DE19803158C1 - Vorrichtung zur Vigilanzzustandsbestimmung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vigilanzzu­ standsbestimmung bei einer Person, insbesondere einer Fahrzeug- oder Maschinenbedienperson, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Vorrichtungen dienen beispielsweise dazu, den Vigi­ lanzzustand eines Fahrzeugführers kontinuierlich zu überwachen und ihn dadurch während des Fahrens rechtzeitig vor dem Ein­ schlafen zu warnen. Dazu werden vom Bildaufnahmesystem Bilder des Bereichs wenigstens eines Auges aufgenommen und von einem nachgeschalteten Bildauswertesystem analysiert.

Bei Vorrichtungen dieser Art, wie sie auch aus den Offenlegungs­ schriften DE 196 21 435 A1 und DE 197 15 519 A1 sowie den Pa­ tentschriften US 4.359.724, US 5.402.109 und US 5.566.067 be­ kannt sind, beinhaltet das Bildauswertesystem Mittel zur Lid­ schlußerkennung, mit denen ein zunehmendes zeitweises Schließen der Augen festgestellt werden kann, was als zunehmende Müdigkeit interpretiert wird. Beim System der DE 196 21 435 A1 kann zudem die Fähigkeit vorgesehen sein, die Pupillenbewegung, speziell die Geschwindigkeit der Pupille, zu messen und dies als weiteren Parameter für die Entscheidung heranzuziehen, ob die überwachte Person wach oder schläfrig ist. Beim System der DE 197 15 519 A1, mit dem der Schläfrigkeitsgrad eines Fahrzeugführers ge­ schätzt werden soll, wird in einer ersten Zeitspanne nach dem Starten des Fahrzeugs eine Häufigkeitsverteilung der Blinzel­ dauer des Fahrers erstellt und daraus ein Schwellenwert abge­ leitet, der dann in einer anschließenden zweiten Zeitspanne zur Beurteilung des Schläfrigkeitsgrades herangezogen wird. Diese Vorgehensweise soll den Unterschieden in der Blinzeldauer und Blinzelhäufigkeit zwischen verschiedenen Personen Rechnung tra­ gen, wobei vorausgesetzt wird, daß der Fahrer in der Anfangspha­ se nach dem Starten des Fahrzeugs einen niedrigen Schläfrig­ keitsgrad besitzt.

Aus der medizinischen Pupillographie sind Bildaufnahme- und Bildauswertesysteme mit Mitteln zur Bestimmung des Pupillen­ durchmessers und/oder der Augenbewegung, d. h. der Pupillenbewe­ gung bekannt, um damit während Augenuntersuchungen den Pupillen­ durchmesser bzw. die Bewegungen des untersuchten Auges zu erfas­ sen. Systeme dieser Art sind in den Offenlegungsschriften DE 35 41 726 A1, DE 44 19 489 A1 und DE 41 40 160 A1 sowie den Patent­ schriften US 3.966.310, US 4.755.043, US 4.850.691, US 5.187.506 und US 5.204.703 beschrieben.

