CN110329267A - 驾驶员状态判定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供驾驶员状态判定装置。根据驾驶员的驾驶姿势确实地判定驾驶员陷入异常状态。驾驶员状态判定装置（10）具备：基于作为摄像部的车内摄像机（21）所拍摄的驾驶员的图像测定意识消失前后的头部倾斜变化角Δθp的姿势测定部（43）；作为检测驾驶员的后倾角的后倾角检测部的车内摄像机（21）；保存规定分歧角度θ0、规定头部倾斜变化角θ3的存储部（42）；进行驾驶员的异常判定的异常判定部（44），异常判定部（44）在后倾角检测部（21）所检测的意识消失前的初期后倾角θt向后方侧倾斜分歧角度θ0以上，且头部倾斜变化角Δθp为规定头部倾斜变化角θ3以上时判定驾驶员为异常状态。

Description

驾驶员状态判定装置

技术领域

本发明涉及判定驾驶车辆的驾驶员的异常状态的驾驶员状态判定装置，属于汽车等车辆的安全技术领域。

背景技术

作为车辆的安全技术的一环，基于驾驶员的驾驶姿势判定驾驶员的异常状态的技术是已知的。

例如，专利文献1中，作为从驾驶员的驾驶姿势判定异常状态的技术，公开了如下技术：通过作为配置于车室内的副驾侧的前柱（front pillar）的摄像部的车内摄像机从侧方拍摄驾驶员，根据该拍摄的图像数据，基于驾驶员的躯干角（躯体从铅垂方向向后方的角度）判定驾驶员的姿势是否处于适当的角度范围，从而试图判定驾驶员有无异常状态。

专利文献1的判定装置在躯干角为比前倾侧的阈值角度靠近前倾侧的值时判定为异常状态，但是异常状态并非仅在前倾侧的姿势产生，在后倾侧的姿势也会产生，因此关于后倾侧的异常判定有改善的余地。

对此，专利文献2中，与专利文献1同样地，公开了如下技术：通过作为配置于车室内的副驾侧的前柱的摄像部的车内摄像机从侧方拍摄驾驶员，根据该拍摄的图像数据，基于驾驶员的头顶角（连结腰部和头顶部的直线从铅垂方向向前方及后方的角度）判定驾驶员的姿势是否处于适当的角度范围，从而试图判定驾驶员有无异常状态。

而且，专利文献2中，作为上述适当的角度范围，设置了前倾侧的第一阈值角度和后倾侧的第二阈值角度，因此除了前倾侧的异常状态外，还可以判定后倾侧的异常状态。

此外，根据专利文献2，尤其是，作为对后倾侧更精密的异常状态的判定方法，除了上述以外还检测躯干角，并且将其作为提高异常判定的精度的参数使用。具体而言，头顶角比后倾侧的第二阈值角度大时，将后倾侧的躯干角与后倾侧的头顶角进行比较，头顶角的后倾度比躯干角大时，判定为异常状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-205368号公报；

专利文献2：日本特开2017-206173号公报。

发明内容

发明要解决的问题

专利文献2记载的技术中，如上所述，头顶角成为进一步向前侧超过前倾侧的第一阈值角度的状态（例如，图8的θh1）时，判定为异常状态，头顶角成为进一步向后侧超过后倾侧的第二阈值角度的状态（例如，图8的θh2）时，判定为异常状态。换言之，头顶角处于第一阈值角度和第二阈值角度之间（适当区域）时，无论躯干角如何，都判定为驾驶员总是适当的。

然而，如图8所示，即使头顶角处于适当区域，也可以设想，躯干角θt（后倾侧的倾斜角）和头顶角θh（前倾侧的倾斜角度）之和为规定值以上时，是连结颈根部和头顶部的直线从铅垂方向偏离的角度θp（以下，称为“头部倾斜角”）变大，颈部向前方侧下垂（低头）的状态。而且，从图中驾驶员的状态也可以明了，在这样的状态下，可认为驾驶员陷入异常状态。

如上所述，驾驶员意识消失状态的驾驶姿势涉及多方面，在成为任何状态的情况下，都需要判定驾驶员的异常。

因此，本发明所要解决的问题在于，考虑到涉及驾驶员陷入异常状态的多方面的驾驶员的异常状态中的驾驶姿势，确实地判定驾驶员的异常状态。

本申请人为解决上述问题，提出了如下新见解：驾驶员的驾驶姿势在意识消失状态下，初期躯干角以关于初期躯干角的阈值为界，存在驾驶员向前方侧倾倒的情况和向后方侧倾倒的情况。

另外，上述见解中，虽然使用了躯干角，但可以用驾驶员的躯干角所反映的座椅靠背角代替。以下，“躯干角”及“座椅靠背角”也称为“后倾角”。

解决问题的手段

为解决上述问题，基于前述见解，本发明的驾驶员状态判定装置的特征在于形成为如下结构。

首先，第一发明的驾驶员状态判定装置具备：

摄像部，所述摄像部配置于车辆的室内，从侧方拍摄驾驶员；

躯干角检测部，所述躯干角检测部检测作为所述驾驶员的躯体从铅垂方向向后方所成的角度的躯干角；

姿势测定部，所述姿势测定部基于所述摄像部所拍摄的所述驾驶员的图像，测定作为连结所述驾驶员的颈根部和头顶部的直线从铅垂方向所成的角度的头部倾斜角，并测定作为所述驾驶员的意识消失前的头部倾斜角的初期头部倾斜角和驾驶时的头部倾斜角，根据测定的所述初期头部倾斜角和所述驾驶时的头部倾斜角，检测作为它们之差的头部倾斜变化角；

