출을 위한 이진화 과정없이 원래의 영상에서 각 화소의 밝기 값 및 그 주변 화소의 밝기와의 차이에 의해서 눈동자를 찾기 때문에 알고리즘이 간단하고 눈동자 검출 속도가 매우 빨라진다. 특히 근적외선 광원이 볼록 거울 역할을 하는 눈동자에 맺힌 상을 이용하기 때문에 야간이나 어두운 터널 등, 외부 명암 조건이 열악한 환경에서는 물론, 안경 착용 시 렌즈에서 반사되는 불빛에도 불구하고 눈의 위치를 정확하게 찾아낼 수 있다.In addition, the algorithm does not require the geometric features of the face to search for the eye position, and finds the pupil by the difference between the brightness value of each pixel and the brightness of the surrounding pixels in the original image without the binarization process for extracting the boundary of the eyelid. This simple and eye detection speed is very fast. In particular, since the near-infrared light source uses the image formed on the pupil that acts as a convex mirror, the position of the eye can be accurately detected in the environment with poor external contrast conditions such as at night or in a dark tunnel, despite the light reflected from the lens when wearing glasses. Can be.

본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법 및 그 장치는 주행 중의 햇볕의 방향 변화, 그늘 등에 의해서 운전자의 얼굴의 밝기가 계속 변화되는 상황이나, 어두 운 야간 조건이나 터널 등 눈 영상의 취득환경이 열악한 경우에도 운전자의 눈동자를 정확하게 검출할 수 있고, 안경의 렌즈에서 반사되는 빛에 의한 오동작의 위험을 극소화시킬 수 있다.Eye image-based drowsiness detection method and apparatus of the present invention is a situation where the brightness of the driver's face continuously changes due to the change in the direction of the sun, the shade, etc. while driving, the environment of acquiring the eye image such as dark night conditions or tunnels is poor In this case, the pupil of the driver can be accurately detected, and the risk of malfunction due to the light reflected from the lens of the glasses can be minimized.

또한 본 발명의 눈 영상 기반의 졸음 감지방법 및 그 장치는 눈꺼풀 경계선 검출에 의한 눈 및 졸음 인식방법에 비하여 오류가 거의 없고 알고리즘이 간단하고, 빠른 영상 처리 속도를 갖게 되기 때문에 카메라가 탑재된 핸드폰이나 이동 단말기기에도 쉽게 탑재시킬 수 있다.In addition, the eye image-based drowsiness detection method and the device of the present invention is almost no error compared to the eye and drowsiness detection method by the eyelid boundary detection method, the algorithm is simple, and has a fast image processing speed, so that a mobile phone equipped with a camera It can be easily mounted on a mobile terminal device.

Claims (12)

광원으로부터 사람의 눈에 광을 조사하는 광 조사단계,A light irradiation step of irradiating light to a human eye from a light source, 상기 광이 조사된 사람의 얼굴 영상을 취득하여 동공의 위치와 그 형태를 인식하는 동공 인식단계,A pupil recognition step of acquiring a face image of the person irradiated with the light and recognizing the position and shape of the pupil; 상기 인식된 동공의 형태의 변형 정도와 그 유지 시간 정보를 토대로 하여 졸음 여부를 감지 및 판별하고 졸음 경보를 수행하는 졸음 판별 및 경보단계;A drowsiness determination and alerting step of detecting and determining a drowsiness and performing a drowsiness alert based on the degree of deformation of the recognized pupil shape and its holding time information; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 눈 영상 기반의 졸음 감지방법.Eye image based drowsiness detection method comprising the. 제 1 항에 있어서, 상기 동공 인식단계는 근적외선 광을 조사하여 망막에서 반사되는 빛이 집광되는 동공의 위치를 인식함에 있어 얼굴 영상에서 각 화소의 밝기 값과 그 주변의 밝기 값의 차가 최대인 화소의 위치를 찾아 눈의 동공 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 눈 영상 기반의 졸음 감지방법.The pixel recognition method according to claim 1, wherein the pupil recognition step includes a pixel having a maximum difference between the brightness value of each pixel and the brightness value in the surrounding image in recognizing the location of the pupil where the light reflected from the retina is collected by irradiating near-infrared light. Eye image-based drowsiness detection method characterized by detecting the location of the pupil by finding the position of the eye. 제 1 항에 있어서, 상기 동공 인식단계는 근적외선 광을 조사하여 망막에서 반사되는 빛이 집광되는 동공의 위치를 동공의 밝기 값과 그 주변의 밝기 값의 차가 최대인 지점으로부터 감지하고, 상기 최대 밝기 차의 화소가 갖는 밝기와 유사한 밝기 값을 갖는 주위 화소 집단을 묶어서 동공의 형태를 인식하는 것을 특징으로 하는 눈 영상 기반의 졸음 감지방법.The method of claim 1, wherein the pupil recognition step detects a position of the pupil where the light reflected from the retina is collected by irradiating near-infrared light from a point where the difference between the brightness value of the pupil and the brightness value around the pupil is maximum, and the maximum brightness. Eye image-based drowsiness detection method characterized in that the recognition of the shape of the pupil by grouping the surrounding pixel group having a brightness value similar to the brightness of the difference pixels. 