Es ist aus der Literatur des weiteren bekannt, daß am Verhalten des Pupillendurchmessers eine Übermüdung festgestellt werden kann. Speziell zeigen Untersuchungen, daß mit zunehmender Müdig­ keit die Pupillen sich zunächst verengen, selbst wenn die Umge­ bungshelligkeit nicht besonders hoch ist, und anschließend Schwingungen des Pupillendurchmessers auftreten, was den Einsatz der Pupillographie zur Identifizierung einschlafgefährdeter Per­ sonen, z. B. im Straßen-, See- und Luftverkehr, möglich erschei­ nen läßt, siehe B. Wilhelm, H. Wilhelm, "Die Pupille als Schlaf- Wach-Indikator", Z. prakt. Augenheilkd. 15, 1994, Seite 185 und I. E. Loewenfeld, "The Pupil", Band I, Wayne State University Press, Detroit, 1993.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Vigilanzzustandsbestimmung der eingangs genannten Art zugrunde, mit welcher der Wachheits- bzw. Vigi­ lanzzustand einer Person, insbesondere eines Fahrzeugführers oder Maschinenbedieners, besonders zuverlässig bestimmt werden kann, um daraus geeignete Folgerungen zu ziehen, z. B. Abgabe ei­ ner rechtzeitigen Warnmeldung oder Verbringung eines von der Person zu steuernden bzw. bedienenden Systems in einen sicher­ heitsunkritischen Zustand.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Vigilanzzustandsbestimmungsvorrichtung mit den Merkmalen des An­ spruchs 1. Bei dieser Vorrichtung weist deren Bildauswertesystem neben Lidschlußerkennungsmitteln Mittel zur Pupillendurchmesser­ bestimmung sowie eine Auswerteeinrichtung auf, die den Vigilanz­ zustand in Abhängigkeit von der durch die Lidschlußerkennungs­ mittel erhaltenen Lidschlußzustandsinformation und von der durch die Pupillendurchmesserbestimmungsmittel erhaltenen Pupillen­ durchmesserzustandsinformation bestimmt, wobei der Vigilanzzu­ stand charakteristischerweise jeweils in eine von mindestens drei Stufen einklassifiziert wird. Durch das Vorhandensein so­ wohl der Lidschlußerkennungsmittel als auch der Pupillendurch­ messerbestimmungsmittel wird eine gewisse Redundanz sowie eine hohe Zuverlässigkeit der Vigilanzzustandsbestimmung erzielt. Das Einklassifizieren des Vigilanzzustands in drei oder mehr Stufen unterschiedlicher Vigilanz schafft die Möglichkeit, abgestuft auf eine beginnende Übermüdigung der überwachten Person reagie­ ren zu können.

Bei einer nach Anspruch 2 weitergebildeten Vorrichtung enthält das Bildauswertesystem Mittel zur Bestimmung der Umgebungshel­ ligkeit, und die Auswerteeinrichtung besitzt eine Korrelations­ einheit, mit welcher festgestellt werden kann, in welchem Grad der Pupillendurchmesser mit der Umgebungshelligkeit korreliert ist. Auf diese Weise können Änderungen des Pupillendurchmessers, die auf Schwankungen der Umgebungshelligkeit beruhen, von vigi­ lanzbedingten Pupillendurchmesserschwankungen sicher unterschie­ den werden.

Eine nach Anspruch 3 weitergebildete Vorrichtung ist so ausge­ legt, daß sie bei der mehrstufigen Vigilanzzustandsbestimmung auf die höchste Vigilanzstufe, d. h. auf einen Wachzustand, schließt, wenn dies sowohl durch kurze Lidschlußdauern und ver­ gleichsweise hohe Lidschlußfrequenzen als auch durch Ausbleiben von nicht mit dem Umgebungslicht korrelierten Pupillendurchmes­ serschwankungen indiziert ist. Hingegen wird das Vorliegen des niedrigsten Vigilanzzustands, d. h. des höchsten Müdigkeitsgra­ des, angenommen, wenn die beobachteten Lidschlußdauern übermäßig hoch sind.

Eine nach Anspruch 4 weitergebildete Vorrichtung ermöglicht eine mindestens vierstufige Vigilanzzustandsbestimmung, wobei neben den Stufen höchster und geringster Vigilanz eine erste Zwischen­ stufe höherer und eine zweite Zwischenstufe niedrigerer Vigilanz dadurch definiert sind, daß gemessene Pupillendurchmesserschwin­ gungen im einen Fall unterhalb und im anderen Fall oberhalb ei­ nes entsprechenden Schwellwertes liegen und außerdem wenigstens eine der Bedingungen erfüllt ist, daß die Pupillendurchmesser­ schwankungen nicht gut mit Umgebungslichtschwankungen korrelie­ ren oder die Lidschlußdauer in einem mittleren Bereich liegt oder die Lidschlußfrequenz unterhalb eines entsprechenden Schwellwertes liegt. Dies realisiert eine sehr feinfühlig abge­ stufte Müdigkeitserkennung.

Eine nach Anspruch 5 weitergebildete Vorrichtung beinhaltet eine vom Bildauswertesystem angesteuerte Warneinheit, die in Abhän­ gigkeit vom Vigilanzzustand entsprechende Warnsignale lokal, insbesondere für die überwachte Person, oder auch als fernüber­ tragenes Signal an eine von der überwachten Person räumlich ent­ fernte Stelle, z. B. im Fall eines Fahrzeuges an eine Zentrale oder andere Fahrzeuge, abgibt.