存储部，所述存储部保存初期躯干角阈值和第一头部倾斜变化角阈值，所述初期躯干角阈值是作为在所述驾驶员的意识消失前所述躯干角检测部所检测的躯干角的初期躯干角的预定的阈值，所述第一头部倾斜变化角阈值是所述头部倾斜变化角的阈值；和

实施所述驾驶员的异常判定的异常判定部；

所述异常判定部在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：以使所述初期躯干角为所述躯干角阈值以上的形式，所述驾驶员的躯体向后方侧倾斜至所述躯干角成为所述躯干角阈值的位置以上，并且所述头部倾斜变化角为所述第一头部倾斜变化角阈值以上。

另外，第一发明中，躯干角检测部所检测的躯干角可以是基于摄像部所拍摄的驾驶员的图像进行检测，也可以是检测座椅靠背的后倾程度。

又，第二发明基于第一发明，其特征在于，

所述姿势测定部根据所述躯干角检测部所检测的所述初期躯干角和所述驾驶时的躯干角，计测作为所述初期躯干角和所述驾驶时的躯干角之差的躯干变化角，

所述存储部还保存作为所述头部倾斜变化角的阈值的第二头部倾斜变化角阈值和作为所述躯干变化角的阈值的躯干变化角阈值，

所述异常判定部在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：以使所述初期躯干角小于所述躯干角阈值的形式，所述驾驶员的躯体相较于所述躯干角成为所述躯干角阈值的位置向前方侧倾斜，并且所述头部倾斜变化角为所述第二头部倾斜变化角阈值以上，且所述躯干变化角为所述躯干变化角阈值以上。

又，第三发明基于所述第二发明，其特征在于，

所述第一头部倾斜变化角阈值是比所述第二头部倾斜变化角阈值小的值。

又，第四发明基于所述第一发明至第三发明中任一项所记载的发明，其特征在于，

所述躯干角阈值为35度～40度之间。

又，第五发明基于所述第一发明至第三发明中任一项所记载的发明，其特征在于，

所述躯干角是座椅靠背相对于铅垂方向的倾斜角，

所述躯干角阈值为30度～35度之间。

又，第六发明基于所述第一发明至第五发明中任一项所记载的发明，其特征在于，

所述异常判定部在车辆的加速度为作为加速度的阈值的加速度阈值以上时，不实施所述异常判定；

又，第九发明的驾驶员状态判定装置具备：

摄像部，所述摄像部配置于车辆的室内，从侧方拍摄驾驶员；

躯干角检测部，所述躯干角检测部检测作为驾驶员的躯体从铅垂方向向后方所成的角度的躯干角；

姿势测定部，所述姿势测定部基于所述摄像部所拍摄的所述驾驶员的图像，测定作为连结所述驾驶员的颈根部和头顶部的直线从铅垂方向所成的角度的头部倾斜角；和

实施所述驾驶员的异常判定的异常判定部；

所述异常判定部，

在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：作为在所述驾驶员的意识消失前所述躯干角检测部所检测的躯干角的初期躯干角为作为所述初期躯干角的预定的阈值的初期躯干角阈值以上时，作为所述驾驶员的意识消失前的头部倾斜角的初期头部倾斜角和驾驶时的头部倾斜角之差即头部倾斜变化角为作为预定的所述头部倾斜变化角的阈值的第一头部倾斜变化角阈值以上，

在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：所述初期躯干角小于所述初期躯干角阈值时，所述头部倾斜变化角为作为预定的所述头部倾斜变化角的阈值的第二头部倾斜变化角阈值以上，且作为所述初期躯干角和驾驶时的躯干角之差的躯干变化角为作为预定的所述躯干变化角的阈值的躯干变化角阈值以上；

又，第十发明的驾驶员状态判定装置具备：

摄像部，所述摄像部配置于车辆的室内，从侧方拍摄驾驶员；

姿势测定部，所述姿势测定部基于所述摄像部所拍摄的所述驾驶员的图像，测定作为所述驾驶员的躯体从铅垂方向向后方所成的角度的躯干角、和作为连结所述驾驶员的颈根部和头顶部的直线从铅垂方向所成的角度的头部倾斜角；和

实施所述驾驶员的异常判定的异常判定部；

所述异常判定部，

在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：作为在所述驾驶员的意识消失前所述姿势测定部所测定的躯干角的初期躯干角为作为所述初期躯干角的预定的阈值的初期躯干角阈值以上时，作为所述驾驶员的意识消失前的头部倾斜角的初期头部倾斜角和驾驶时的头部倾斜角之差即头部倾斜变化角为作为预定的所述头部倾斜变化角的阈值的第一头部倾斜变化角阈值以上，

在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：所述初期躯干角小于所述初期躯干角阈值时，所述头部倾斜变化角为作为预定的所述头部倾斜变化角的阈值的第二头部倾斜变化角阈值以上，且作为初期躯干角和驾驶时的躯干角之差的躯干变化角为作为预定的所述躯干变化角的阈值的躯干变化角阈值以上。

发明效果

首先，根据第一发明，驾驶员状态判定装置具备拍摄驾驶员的图像的摄像部，基于该摄像部所拍摄的驾驶员的图像，判定作为意识消失前的驾驶员的躯干角的初期躯干角是否向后方倾斜预定的初期躯干角阈值以上。由此，能够实现在驾驶员的意识消失后躯体是向前方侧倾倒还是向后方侧倾倒的预测。

