CN101256706B

CN101256706B - 睡眠告警装置

Info

Publication number: CN101256706B
Application number: CN2008100813266A
Authority: CN
Inventors: 大见拓宽
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2028-02-25
Also published as: CN101256706A; JP5056067B2; DE102008010515B4; DE102008010515A1; US20080204256A1; JP2008206688A; US8009051B2

Abstract

一种睡眠告警装置包括刺激产生部分(6、7)、反应检测部分(52)、告警判断部分(5)以及告警产生部分(6、7)。该刺激产生部分(6、7)在向人发出告警之前产生刺激。该刺激用于获取人的反应。当向人发出该刺激产生部分(6、7)所产生的刺激时，该反应检测部分(52)检测人对刺激的反应。该告警判断部分(5)根据该反应检测部分(52)是否检测到人对所述刺激的反应，来判断是否需要向人发出告警。当该告警判断部分(5)判断出需要向人发出告警时，该告警产生部分(6、7)向人发出告警。

Description

睡眠告警装置

技术领域

本发明涉及一种睡眠告警装置。

背景技术

传统地，例如，JP-A-S56-2227、JP-A-H6-197888(对应于US5574641)以及JP-A-H11-189066描述了一种用于防止司机在驾驶时睡觉的睡觉驾驶告警装置。JP-A-S56-2227中描述的睡觉驾驶告警装置在检测到无变化的驾驶时产生预告警。如果司机响应于该预告警，而执行按压复位开关的操作，那么不产生告警(主告警)。但是，如果没有执行上述响应操作，则产生主告警。

司机的困倦取决于个体差异、身体状况以及心理状态，因此，困倦的估计结果不总是与司机的主观性相匹配。因此，在基于上述估计结果产生告警的情况下，可能会在某一司机的困倦发展到一定程度时才产生告警，从而提供告警的时刻可能太晚。在其他情况下，当司机清醒而向司机发出告警时，该告警可能使司机烦恼。因此，如JP-A-S56-2227所述，在产生主告警之前先产生预告警，使得如果司机执行对预告警的响应操作，则不产生主告警。因此，限制了不必要主告警的产生。

但是，因为预告警可能在司机清醒时产生(类似于主告警)，因此需要预告警不会使司机烦恼。并且，在上述JP-A-S56-2227中，因为在每次检测到无变化的驾驶时都需要执行响应操作，所以司机可能会对执行响应操作感到麻烦。

发明内容

鉴于上述缺陷提出了本发明。因此，本发明的目的至少是解决上述一个缺陷。

为了实现本发明的目的，提出了一种睡眠告警装置，其包括刺激产生单元、反应检测单元、告警判断单元以及告警产生单元。该刺激产生单元在向人发出告警之前产生对人的刺激。这里，该刺激用于获取人的反应。当向人发出由刺激产生单元产生的刺激时，该反应检测单元检测人对刺激的反应。该告警判断单元根据反应检测单元是否检测到人对刺激的反应，而判断是否需要向人发出告警。当该告警判断单元判断需要向人发出告警时，该告警产生单元向人发出告警。

附图说明

通过下面的描述、所附的权利要求和附图，可以充分地理解本发明以及它的附加目的、特征和优点，在附图中：

图1的图示出了车辆上安装的睡眠告警装置的总体结构；

图2是睡眠告警装置的方框图；

图3是用于解释困倦水平和告警阈值的图；

图4是用于解释预告警和主告警的图；

图5的图示出了作为预告警的白噪声的频率特性；

图6的图示出了主告警的频率特性；

图7的图示出一个例子，在该例子中，预告警的声压水平是阶梯式增大的；

图8是图象识别过程的流程图；以及

图9是睡眠告警过程的流程图。

具体实施方式

(实施例)

参照附图描述本发明的睡眠告警装置的实施例。图1示出了安装在车辆上的睡眠告警装置100的总体结构，图2示出了睡眠告警装置100的方框图。如图1和图2所示，睡眠告警装置100包括麦克风1、照相机2、近红外LED3(LED3)、图像处理/图像控制电路4(图像处理ECU4)、控制设备5、声音产生设备6以及扬声器7。

在车辆的车厢内的恰当位置处，设置扬声器7，用于在从声音产生设备6接收到控制信号之后输出声波。照相机2设置在车辆的仪表盘附近，该照相机2具有成像范围，以用于拍摄驾驶车辆的人(司机)的胸部以上的图像。照相机2在LED3照射的成像范围内重复拍摄司机的图像，该LED3发射包括近红外光在内的光(例如，帧速率大约为30至60[fps])。