제 1 항에 있어서, 상기 졸음 판별 및 경보단계는 상기 인식된 동공 형태가 원형으로부터 변형된 정도에 따라 눈의 감김 정도를 판별하며, 눈을 완전히 감아서 상기 인식된 동공이 사라진 시간이 설정된 시간 이상 지속되면 졸음 경보를 수행하는 것을 특징으로 하는 눈 영상 기반의 졸음 감지방법.The method of claim 1, wherein the sleepiness determination and alarming step determines the degree of eye closure according to the degree of deformation of the recognized pupil shape from a circular shape, and closes the eyes completely to set a time at which the recognized pupil disappears. Eye image-based drowsiness detection method characterized by performing a drowsiness alarm if continued. 광원으로부터 사람의 눈에 광을 조사하는 광 조사단계,A light irradiation step of irradiating light to a human eye from a light source, 상기 광이 조사된 사람의 얼굴 영상을 취득하여 눈동자 위에 맺힌 상기 광원의 상을 인식하는 광상 인식단계,An image recognition step of acquiring an image of the face of the person to whom the light is irradiated and recognizing an image of the light source formed on the pupil; 상기 인식된 광원 상의 형태의 변형 정도와 그 유지 시간 정보를 토대로 하여 졸음 여부를 감지 및 판별하고 졸음 경보를 수행하는 졸음 판별 및 경보단계;A drowsiness determination and alerting step of detecting and determining a drowsiness and performing a drowsiness alert based on the degree of deformation of the shape on the recognized light source and the holding time information; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 눈 영상 기반의 졸음 감지방법.Eye image based drowsiness detection method comprising the. 제 5 항에 있어서, 상기 광상 인식단계는 근적외선 광을 조사하여 눈동자에 맺힌 광원의 상을 인식함에 있어 얼굴 영상에서 각 화소의 밝기 값과 그 주변의 밝기 값의 차가 최대인 화소의 위치를 찾아 눈동자의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 눈 영상 기반의 졸음 감지방법.The method of claim 5, wherein the optical image recognition step detects an image of a light source formed on the eye by irradiating near-infrared light, thereby finding a position of a pixel having a maximum difference between the brightness value of each pixel and the surrounding brightness value in the face image. Eye image based drowsiness detection method, characterized in that for detecting the position of the eye. 제 5 항에 있어서, 상기 광상 인식단계는 근적외선 광을 조사하여 눈동자에 맺힌 광원의 상을 인식함에 있어 얼굴 영상에서 각 화소의 밝기 값과 그 주변의 밝기 값의 차가 최대인 지점으로부터 눈동자의 위치를 감지하고, 상기 최대 밝기 차 의 화소가 갖는 밝기와 유사한 밝기 값을 갖는 주위 화소 집단을 묶어서 광원의 상의 형태를 인식하는 것을 특징으로 하는 눈 영상 기반의 졸음 감지방법.The method according to claim 5, wherein the optical image recognition step detects an image of a light source formed on the pupil by irradiating near-infrared light, and determines the position of the pupil from a point where the difference between the brightness value of each pixel and the brightness value of the surroundings is maximum in the face image. And detecting the shape of the image of the light source by binding a group of surrounding pixels having a brightness value similar to the brightness of the pixel having the maximum brightness difference. 제 5 항에 있어서, 상기 졸음 판별 및 경보단계는 상기 눈동자에 맺힌 광원의 상의 형태가 원형으로부터 변형된 정도에 따라 눈의 감김 정도를 판별하며, 눈을 완전히 감아서 상기 인식된 광원의 상이 사라진 시간이 설정된 시간 이상 지속되면 졸음 경보를 수행하는 것을 특징으로 하는 눈 영상 기반의 졸음 감지방법.The method according to claim 5, wherein the drowsiness determination and alarming step determines the degree of eye closure in accordance with the degree of deformation of the shape of the light source image formed on the pupil from a circle, and closes the eyes completely so that the recognized image of the light source disappears. The drowsiness detection method of the eye image, characterized in that to perform a drowsiness alarm if the duration is longer than the set time. 