异常判定部在初期躯干角向后方侧倾倒至初期躯干角阈值以上，并且头部倾斜变化角为预定的第一头部倾斜变化角阈值以上时，判定驾驶员为异常，因此可以使用适合于意识消失后向后方侧倾倒的情况的参数和阈值来判定驾驶员的异常。

其结果是，根据意识消失前后的驾驶员的姿势变化判定驾驶员的异常状态的情况下，能够正确实施尤其是意识消失后向后方侧倾倒的情况的异常判定。

又，根据第二发明，能够判定初期躯干角是否向后方侧倾倒预定的初期躯干角阈值以上，实现驾驶员在意识消失后是向前方侧倾倒还是向后方侧倾倒的预测。

而且，异常判定部除了第一发明的初期躯干角为规定分歧角以上时的判定以外，还在初期躯干角小于初期躯干角阈值而向前方侧倾斜，并且头部倾斜变化角为预定的第二头部倾斜变化角阈值以上、且躯干变化角为预定的躯干变化角阈值以上时，判定驾驶员为异常。

由此，意识消失后躯体向前方侧倾倒时，也能够使用适合于其的参数和阈值来进行驾驶员的异常判定。

即，意识消失后躯体向前方侧倾倒的情况及向后方侧倾倒的情况下，意识消失前后的驾驶员的躯干变化角及头部倾斜变化角是不同的，因此作为与其匹配的阈值，设置第二头部倾斜变化角阈值和躯干变化角阈值，由此能够提高驾驶员的异常状态的判定精度。

这样，从初期躯干角预测驾驶员在意识消失后向前方侧倾倒还是向后方侧倾倒，并且基于预测结果，变更驾驶员在意识消失后向前方侧倾倒的情况和向后方侧倾倒的情况下的驾驶姿势的异常判定的参数及阈值。其结果是，驾驶员为异常状态时，成为异常状态的驾驶员的姿势为任何姿势的情况下都可以高精度地进行异常判定。

又，根据第三发明，第一头部倾斜变化角阈值设定为比第二头部倾斜变化角阈值小的值，因此，设置将意识消失后驾驶员的躯体向后方侧倾倒时的驾驶员的头部倾斜变化角成为比意识消失后驾驶员的躯体向前方侧倾倒时的驾驶员的头部倾斜变化角小的值这一情况考虑进去而得的阈值。其结果是，能够确实地判定意识消失后躯体向后方侧倾倒时的驾驶员的异常状态。

又，根据第四发明，具体示出了躯干角及躯干角阈值，躯干角为躯体部相对于铅垂方向的倾斜角，并且躯干角阈值为35度～40度之间。

又，根据第五发明，具体示出了躯干角及躯干角阈值，躯干角为座椅靠背相对于铅垂方向的倾斜角，并且躯干角阈值为30度～35度之间。

又，根据第六发明，车辆的加速度为加速度阈值以上时，不实施异常判定，因此可以防止因未将在车辆的加速度为加速度阈值以上的情况下，驾驶员的躯干变化角及头部倾斜变化角与小于加速度阈值的情况相比不发生变化这一事项考虑进去而导致的误判。

附图说明

图1是本发明的实施形态的驾驶员状态判定装置的控制系统图；

图2是说明躯干角的图；

图3是说明倾斜角的图；

图4是示出相对于驾驶员的初期躯干角的意识消失后的躯干变化角及头部倾斜变化角的图；

图5是示出驾驶员的初期躯干角小于规定分歧角度时的（a）意识消失前（b）意识消失后的驾驶姿势，及驾驶员的初期躯干角为规定分歧角度以上时的（c）意识消失前（d）意识消失后的驾驶姿势的图；

图6是示出（a）相对于前后加速度的躯干变化角及（b）相对于前后加速度的头部倾斜变化角的图；

图7是示出驾驶员状态判定动作的一例的流程图；

图8是概略示出意识消失后的驾驶员的驾驶姿势的图；

符号说明

1 车辆

10 驾驶员状态判定装置

13 驾驶员

21 车内摄像机（摄像部）

42 存储部

43 姿势测定部

44 异常判定部

θ0 规定分歧角度

θ1 第二规定头部倾斜变化角（第二头部倾斜变化角阈值）

θ2 规定躯干变化角（躯干变化角阈值）

θ3 规定头部倾斜变化角（第一头部倾斜变化角阈值）

θt 初期躯干角

Δθp 头部倾斜变化角

Δθt 躯干变化角。

具体实施方式

以下，说明本发明的驾驶员状态判定装置的实施形态。

首先，图1是概略示出搭载有本实施形态的驾驶员状态判定装置10的车辆1的结构的控制系统图。车辆1具备车内摄像机21、加速度传感器22、操作开关23、加速器踏板24、制动踏板25、转向传感器26、车外摄像机27、警报音发生器31、危险闪光器32、驾驶支援装置33、控制单元40。

作为摄像部及躯干角检测部的车内摄像机21以使车内摄像机21的光轴向着车辆1的驾驶员用座椅的形式安装在车辆1的车室内的例如副驾侧的前柱上。车内摄像机21从侧方拍摄车辆1的驾驶员。车内摄像机21将拍摄的图像数据输出至控制单元40。

另外，车内摄像机21以使车内摄像机21的光轴向着车辆1的驾驶员用座椅的形式安装在车辆1的车室内的驾驶员用座椅的侧方的天花板上。又，也可以是，多个摄像机以使各个光轴向着车辆1的驾驶员用座椅的形式安装在副驾侧的前柱、车辆1的室内的天花板等上。