典型地，图像处理ECU4执行照相机2的图像控制和LED3的照明控制，并且还输入由照相机2拍摄的图像数据以暂时在存储器(未示出)中存储数据。例如，图像处理ECU4读取由照相机2拍摄的图像数据，并继续执行特定的图像识别过程，使得图像处理ECU4产生处理过的用于判断司机行为或外表的数据，并将该数据存储在存储器中。

控制设备5包括困倦水平判断部分51和司机反应判断部分52。该困倦水平判断部分51基于从图像处理ECU4获取的处理结果来判断(估计)困倦水平，该困倦水平随司机的困倦强度(例如，强度水平)而变化。典型地，困倦例如可以由大约六个阶段所限定的困倦水平来指示。例如，随着困倦变得越来越弱(即，随着司机感觉越来越不困)，困倦水平变得越来越低，而随着困倦变得越来越强(即，随着司机感觉越来越困)，困倦水平变得越来越高。具体而言，可以根据司机眼皮睁开的程度，或者司机眨眼的变化来估计困倦。

困倦水平判断部分51具有告警阈值，该告警阈值被设置为用于限定响应于图3所示的困倦水平而产生刺激(预告警)的时刻，以便于获取司机的反应。当司机的困倦水平超过告警阈值时，控制设备5产生预告警。利用这种方式，当认为司机感觉到困倦时，可以产生预告警，以获取司机的反应。

当通过扬声器7产生预告警时，司机反应判断部分52从图像处理ECU4获取处理过的数据，以便基于处理过的数据来检测司机对预告警的反应。司机反应判断部分52根据司机的行为或外表来检测司机的反应。在本实施例中，当司机改变面部表情，或者当司机改变它的脸或视线的方向以面对或朝向扬声器7时，则判断司机反应判断部分52检测到了司机对预告警的反应。换言之，司机反应判断部分52将司机视线的某一运动检测为司机对预告警的反应。

此外，例如，司机作了一个预定的姿势(例如，司机重复眨眼两次，司机将它的头转向左和右，或者司机张开它的嘴巴)，可替代地，可以判断司机反应判断部分52检测到了司机的反应。由于上述原因，司机不总是需要执行对预告警的响应操作，并且还可以基于司机的行为或外表来检测司机对预告警的反应。应该注意：可替代地，基于生理信号(例如，心率的变化、脉搏的变化、或者肌源性电势的变化)，可以检测司机对预告警的反应。同样地，当判断出该司机反应判断部分52没有检测到司机对预告警的反应时，司机反应判断部分52判断需要向司机发出告警(主告警)。因此，司机反应判断部分52将用于指示上述需要的信号输出到声音产生设备6。

在司机的困倦水平超过告警阈值时，声音产生设备6通过扬声器7产生预告警。典型地，声音产生设备6产生白噪声以通过扬声器7输出。例如，白噪声具有通常在人听得到的音频带(大约20至20000Hz)内始终如一的频率特性，如图5所示。换言之，白噪声在任何特定频率处没有峰值。

在发明人的试验中，当向司机发出声压水平大约为70[dB]的白噪声时，在司机清醒时，该司机敏锐地对该白噪声作出反应。同样在上述情况下，司机提供了表示白噪声不令人烦恼的主观评价。典型地，因为白噪声具有上述频率特性，即便当除了环境声音(周围刺激)之外还向司机发出白噪声时，也极大限制了司机对周围的感知能力(感觉能力)的弱化。因此，在本实施例中，可以使用白噪声。典型地，司机(人)接收了来自司机周围环境的环境声音。

声音产生设备6产生的白噪声具有基于环境声音的声压水平而调整的声压水平(强度)。换言之，当司机清醒时，司机对从周围环境接收的环境声音的变化(变化率)，例如环境声音的增大和减小很敏感(可以敏锐作出反应)。这样，首先，麦克风1获取从周围环境向司机发出的刺激(环境声音)。在白噪声叠加于环境声音的情况下，基于环境声音的声压水平调整叠加的白噪声的声压水平，使得叠加的白噪声的声压水平变得恒定。

同样地，如上所述，当司机清醒时，司机敏锐地对从周围环境向司机发出的环境声音的变化(变化率)作出反应。因此，如果白噪声的声压水平相对于环境声音的声压水平断续地增大或减小时，则可以有效地产生白噪声，如图4所示。可替代地，如果白噪声的声压水平相对于环境声音的声压水平随时间流逝而逐渐增大时，则有效地产生了白噪声，如图7所示。