Bei einer nach Anspruch 6 weitergebildeten Vorrichtung ist eine Warneinheit vorgesehen, die eine Fahrzeug- bzw. Maschinensteue­ rungseinrichtung in Abhängigkeit vom erfaßten Vigilanzzustand derart ansteuert, daß bei Erkennen einer entsprechend niedrigen Vigilanz der überwachten Person das von dieser gesteuerte Fahr­ zeug bzw. die von dieser gesteuerte Maschine von der Steuerungs­ einrichtung in einen sicheren Betriebszustand gebracht wird. Dies beugt z. B. bei Fahrzeugen Unfallgefahren aufgrund einer Übermüdung des Fahrers aktiv dadurch vor, daß das Fahrzeug von einem durch die Warneinheit angesprochenen, autonomen Fahrzeug­ führungssystem auf sichere Weise verlangsamt oder ganz zum Hal­ ten gebracht wird.

Bei einer nach Anspruch 7 weitergebildeten Vorrichtung ist eine Bedieneinheit vorgesehen, die auf die Erkennung einer entspre­ chend niedrigen Vigilanz hin von einer Warneinheit dazu veran­ laßt wird, der überwachten Person eine Vigilanztestaufgabe zu stellen, von deren ordnungsgemäßer Erledigung dann weitere Sy­ stemaktionen abhängig gemacht werden können.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hier­ bei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines einer überwachten Person zugeordneten Bildaufnahmesystems einer Vigilanz­ zustandsbestimmungsvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Bildrahmens des Bild­ aufnahmesystems von Fig. 1 und

Fig. 3 eine Blockdiagrammdarstellung der zum Bildaufnahmesystem gemäß Fig. 1 gehörigen Vigilanzzustandsbestimmungsvor­ richtung.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, weist die gezeigte Vigi­ lanzzustandsbestimmungsvorrichtung ein optisches Bildaufnahmesy­ stem in Form einer Kamera 1 und einer Infrarot-Beleuchtungs­ einrichtung 2 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 2 umgibt mög­ lichst dicht die optische Achse der Kamera 1 und dient dazu, den Netzhauthintergrund eines überwachten Auges 3a einer Fahrzeug- oder Maschinenbedienperson 3 möglichst hell und unabhängig von umgebendem Fremdlicht im Bild des Auges 3a hervortreten zu las­ sen. Der Fokus von Kamera 1 und Beleuchtungseinrichtung 2 ist so gewählt, daß das beobachtete Auge 3a, im gezeigten Beispiel das rechte Auge, auch bei Berücksichtigung einer gewissen notwendi­ gen Bewegungsfreiheit des Kopfes der Person 3 in der xy-Ebene eines angedeuteten xyz-Koordinatensystems stets im Kamerablick­ feld 4 erscheint und ein Beobachtungsfenster 5 des Bildaufnahme­ systems auf ein lichtempfindliches CCD-Array der als CCD- Videokamera 1 ausgelegten Kamera fällt. Des weiteren sind Blende und Fokus der Kamera 1 so gewählt, daß auch bei einer gewissen notwendigen Bewegungsfreiheit des Kopfes der Person 3 in z- Richtung das Auge 3a stets scharf auf das lichtempfindliche CCD- Array abgebildet wird. Auf diese Weise ist das Bildaufnahmesy­ stem in der Lage, bei Tag und Nacht, d. h. unabhängig vom Umge­ bungslicht, das Auge 3a der Fahrzeug- oder Maschinenbedienperson 3 berührungsfrei und abstandsunabhängig zu überwachen.

Fig. 3 zeigt die gesamte Vigilanzzustandsbestimmungsvorrichtung in Blockdiagrammform. Wie daraus ersichtlich, ist bei dieser Vorrichtung dem Bildaufnahmesystem 1, 2 ein Bildauswertesystem nachgeschaltet, das eingangsseitig eine Bildverarbeitungseinheit 6 aufweist, der die von der Kamera 1 aufgenommenen Bilder über­ mittelt werden und die daraus nach einem bekannten Bildverarbei­ tungsverfahren das überwachte Auge erkennt und eine Nachführung des Beobachtungsfensters 5 bewerkstelligt. Die Bildverarbei­ tungseinheit 6 arbeitet mit zwei Betriebszuständen, zwischen de­ nen ständig hin und her geschaltet wird. In einem ersten Be­ triebszustand wird bei ausgeschalteter Infrarotbeleuchtung 2 die durch das Umgebungslicht, d. h. Fremdlicht, hervorgerufene mitt­ lere Helligkeit im Beobachtungsfenster 5 gemessen und diese In­ formation als ein Helligkeitssignal 8 abgegeben, ohne daß in diesem Betriebszustand eine weitere Bildauswertung erfolgt. In einem zweiten Betriebszustand ist die Infrarotbeleuchtung 2 ein­ geschaltet, und die Bildverarbeitungseinheit 6 wertet das vom überwachten Auge erhaltene Bild nach folgenden Kriterien aus.