加速度传感器22检测车辆的加速度。加速度传感器22将检测到的车辆的加速度输出至控制单元40。操作开关23用于使工作的警报音发生器31停止，由驾驶员操作。加速器踏板24调节加速器开度，由驾驶员的脚操作。制动踏板25用于使制动器工作，由驾驶员的脚操作。转向传感器26配置于方向盘，检测驾驶员向方向盘施加的转矩。

车外摄像机27例如安装于车辆1的挡风玻璃，拍摄本车辆的行驶路线上的白线、先行车辆、及障碍物等。车外摄像机27将拍摄的图像数据输出至控制单元40。

警报音发生器31例如含有蜂鸣器、铃等，产生对驾驶员的警报音。危险闪光器32使橙色的所有的方向指示灯一齐闪烁。驾驶支援装置33支援驾驶员对车辆的驾驶。驾驶支援装置33也可以具有自动使制动器工作而使车辆1减速或停止的功能。驾驶支援装置33也可以具有通过控制方向盘来将车辆维持在行车道上的功能。驾驶支援装置33也可以具有实施自动驾驶控制的功能。

控制单元40控制车辆整体的动作。控制单元40含有CPU41、存储部42、其它周边电路。存储部42例如由闪存等半导体存储器、硬盘、或其它存储元件构成。存储部42包含暂时保存保持程序的存储器数据的存储器等。另外，存储部42也可以由具备保存程序的区域、暂时保存数据的区域的单一的存储器构成。

又，存储部42将后述规定分歧角度（初期躯干角阈值）θ0、第二规定头部倾斜变化角（第二头部倾斜变化角阈值）θ1、作为规定后倾变化角的规定躯干变化角（躯干变化角阈值）θ2、及规定头部倾斜变化角（第一头部倾斜变化角阈值）θ3作为程序的一部分保存。

规定分歧角度θ0是成为作为意识消失后躯体前倾或后倾的分界的初期躯干角θt的分歧角的角度。即，规定分歧角度θ0是关于初期躯干角θt的预定的阈值（初期躯干角阈值）。

第二规定头部倾斜变化角θ1是初期躯干角小于规定分歧角度θ0的情况（意识消失后成为前倾的情况）下，成为用于判定意识消失前后的驾驶员的驾驶姿势的变化量的异常状态的阈值的角度。即，第二规定头部倾斜变化角θ1是关于头部倾斜变化角Δθp的阈值（第二头部倾斜变化角阈值）。

规定躯干变化角θ2是在初期躯干角小于规定分歧角度θ0的情况（意识消失后成为前倾的情况）下，成为用于判定意识消失前后的驾驶员的驾驶姿势的变化量的异常状态的阈值的角度。即，规定躯干变化角θ2是关于作为初期躯干角θt和驾驶时的躯干角θt之差的躯干变化角Δθt的阈值（躯干变化角阈值）。

规定头部倾斜变化角θ3是在初期躯干角为规定分歧角度θ0以上的情况（意识消失后成为后倾的情况）下，成为用于判定意识消失前后的驾驶员的驾驶姿势的变化量的异常状态的阈值的角度。即，规定头部倾斜变化角θ3是关于头部倾斜变化角Δθp的阈值（第一头部倾斜变化角阈值）。

另外，本实施形态中，规定分歧角度θ0、第二规定头部倾斜变化角θ1、规定躯干变化角θ2、及规定头部倾斜变化角θ3通过后述的模拟算出。

CPU41根据保存于存储部42的程序而工作，由此发挥姿势测定部43、异常判定部44，计时部45、车辆举动判定部46、驾驶控制部47的功能。

姿势测定部43根据车内摄像机21所拍摄的图像数据计测驾驶员的初期躯干角θt、作为从初期姿势起的躯干角的变化量的躯干变化角Δθt、及作为从初期姿势起的头部倾斜角的变化量的头部倾斜变化角Δθp。

在此，用图2、图3说明躯干角θt及头部倾斜角θp。图2、图3中，示出从侧方观察就座于驾驶员用座椅11，握住方向盘12驾驶车辆的驾驶员13的状态。

如图2所示，躯干角θt是躯体相对于铅垂方向的倾斜角。具体而言，躯干角θt是连结腰的下端14和颈根部15的直线16相对于铅垂线17的倾斜角。

如图3所示，倾斜角θp是连结颈根部15和头顶部18的直线19相对于铅垂线20的倾斜角。

姿势测定部43检测通过模板匹配等提取的驾驶员的腰的下端14和颈根部15，测定躯干角θt及倾斜角θp。

本实施形态中，如图2所示，将颈根部15相对于腰的下端14向前方水平的情况作为（-90度），将颈根部15相对于腰的下端14向后方水平的情况作为（+90度）。即，本实施形态中，θt在驾驶员前倾姿势的情况下将躯干角θt设定为负值，在后倾姿势的情况下设定为正值。驾驶员正常驾驶时，通常，如图2所示，躯干角θt为正值。

又，如图3所示，将头顶部18相对于颈根部15向前方水平的情况作为（-90度），将头顶部18相对于颈根部15向后方水平的情况作为（+90度）。即，本实施形态中，在头顶部18相对于颈根部15前倒的情况下将头部倾斜角θp设定为负值，在后倒的情况下设定为正值。驾驶员正常驾驶时，通常，如图3所示，头部倾斜角θp为负值。