在产生了叠加于环境声音的预告警之后，如果在犹豫时间段(特定时间段)期间没有检测到司机的反应，则声音产生设备6从司机反应判断部分52接收用于指示需要告警的信号。然后，声音产生设备6在接收到信号后通过扬声器7产生主告警，如图4所示。如图6所示，主告警具有在特定频率处具有峰值的频率特性。相反，如果在犹豫时间段期间检测到了司机的反应，则不产生主告警。

接下来，使用图8和图9所示的流程图来描述睡眠告警装置100的操作。注意，虽然司机通常逐渐入睡(称为平均困倦)，但是司机在某些情况下可能突然入睡(称为突然困倦)。因此，睡眠告警装置100同时重复执行为突然困倦所准备的特定过程以及为平均困倦所准备的另一特定过程，使得睡眠告警装置100可以处理平均困倦和突然困倦。

图8是重复执行的图像识别过程的流程图。在图8所示的步骤S11，获取图像数据，而在步骤S12，执行图像识别过程。在步骤S13，将处理过的数据存储在存储器中。

图9是睡眠告警过程的流程图。在图9所示的步骤S21，获取存储器中存储的处理过的数据，并且在步骤S22对困倦水平进行判断(估计)。在困倦水平的判断中，通过使用在过去的时间段期间存储的处理过的数据组，计算最后10秒和最后60秒之间的过去时间段期间的困倦水平的移动平均数，作为困倦水平。可替代地，只要可以恰当地计算出移动平均数，则所述过去的时间段可以是不同于上述的其他时间段(例如，在最后30秒和最后60秒之间的时间段)。利用这种方式，基于平均(潜在的)困倦水平来判断困倦水平，该平均困倦水平一直是基于刷新的(新的)数据组计算出来的。

在步骤S23，判断是否存在突然困倦。在突然困倦中，困倦水平突然(急剧)增大。因此，使用困倦水平的变化程度来判断是否存在突然困倦。当步骤S23的判断结果为“是”时，在步骤S29产生主告警。相反，当步骤S23的判断结果为“否”时，控制进行至步骤S24。在步骤S24，判断困倦水平是否超过告警阈值。当步骤S24的判断结果为“是”时，控制进行至步骤S25。但是，当步骤S24的判断结果为“否”时，控制返回至步骤S21以重复上述过程。

在步骤S25，产生白噪声作为预告警(白噪声)，而在步骤S26，控制设备5的定时器(未示出)开始计数(例如，定时器计数开始增大)。在步骤S27，判断是否检测到司机对预告警的反应，并且当判断没有检测到司机的反应时，控制进行至步骤S28。相反，当判断检测到司机的反应时，在步骤S30停止预告警。然后，控制进行至步骤S31。

在步骤S28，判断所述定时器是否已经计数到大于或等于图4所示的犹豫时间段TH。这里，当判断结果为“是”时，认为：即便在从开始产生白噪声起已经过去了犹豫时间段时，也没有检测到司机的反应(即，没有反应)。这样，在步骤S29产生主告警。相反，当判断结果为“否”时，控制返回至S25，以重复上述过程。在步骤S31，定时器的计数被复位，然后重启定时器以重复上述过程。

如上所述，在产生主告警之前，本实施例的睡眠告警装置100向司机发出白噪声，如果司机清醒，则司机可以对该白噪声作出反应。当睡眠告警装置100在犹豫时间段期间检测到司机对白噪声的反应时，延迟主告警。利用这种方式，被唤醒司机(人)的状态可以反馈回用于告警的操作。因此，司机免于对白噪声进行响应操作(例如，司机不必执行响应白噪声的专门操作，例如按压取消按钮)。并且，因为向司机发出了用于获取司机反应的白噪声，因此司机不会感觉烦恼。当检测到司机对白噪声的反应时，判断不需要发出告警，因此，延迟产生告警。这样，司机免于接收令人烦恼的告警。典型地，如果司机清醒，则司机可以无意中敏锐地对刺激(白噪声)作出反应。

如上所述，已经描述了本发明的实施例。但是，本发明不限于上述实施例，并且在修改不偏离本发明宗旨的情况下，可以以各种方式修改本发明。

(第一变形例)