Zum einen erfaßt sie durch entsprechende herkömmliche Pupillen­ durchmesserbestimmungsmittel, wie sie z. B. aus der oben erwähn­ ten DE 44 19 489 A1 bekannt sind, den Pupillendurchmesser des beobachteten Auges. Wie oben erwähnt, verringert sich der Pupil­ lendurchmesser mit zunehmender Müdigkeit, und unmittelbar vor dem Einschlafen treten Schwingungen des Pupillendurchmessers im Bereich von 0,1 Hz bis 1 Hz auf. Die Information über den momenta­ nen Pupillendurchmesser gibt die Bildauswerteeinheit 6 in Form eines Pupillendurchmessersignals 9 ab. Zum anderen besitzt die Bildverarbeitungseinheit 6 herkömmliche Lidschlußerkennungsmit­ tel, mit denen die Lidschlußdauer und die Lidschlußfrequenz für das kontinuierlich überwachte Auge ermittelt werden. Die Bild­ verarbeitungseinheit 6 gibt ein entsprechendes Lidschlußsignal 10 ab, das einerseits eine Information über die Zeitabschnitte, in denen das Auge geschlossen ist und somit kein Pupillendurch­ messer bestimmt werden kann, und andererseits über die Zeitdauer und die Frequenz des Lidschlusses enthält, die bekanntermaßen ebenfalls ein Maß für die Müdigkeit der überwachten Person 3 sind.

Des weiteren weist das Bildauswertesystem eine der Bildverarbei­ tungseinheit 6 nachgeschaltete Auswerteeinrichtung auf, die aus einer Korrelationseinheit 7 und einer nachgeschalteten Klassifi­ kationseinheit 11 besteht. Die Korrelationseinheit 7 korreliert den zeitlichen Verlauf des kontinuierlich gemessenen Pupillen­ durchmessers, wie er sich aus dem ihr zugeführten Pupillendurch­ messersignal 9 ergibt, mit der über das zugeführte Umgebungshel­ ligkeitssignal 8 erhaltenen Information über die Umgebungshel­ ligkeit, wodurch sie in der Lage ist, die normale Pupillen­ reaktion auf Schwankungen der Umgebungshelligkeit als Störein­ fluß zu eliminieren. Die Korrelationseinheit 7 gibt ein entspre­ chendes Korrelationssignal 12 ab, das die Information darüber enthält, inwieweit Änderungen des Pupillendurchmessers von einer sich ändernden Umgebungshelligkeit verursacht sind oder nicht. Außerdem erzeugt die Korrelationseinheit 7 durch eine Filterung des Pupillendurchmessersignals 9 im Bereich von 0,1 Hz bis 1 Hz ein Pupillendurchmesserschwingungssignal 13, das eine Informati­ on darüber enthält, ob im genannten Frequenzbereich Schwingungen des Pupillendurchmessers unabhängig vom Umgebungslicht auftreten oder nicht. Der Korrelations- und Filterungsprozeß in der Korre­ lationseinheit 7 wird vom zugeführten Lidschlußsignal 10 gesteu­ ert, d. h. unterbrochen, wenn das Auge geschlossen ist, und fort­ geführt, wenn das Auge offen ist.

Die Klassifikationseinheit 11 führt anhand des Lidschlußsignals 10, des Korrelationssignals 12 und des Pupillendurchmesser­ schwingungssignals 13, die ihm als Eingangssignale zugeführt werden, eine Klassifikation durch, die den Vigilanzzustand der Fahrzeug- oder Maschinenbedienperson 3 in vier verschiedene Stu­ fen einteilt und für jede Stufe ein charakteristisches Ausgangs­ signal 15, 16, 17, 18 abgibt.