回到图1，异常判定部44使用姿势测定部43所测定的驾驶员的初期躯干角θt和保存于存储部42的规定分歧角度θ0判定驾驶员意识消失后是向前方侧倾倒还是向后方侧倾倒。

异常判定部44在初期躯干角θt小于规定分歧角度θ0时，判定头部倾斜变化角Δθp是否为第二规定头部倾斜变化角θ1（例如55度）以上。异常判定部44在头部倾斜变化角Δθp为第二规定头部倾斜变化角θ1以上时，判定躯干变化角Δθt是否为规定躯干变化角θ2（例如15度）以上。若躯干变化角Δθt为规定躯干变化角θ2以上的状态持续规定时间T（本实施形态中，例如T＝1秒）以上，则异常判定部44确定驾驶员为异常状态。另外，计时部45从判定为头部倾斜变化角Δθp为第二规定头部倾斜变化角θ1以上、且躯干变化角Δθt为规定躯干变化角θ2以上的时刻开始计算持续时间。

异常判定部44在通过计时部45计算经过了规定时间后，用警报等向驾驶员唤起注意，若驾驶员没有反应，则实施驾驶支援。

另一方面，异常判定部44在初期躯干角θt小于规定分歧角度θ0且头部倾斜变化角Δθp为第二规定头部倾斜变化角θ1以上，并且躯干变化角Δθt小于规定躯干变化角θ2时，通过车辆举动判定部46判定车辆举动是否有异常。

另外，作为判定车辆举动的异常状态的参数，可使用例如急加减速度、车道偏离度、碰撞余裕时间。在此，对车辆的异常判定方法进行简单说明。

以急加减速为参数时，车辆举动判定部46通过加速度传感器获得本车辆的加速度，判定是否发生了急加速、急减速等。或者，根据预先存储于存储部42的踏板操作模型，判定加速器踏板24及制动踏板25操作是否偏离。

以车道偏离度为参数时，车辆举动判定部46在车道偏离判定中，根据车外摄像机27等所拍摄的车道，判定本车辆是否偏离了车道。例如，基于车辆的车外摄像机27的图像，判定从本车辆的中心至车道的距离和从本车辆的中心至车体侧部的距离之差是否为0m以下。又，在本车辆的行驶路线为曲线的情况下，基于车外摄像机27等所拍摄的车道的曲率和从本车辆的转向的转向角及车速算出的本车辆的将来行驶轨迹，判定本车辆是否偏离了车道。

以碰撞余裕时间为参数时，车辆举动判定部46根据车外摄像机27等所拍摄的本车辆周边的环境的图像，判定本车辆和本车辆周边的先行车辆、障害物等是否正快速接近。例如，基于车外摄像机27的图像，判定是否为作为将从本车辆至先行车辆的距离除以本车辆相对于先行车辆的相对速度而得的时间的碰撞余裕时间成为规定的阈值（例如2.0秒）以下的时刻。对于该规定的阈值，适用存在本车辆与先行车辆碰撞的可能性那样的碰撞余裕时间。另外，本实施形态中，基于车外摄像机27的图像判定本车辆和先行车量的距离及相对速度，但也可以取代车外摄像机27而使用毫米波雷达等。

而且，由上述车辆举动判定部46判定的车辆举动的异常中至少符合一项时，判定为车辆举动异常，并将该信息用警报等向驾驶员提醒注意。

若头部倾斜变化角Δθp为规定头部倾斜变化角θ1以上，且车辆举动的异常状态持续规定时间T（本实施形态中，例如T＝1秒）以上，则异常判定部44确定驾驶员为异常状态。另外，计时部45从判定为头部倾斜变化角Δθp为第二规定头部倾斜变化角θ1以上、且车辆举动为异常状态的时刻开始计算持续时间。

异常判定部44在通过计时部45计算经过了规定时间后，用警报等向驾驶员唤起注意，若驾驶员没有反应，则实施驾驶支援。

此外，异常判定部44在初期躯干角θt为规定分歧角度θ0以上时，判定头部倾斜变化角Δθp是否为规定头部倾斜变化角θ3（例如45度）以上。异常判定部44在头部倾斜变化角Δθp小于规定头部倾斜变化角θ3时，判定为非异常。

另一方面，异常判定部44在头部倾斜变化角Δθp为规定头部倾斜变化角θ3以上时，若头部倾斜变化角Δθp为规定头部倾斜变化角θ3以上的状态持续规定时间T（本实施形态中，例如T＝1秒）以上，则异常判定部44确定驾驶员为异常状态。另外，计时部45从判定为头部倾斜变化角Δθp为规定头部倾斜变化角θ3以上的时刻开始计算持续时间。

异常判定部44在通过计时部45计算经过了规定时间T后，用警报等向驾驶员唤起注意，若驾驶员没有反应，则实施驾驶支援。

在此，说明通过模拟算出前述规定分歧角θ0、第二规定头部倾斜变化角θ1、规定躯干变化角θ2、及规定头部倾斜变化角θ3的方法。

首先，参照图4说明规定分歧角度θ0。图4示出了作为相对于初期躯干角θt的意识刚消失后的躯干角及头部倾斜角的从初期姿势起的变化角的躯干变化角Δθt及头部倾斜变化角Δθp。另外，模拟中，作为各变化角Δθt、Δθp，使用从初期姿势开始姿势变化500ms后的变化角度。