在上述实施例中，通过安装在车厢中的单个扬声器7来产生白噪声。可替代地，例如，设置多个扬声器(例如，司机右侧的一个扬声器和司机左侧的另一个扬声器)，以便于交替地利用右扬声器和左扬声器产生白噪声。在上述可选结构中，如果司机清醒，则司机可以对产生白噪声的产生源的位置的改变作出反应。

(第二变形例)

在上述实施例中，白噪声叠加于司机周围的环境声音上。但是，可替代地，可以基于通过麦克风1获取的环境声音来分析环境声音的频率特性。然后，声音产生设备6可以交替产生相位相对于分析的频率特性相反的白噪声，以通过扬声器7输出。上述过程产生变化，在该变化中，可以减小环境声音的声压水平。

如上所述，当司机清醒时，司机可以敏锐地对周围发出的刺激的变化(变化率)作出反应。因此，即便在司机从周围接收的环境声音的声压水平如上所述减小时，也可以检测到司机的反应。

(第三变形例)

可替代地，上述实施例的声音产生设备6可以通过麦克风1获取环境声音，并分析环境声音的频率特性，以便于可以产生叠加于该频率特性的白噪声。但是，司机彼此不同，并且因此听的方式(例如，倾向、喜好)因个体而不同。因此，可以这样设计以使得能够按照需要来调整由声音产生设备6产生的预告警的频率特性。并且，可以设置用于识别司机的识别单元。在这种情况下，可以预先校准要存储的每个司机所感觉的声压水平，然后，根据识别单元的识别结果，为每个司机定制预告警的声压水平。

(第四变形例)

在上述实施例中，仅在车厢中设置用于获取环境声音的麦克风1。但是，可以额外在车厢外部设置另一麦克风，以获取车辆内部和外部的环境声音。此外，分析车厢内部和外部中的每一个的环境声音的频率特性，以便于产生作为预告警的白噪声，该白噪声的频率特性位于车辆内部的频率特性和车辆外部的频率特性之间的范围内。由此，也可以减小预告警所带来的烦恼。

(第五变形例)

上述实施例的白噪声可以交替叠加在环境声音上，而不管环境声音的声压水平和频率特性。但是，特定的白噪声可以叠加在环境声音上。通常，实际上，往往不容易测量目标环境声音的连续频谱的“声音(音量)的强度”。因此，以频率加权方式来校正加权的声压水平，该加权的声压水平基本上与环境声音的强度相对应，并且容易测量。然后，可以放大频率加权的声压水平以产生白噪声。这里，基于不同人的听觉活动在频率上的差异的考虑，通过对声压水平进行加权来产生A加权的声压水平，使得加权的声压水平直接与人感知的声音的幅值(强度)相对应。

(第六变形例)

例如，通过使用GPS(全球定位系统)，可以获取车辆的当前位置(司机的当前位置)。然后，可以在地图数据的基础上指定与该当前位置相对应区域的属性。然后，从预存储在存储器内的声音数据组中选择与该区域的属性相对应(即，匹配)的环境声音，使得可以再生(产生)作为预告警的环境声音。这里，该属性可以包括海岸区、城区、山区、居民区和主要道路。

利用这种方式，可以产生与车辆所在区域的属性相对应的相应环境声音，作为用于获取司机的反应的预告警。因此，可以在产生主告警之前产生预告警，而不使司机烦恼。这里，根据区域的属性的环境声音可以包括，例如(a)如果当前位置在海滩周围，则为水波声，或者(b)如果当前位置在城区，则为车辆的驾驶声或交通信号的广播声。典型地，上述交通信号是视觉障碍者的专门交通信号，该信号通过外部连接的扬声器输出广播声音，以便于例如向视觉障碍者通知交通信号的人行信号为绿。

(第七变形例)

同样地，在上述实施例中，通过扬声器7产生预告警或主告警，以刺激司机的听觉(听力)。但是，预告警所产生的刺激和主告警所产生的刺激可以由司机的相应的不同感觉器官接收(感觉)。换言之，司机可以通过该司机的第一感觉器官接收预告警的刺激。同样，司机可以通过不同于该司机的第一感觉器官的第二感觉器官来接收主告警的刺激。

换言之，公知的是人的每个感觉器官都唯一地对相应的物理/化学刺激作出反应，例如视觉对光的反应，听觉对声波的反应，嗅觉对气味的反应。上述刺激通常称为恰当刺激(适宜刺激)。通过上述结构，可以对人的不同感觉器官进行相应的刺激。