근적외선 광원으로부터 졸음 판별을 위한 기준 광 이미지로서의 파일럿 광을 사람의 눈에 조사하는 단계,Irradiating the human eye with pilot light as a reference light image for drowsiness determination from a near infrared light source, 상기 근적외선 광이 조사된 사람의 얼굴 영상을 취득하는 단계,Acquiring a face image of a person to which the near infrared light is irradiated; 상기 취득한 얼굴 영상에서 상기 조사된 근적외선 광에 반응하여 나타나는 파일럿 광 이미지를 검색하여 눈동자 위치를 감지하는 단계,Detecting a pupil position by searching a pilot light image appearing in response to the irradiated near-infrared light from the acquired face image; 상기 눈동자에 맺힌 파일럿 광 이미지가 원형으로부터 얼마나 왜곡되었는가와 그 왜곡 시간 정보를 토대로 졸음 여부를 판별 및 경보하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 눈 영상 기반의 졸음 감지방법.Determining and alerting to sleepiness based on how distorted the pilot light image formed in the pupil is from a circle and the distortion time information; Eye image based drowsiness detection method comprising a. 제 9 항에 있어서, 상기 파일럿 광의 이미지는 주변부와의 밝기 차가 최대인 위치를 중심으로 그 주변부에서 동일 내지 유사한 밝기 차를 갖는 화소를 집단화하여 광의 이미지 형태를 구하고 이를 동공 혹은 광원의 상으로 인식하며, 상기 동공 영상이나 광원의 상의 왜곡 정도를 미리 설정된 임계치와 비교하여 임계치 이상 왜곡된 시간이 설정된 시간 이상 지속되거나 상이 사라진 시간이 설정된 시간 이상 계속되면 졸음으로 판별함을 특징으로 하는 눈 영상 기반의 졸음 감지방법.10. The method of claim 9, wherein the pilot light image is obtained by grouping pixels having the same or similar brightness difference at the peripheral part around the position where the brightness difference with the peripheral part is maximum, and obtaining the image form of the light and recognizing it as an image of a pupil or a light source. The eye image-based drowsiness is determined by comparing the degree of distortion of the image of the pupil image or the light source with a preset threshold when the distorted time longer than the threshold value continues for more than the set time or the time the image disappears continues for more than the set time. Detection method. 눈 영상 취득을 위하여 사람의 얼굴에 소정의 근적외선 광을 조사하는 조명수단과, Illumination means for irradiating a predetermined near-infrared light to the face of the person for eye image acquisition; 상기 근적외선 광이 조사된 사람의 얼굴 영상을 취득하기 위한 영상 취득수단과, Image acquisition means for acquiring a face image of the person to which the near-infrared light is irradiated; 상기 영상 취득수단에 의해서 취득한 얼굴 영상에서 인접 화소간의 밝기 값의 차이가 최대인 위치를 검출하여 눈동자를 검출하고 상기 광원에서 조사된 광에 반응하여 눈동자에 나타난 광원의 상이나 동공을 검출하여 그 변형 정도와 시간 정보를 토대로 졸음 여부를 판별하는 영상 처리수단과, Detects the position where the difference in brightness value between adjacent pixels is maximum in the face image acquired by the image capturing means, detects the pupil, and detects the image or pupil of the light source shown in the pupil in response to the light emitted from the light source. Image processing means for determining sleepiness based on the time information; 상기 영상 처리수단의 처리 결과에 따라 운전자에게 졸음 경보를 수행하는 경보수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 눈 영상 기반의 졸음 감지장치.Eye image-based drowsiness detection device characterized in that it comprises an alarm means for performing a drowsiness alert to the driver in accordance with the processing result of the image processing means. 카메라가 내장된 핸드폰에 있어서,In a cell phone with a built-in camera, 눈 영상 취득을 위하여 사람의 얼굴에 소정의 근적외선 광을 조사하는 조명수단과, Illumination means for irradiating a predetermined near-infrared light to the face of the person for eye image acquisition; 상기 조명수단과 연동하여 상기 근적외선 광이 조사된 사람의 얼굴 영상을 취득하기 위한 카메라와, A camera for acquiring a face image of a person to which the near infrared light is irradiated in association with the lighting means; 상기 카메라에서 취득한 얼굴 영상에서 인접 화소간의 밝기 값의 차이가 최대인 위치를 검출하여 눈동자를 검출하고 상기 광원에서 조사된 광에 반응하여 눈동자에 나타난 광원의 상이나 동공을 검출하여 그 변형 정도와 시간 정보를 토대로 졸음 여부를 판별하는 영상 처리수단과, Detects the position where the difference in brightness value between adjacent pixels is maximum in the face image acquired by the camera, detects the pupil, and detects the image or pupil of the light source appearing in the pupil in response to the light emitted from the light source, and the degree of deformation and time information. Image processing means for determining whether drowsiness is based on; 상기 영상 처리수단의 처리 결과에 따라 운전자에게 졸음 경보를 수행하는 경보수단을 내장하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라 내장 핸드폰. And a built-in alarm means for alerting the driver to a drowsiness alarm according to the result of the processing of the image processing means.
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