根据模拟结果可知，随着初期躯干角θt变为后倾侧，躯干变化角Δθt趋于减小。尤其是，初期躯干角θt在25度和40度之间时，躯干变化角Δθt从20度向5度大幅变化。

根据上述模拟结果，作为第一见解，算出成为驾驶员的躯体向前方侧倾倒或向后方侧倾倒的倾倒方向的阈值的初期躯干角（初期躯干角）是规定分歧角度θ0（例如，35度～40度之间的规定角）。

此外，本申请人考虑以上述算出的规定分歧角度θ0为分界，躯体向前方侧倾倒的情况和向后方侧倾倒的情况下，意识消失后的驾驶员的姿势的特征可能是不同的，在该假说下，进行了模拟。

图5示出了该模拟结果，（a）、（b）是初期躯干角θt小于规定分歧角度θ0的情况，（c）、（d）是初期躯干角θt为规定分歧角度θ0以上的情况。图5中，对于各情况，示出了将驾驶员正常时和意识消失后的状态的驾驶姿势进行比较的图。

据此，意识消失后的状态中躯体向前方侧倾倒的情况（初期躯干角θt小于规定分歧角度θ0的情况）下，躯干角及头部倾斜角一同从初期姿势大幅前倾，躯干变化角Δθt1及头部倾斜变化角Δθp1分别为成为阈值的变化量以上。

另一方面，得到了如下第二见解：意识消失后的状态中躯体向后方侧倾倒的情况（初期躯干角θt为规定分歧角度θ0以上的情况）下，躯干变化角Δθt2表现不明显、以及头部倾斜变化角Δθp与初期躯干角θt小于规定分歧角θ0的情况相比前倾程度变小。

具体而言，初期躯干角θt小于规定分歧角度θ0时，如图5中的（a）及（b）所示，意识消失前（a）的躯干角θt11为从铅垂方向后倾侧，而意识消失后（b）的躯干角θt12变为从铅垂方向前方侧。躯干变化角Δθt1以Δθt1＝θt11+θt12变化。

又，意识消失前（a）的头部倾斜角θp11（初期头部倾斜角）为从铅垂方向前倾侧，意识消失后（b）的头部倾斜角θp12与意识消失前的头部倾斜角θp11相比进一步向前倾侧变化。头部倾斜变化角Δθp1以Δθp1＝θP12－θp11变化。

另一方面，初期躯干角θt为规定分歧角度θ0以上时，如图5中的（c）及（d）所示，意识消失前（a）的躯干角θt21为从铅垂方向后倾侧，意识消失后（b）的躯干角θt22也变为从铅垂方向后倾侧。其结果是，躯干变化角Δθt2以Δθt2＝θt22－θt21变化，因此如图5（d）的Δθt2所示，躯干变化角Δθt2可认为不明确。即，Δθt2的变化量较小，意识消失前和意识消失后之间的躯干角θt之差表现不明显。

又，意识消失前（a）的头部倾斜角θp21（初期头部倾斜角）为从铅垂方向前倾侧，意识消失后（b）的头部倾斜角θp22与意识消失前的头部倾斜角θp21相比进一步向前倾侧变化。因此，头部倾斜变化角Δθp2以Δθp2＝θP22－θp21变化，而伴随着躯干变化角Δθt2较小，与初期躯干角θt小于规定分歧角度θ0的情况相比，头部倾斜变化角Δθp变小。

接着，参照图6说明第二规定头部倾斜变化角θ1、规定躯干变化角θ2、及规定头部倾斜变化角θ3的设定方法。

本申请人考虑，众所周知地，产生前方侧的加速度时，驾驶员向后方侧（座椅靠背侧）按压，因此在意识消失前后的姿势变化上前倾侧的变化也被抑制，采用在前述的规定变化角θ1、θ2、θ3上加入前后加速度的影响而得的阈值。因此，说明通过模拟算出予以前后加速度时的意识消失前后的驾驶员的姿势变化。另外，本实施形态中，使用以下的模拟结果所得的值作为预先存储于存储部42的规定的变化角θ1、θ2、θ3。

作为模拟的模型，作为使驾驶员以标准躯干角（例如25度）就坐，并予以前后加速度的情况下的驾驶员的意识消失前后的姿势变化的参数，算出躯干变化角及头部倾斜变化角。

根据该模拟可以确认，如图6中的（a）所示，前后加速度0G时的躯干变化角Δθt为25度，而前后加速度+0.1G时的躯干变化角Δθt低于20度，如图6中的（b）所示，前后加速度0G时的头部倾斜变化角Δθp为75度，而前后加速度+0.1G时的头部倾斜变化角Δθp为60度。

从以上结果可知，在作为用于判定异常状态的阈值的规定变化角θ1、θ2上使用前后加速度0G的躯干变化角（25度）及头部倾斜变化角（75度）时，可能会将前后加速度+0.1G时的异常状态误判为正常。

因此，本实施形态中，将成为比前后加速度0.0G时的阈值小的值的、前后加速度0.1G时的异常状态的躯干变化角及头部倾斜变化角考虑进去，因此将第二规定头部倾斜变化角θ1设定为55度，将规定躯干变化角θ2设定为15度。

此外，如前所述，初期躯干角θt为规定分歧角度θ0以上的情况（意识消失后向后方侧倾倒的情况）下，未见意识消失前后的躯干角的变化，伴随于此倾斜角的变化也变小。因此，本实施形态中，规定头部倾斜变化角θ3设定为比前述第二规定头部倾斜变化角θ1（55度）小的规定角度（例如45度）。