具体而言，可以打开和关闭车辆仪表的照明灯，作为刺激视觉的预告警。可替代地，可以改变灯的颜色，或者改变灯的照明强度。同样地，可以使仪表中的告警灯闪烁，作为刺激视觉的主告警。

同样地，可以打开/关闭空调装置的送风，或者可以以最小流速送风，作为刺激触觉的预告警。可以以最大流速送风，作为刺激触觉的主告警。同样地，可以产生柑橘气味作为刺激嗅觉的预告警，而产生薄荷气味作为刺激嗅觉的主告警。可替代地，上述预告警和主告警可以组合以向人的不同感觉器官发出刺激。

(第八变形例)

上述实施例的睡眠告警装置100向车辆的司机发出告警。但是，可替换地，移动电话(便携式电话)或者个人计算机可以设置与上面相类似的结构，使得本发明可以用于商务场合。在该情况下，可以使用诸如心率、脉搏之类的生理信号来估计人(司机)的困倦水平。

上述实施例的近红外LED3不限于LED，而是可以用任何发射近红外光的照明设备替换。

本领域技术人员将容易想到其它的优点和修改。因此，本发明在其更宽泛的范围内不限于所示出和描述的具体细节、代表性装置和示意性实例。

Claims

1.一种睡眠告警装置，包括：

刺激产生单元(6、7)，其用于在向人发出告警之前产生对所述人的刺激，所述刺激被用于获取所述人的反应；

反应检测单元(52)，其用于在向所述人发出由所述刺激产生单元(6、7)产生的所述刺激时，检测所述人对所述刺激的反应；

告警判断单元(5)，其用于根据所述反应检测单元(52)是否检测到所述人对所述刺激的反应，而判断是否需要向所述人发出所述告警；以及

告警产生单元(6、7)，其用于在所述告警判断单元(5)判断出需要向所述人发出所述告警时，向所述人发出所述告警，其中

所述刺激产生单元(6、7)产生所述刺激，当所述人清醒时，所述人能够对所述刺激作出反应，以及

当所述人感觉到困倦时，所述人不能识别所述刺激，

其中，所述反应检测单元(52)检测所述人的行为和生理信号中的至少一个，作为所述人对所述刺激的反应，以及

所述告警判断单元(5)根据所述人的行为和生理信号中的所述至少一个在不需要所述人执行对所述刺激的响应操作的情况下，判断是否需要向所述人发出所述告警。

2.一种睡眠告警装置，包括：

所述刺激产生单元(6、7)通过随时间流逝而改变位置的产生源(7)产生对所述人的所述刺激，

3.一种睡眠告警装置，包括：

所述刺激产生单元(6、7)产生白噪声作为对所述人的所述刺激，

4.根据权利要求2或3所述的睡眠告警装置，其中所述刺激产生单元(6、7)产生所述刺激，当所述人清醒时，所述人能够对所述刺激作出反应。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的睡眠告警装置，其中：

所述人通过所述人的第一感觉器官来接收由所述刺激产生单元(6、7)产生的所述刺激；并且

所述人通过所述人的第二感觉器官来接收由所述告警产生单元(6、7)产生的所述告警。

6.根据权利要求3所述的睡眠告警装置，其中：

所述刺激产生单元(6、7)通过随时间流逝而改变位置的产生源(7)产生对所述人的所述刺激。

7.根据权利要求1、2或3所述的睡眠告警装置，还包括：

周围刺激获取单元(1)，其用于获取所述人从周围环境接收的周围刺激，其中：

所述刺激产生单元(6、7)基于由所述周围刺激获取单元(1)获取的所述周围刺激来增大或减小对所述人的所述刺激的强度。

8.根据权利要求7所述的睡眠告警装置，其中所述刺激产生单元(6、7)断续地增大或减小对所述人的所述刺激的强度。

9.根据权利要求7所述的睡眠告警装置，其中：

所述刺激产生单元(6、7)随着时间流逝逐渐地增大或减小对所述人的所述刺激的强度。

10.根据权利要求1、2或3所述的睡眠告警装置，还包括：

困倦水平判断单元(51)，其用于判断所述人的困倦水平，该水平随着所述人的困倦强度而改变，其中：

在所述困倦水平判断单元(51)判断的所述困倦水平超过预定的告警阈值时，所述刺激产生单元(6、7)产生所述刺激。

11.根据权利要求1、2或3所述的睡眠告警装置，其中：

所述反应检测单元(52)检测所述人的视线的特定运动，作为所述人对所述刺激的反应。