接着，使用图7的流程图说明控制单元40的驾驶员状态判定动作。

首先，图7的流程图的步骤S101中，根据来自车内摄像机21的驾驶员的图像检测驾驶员驾驶时的躯干角θt，判定躯干角θt。

步骤S102中，姿势测定部43判定初期躯干角θt是否为规定分歧角度θ0（例如35度～40度之间的规定角度）以上。

异常判定部44在初期躯干角θt小于规定分歧角度θ0时，将处理推进至步骤S103。另一方面，初期躯干角θt为规定分歧角度θ0以上时，将处理推进至步骤S104。

步骤S103中，判定驾驶时的头部倾斜变化角Δθp是否为第二规定头部倾斜变化角θ1（例如55度）以上。头部倾斜变化角Δθp小于第二规定头部倾斜变化角θ1时，异常判定部44判定驾驶员不是异常状态，结束处理。

另一方面，头部倾斜变化角Δθp为前侧规定头部倾斜变化角θ1以上时，推进至步骤S105，判定躯干变化角Δθt是否为规定躯干变化角θ2以上。躯干变化角Δθt小于规定躯干变化角θ2时，推进至步骤S106。

步骤S106中，通过车辆举动判定部46，基于上述车辆举动判定方法（急加减速度、车道偏离度、碰撞余裕时间）判定驾驶员的车辆举动是否异常。车辆举动不是异常状态时，异常判定部44判定驾驶员不是异常状态，结束处理。另一方面，车辆举动为异常状态时，异常判定部44判定驾驶员为异常状态，推进至步骤S107。

又，步骤S105中，躯干变化角Δθt为规定躯干变化角θ2以上时，异常判定部44判定驾驶员为异常状态，推进至步骤S107。

步骤S102中，初期躯干角θt为规定分歧角度θ0以上时，推进至步骤S104。步骤S104中，异常判定部44判定驾驶时的头部倾斜变化角Δθp是否为后侧规定头部倾斜变化角θ3以上。头部倾斜变化角Δθp为后侧规定头部倾斜变化角θ3以上时，异常判定部44将处理推进至步骤S107。另一方面，头部倾斜变化角Δθp小于后侧规定头部倾斜变化角θ3时，异常判定部44判定驾驶员不是异常状态，结束处理。

步骤S107中，计时部45计算经过时间。该经过时间是从异常判定部44判定驾驶员为异常状态的时刻起的经过时间。具体而言，是从步骤S105中判定躯干变化角Δθt为规定躯干变化角θ2以上的时刻、步骤S106中判定车辆举动为异常状态的时刻、及步骤S104中判定头部倾斜变化角Δθp为后侧规定头部倾斜变化角θ3以上的时刻起的经过时间。

步骤S107中，计时部45判定计算的经过时间是否达到规定时间T（例如1秒）。经过时间达到规定时间时，计时部45将处理推进至骤S108。另一方面，如果在经过时间达到规定时间之前驾驶员有反应，则计时部45将处理返回至步骤S109。

步骤S108中，异常判定部44判定驾驶员为异常状态，使警报音发生器31工作，催促驾驶员注意。

步骤S108中，驾驶控制部47使危险闪光器32工作，使危险灯闪烁。接着在步骤S109中，确认驾驶员有无反应。驾驶员有反应，例如解除警报音的操作开关23有操作时，解除异常判定，并结束处理。

另一方面，步骤S109中，驾驶员没有反应时，异常判定部44将处理推进至步骤S110。步骤S110中，驾驶控制部47使驾驶支援装置33工作。之后动作结束。

另外，本实施形态中，作为躯干角检测部使用车内摄像机21，但躯干角检测部例如也可以使用座椅靠背传感器等检测座椅靠背的后倾角。

又，本实施形态中，作为驾驶员的躯体的后倾角使用躯干角，但也可以代替躯干角而使用座椅靠背角度。驾驶员的躯体沿着座椅靠背就座的状态下，躯体追随座椅靠背，因此可以代替躯干角而使用座椅靠背角度。此时，例如也可以通过上述的座椅靠背传感器检测座椅靠背角度。另外，相对于座椅靠背，通常髋点倾向于位于前方侧，因此，作为后倾角度，躯干角也可以为比座椅靠背角度大的值。

另外，本实施形态中，车辆的加速度为作为关于加速度的阈值的加速度阈值以上时，不实施图7的流程图所示的驾驶员的异常判定。可知，车辆的加速度为加速度阈值以上时，驾驶员的躯干变化角及头部倾斜变化角与车辆的加速度小于加速度阈值的情况相比不会变化。因此，车辆的加速度为加速度阈值以上时，驾驶员的异常判定的精度可能会降低。本实施形态中，车辆的加速度为加速度阈值以上时不实施驾驶员的异常判定，因此可以防止加速度的影响导致的误判。

产业应用性

如上所述，根据本发明，根据驾驶员的驾驶姿势确实地判定驾驶员陷入异常状态，因此本发明可以在车辆的安全技术领域很好地利用。

Claims (10)

1.一种驾驶员状态判定装置，其特征在于，具备：

摄像部，所述摄像部配置于车辆的室内，从侧方拍摄驾驶员；

躯干角检测部，所述躯干角检测部检测作为所述驾驶员的躯体从铅垂方向向后方所成的角度的躯干角；

姿势测定部，所述姿势测定部基于所述摄像部所拍摄的所述驾驶员的图像，测定作为连结所述驾驶员的颈根部和头顶部的直线从铅垂方向所成的角度的头部倾斜角，并测定作为所述驾驶员的意识消失前的头部倾斜角的初期头部倾斜角和驾驶时的头部倾斜角，根据测定的所述初期头部倾斜角和所述驾驶时的头部倾斜角，检测作为它们之差的头部倾斜变化角；

存储部，所述存储部保存初期躯干角阈值和第一头部倾斜变化角阈值，所述初期躯干角阈值是作为在所述驾驶员的意识消失前所述躯干角检测部所检测的躯干角的初期躯干角的预定的阈值，所述第一头部倾斜变化角阈值是所述头部倾斜变化角的阈值；和

实施所述驾驶员的异常判定的异常判定部；

所述异常判定部在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：以使所述初期躯干角为所述躯干角阈值以上的形式，所述驾驶员的躯体向后方侧倾斜至所述躯干角成为所述躯干角阈值的位置以上，并且所述头部倾斜变化角为所述第一头部倾斜变化角阈值以上。

2.根据权利要求1所述的驾驶员状态判定装置，其特征在于，

所述姿势测定部根据所述躯干角检测部所检测的所述初期躯干角和所述驾驶时的躯干角，计测作为所述初期躯干角和所述驾驶时的躯干角之差的躯干变化角，

所述存储部还保存作为所述头部倾斜变化角的阈值的第二头部倾斜变化角阈值和作为所述躯干变化角的阈值的躯干变化角阈值，

所述异常判定部在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：以使所述初期躯干角小于所述躯干角阈值的形式，所述驾驶员的躯体相较于所述躯干角成为所述躯干角阈值的位置向前方侧倾斜，并且所述头部倾斜变化角为所述第二头部倾斜变化角阈值以上，且所述躯干变化角为所述躯干变化角阈值以上。

3.根据权利要求2所述的驾驶员状态判定装置，其特征在于，

所述第一头部倾斜变化角阈值是比所述第二头部倾斜变化角阈值小的值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的驾驶员状态判定装置，其特征在于，

所述躯干角阈值为35度～40度之间。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的驾驶员状态判定装置，其特征在于，

所述躯干角是座椅靠背相对于铅垂方向的倾斜角，

所述躯干角阈值为30度～35度之间。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的驾驶员状态判定装置，其特征在于，

所述异常判定部在车辆的加速度为作为加速度的阈值的加速度阈值以上时，不实施所述异常判定。

7.根据权利要求4所述的驾驶员状态判定装置，其特征在于，

所述异常判定部在车辆的加速度为作为加速度的阈值的加速度阈值以上时，不实施所述异常判定。

8.根据权利要求5所述的驾驶员状态判定装置，其特征在于，

所述异常判定部在车辆的加速度为作为加速度的阈值的加速度阈值以上时，不实施所述异常判定。

9.一种驾驶员状态判定装置，其特征在于，具备：

摄像部，所述摄像部配置于车辆的室内，从侧方拍摄驾驶员；

躯干角检测部，所述躯干角检测部检测作为驾驶员的躯体从铅垂方向向后方所成的角度的躯干角；

姿势测定部，所述姿势测定部基于所述摄像部所拍摄的所述驾驶员的图像，测定作为连结所述驾驶员的颈根部和头顶部的直线从铅垂方向所成的角度的头部倾斜角；和

实施所述驾驶员的异常判定的异常判定部；

所述异常判定部，

在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：作为在所述驾驶员的意识消失前所述躯干角检测部所检测的躯干角的初期躯干角为作为所述初期躯干角的预定的阈值的初期躯干角阈值以上时，作为所述驾驶员的意识消失前的头部倾斜角的初期头部倾斜角和驾驶时的头部倾斜角之差即头部倾斜变化角为作为预定的所述头部倾斜变化角的阈值的第一头部倾斜变化角阈值以上，

在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：所述初期躯干角小于所述初期躯干角阈值时，所述头部倾斜变化角为作为预定的所述头部倾斜变化角的阈值的第二头部倾斜变化角阈值以上，且作为所述初期躯干角和驾驶时的躯干角之差的躯干变化角为作为预定的所述躯干变化角的阈值的躯干变化角阈值以上。

10.一种驾驶员状态判定装置，其特征在于，具备：

摄像部，所述摄像部配置于车辆的室内，从侧方拍摄驾驶员；

姿势测定部，所述姿势测定部基于所述摄像部所拍摄的所述驾驶员的图像，测定作为所述驾驶员的躯体从铅垂方向向后方所成的角度的躯干角、和作为连结所述驾驶员的颈根部和头顶部的直线从铅垂方向所成的角度的头部倾斜角；和

实施所述驾驶员的异常判定的异常判定部；

所述异常判定部，

在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：作为在所述驾驶员的意识消失前所述姿势测定部所测定的躯干角的初期躯干角为作为所述初期躯干角的预定的阈值的初期躯干角阈值以上时，作为所述驾驶员的意识消失前的头部倾斜角的初期头部倾斜角和驾驶时的头部倾斜角之差即头部倾斜变化角为作为预定的所述头部倾斜变化角的阈值的第一头部倾斜变化角阈值以上，

在如下情况下判定所述驾驶员为异常状态：所述初期躯干角小于所述初期躯干角阈值时，所述头部倾斜变化角为作为预定的所述头部倾斜变化角的阈值的第二头部倾斜变化角阈值以上，且作为初期躯干角和驾驶时的躯干角之差的躯干变化角为作为预定的所述躯干变化角的阈值的躯干变化角阈值以上。