Ein erstes Ausgangssignal 15 der Klassifikationseinheit 11 ist einer ersten Stufe höchster Vigilanz zugeordnet, die den Normal­ zustand, d. h. den "Wach"-Zustand der Person 3 darstellt. Auf diese Vigilanzstufe schließt die Klassifikationseinheit 11 dann, wenn die folgenden vier Bedingungen erfüllt sind. Die erste Be­ dingung ist, daß das Pupillendurchmesserschwingungssignal 13 un­ terhalb eines vorgebbaren Pupillendurchmesserschwingungs- Schwellwertes liegt, d. h. daß keine merklichen Schwingungen des Pupillendurchmessers beobachtet werden, die nicht durch das Um­ gebungslicht verursacht sind. Die zweite Bedingung ist, daß das Korrelationssignal 12 eine gute Korrelation des Pupillendurch­ messers mit dem Umgebungslicht anzeigt. Die dritte Bedingung ist, daß die aus dem Lidschlußsignal 10 erkannte Lidschlußdauer unterhalb eines ersten vorgebbaren Lidschlußdauer-Schwellwertes liegt, der für den Wachzustand eines Menschen kennzeichnend ist, und die vierte Bedingung ist, daß die ebenfalls aus dem Lid­ schlußsignal 10 erhaltene Lidschlußfrequenz oberhalb eines vor­ gebbaren Lidschlußfrequenz-Schwellwertes liegt, der ebenfalls kennzeichnend für den Wachzustand eines Menschen ist.

Ein zweites Ausgangssignal 16 der Klassifikationseinheit 11 re­ präsentiert einen "Müde"-Zustand als einer Stufe zweithöchster Vigilanz. Auf diese Vigilanzstufe schließt die Klassifikations­ einheit 11, wenn das Pupillendurchmesserschwingungssignal 13 un­ terhalb des Pupillendurchmesserschwingungs-Schwellwertes liegt und zusätzlich wenigstens eine der folgenden drei Bedingungen erfüllt ist, daß nämlich das Korrelationssignal 12 eine schlech­ te Korrelation des Pupillendurchmessers mit dem Umgebungslicht anzeigt oder, daß die Lidschlußdauer oberhalb des ersten Lid­ schlußdauer-Schwellwertes und unterhalb eines zweiten vorgebba­ ren Lidschlußdauer-Schwellwertes liegt, der anzeigt, daß das Au­ ge ungewöhnlich lange geschlossen bleibt, oder daß die Lid­ schlußfrequenz unterhalb des Lidschlußfrequenz-Schwellwertes liegt.

Ein drittes Ausgangssignal 17 der Korrelationseinheit 11 charak­ terisiert eine Stufe zweitniedrigster Vigilanz, die einen "Ein­ schlafgefährdet"-Zustand bedeutet. Auf diesen Zustand erkennt die Klassifikationseinheit 11 dann, wenn das Pupillendurchmes­ serschwingungssignal 13 oberhalb des Pupillendurchmesserschwin­ gungs-Schwellwertes liegt und wenigstens eine der drei folgenden Bedingungen erfüllt ist, daß nämlich das Korrelationssignal eine schlechte Korrelation des Pupillendurchmessers mit dem Umge­ bungslicht anzeigt oder daß die Lidschlußdauer oberhalb des er­ sten Lidschlußdauer-Schwellwertes und unterhalb des zweiten Lid­ schlußdauer-Schwellwertes liegt oder daß die Lidschlußfrequenz unterhalb des Lidschlußfrequenz-Schwellwertes liegt.

Ein viertes Ausgangssignal 18 der Klassifikationseinheit 11 ent­ spricht der Stufe niedrigster Vigilanz, die einem "Augen-zu"-Zu­ stand entspricht. Auf diesen Zustand erkennt die Klassifikati­ onseinheit 11 dann, wenn die Lidschlußdauer oberhalb des zweiten Lidschlußdauer-Schwellwertes liegt.

Dem Bildauswertesystem ist eine Warneinheit 14 nachgeschaltet, der die vier Ausgangssignale 15 bis 18 der Klassifikationsein­ heit 11 zugeführt werden und die dadurch die Information über den momentanen Vigilanzzustand erhält. Die Warneinheit 14 führt nun in Abhängigkeit von der jeweils vorliegenden Vigilanzstufe bestimmte Aktionen durch, um die Fahrzeug- oder Maschinenbedien­ person 3 wieder in einen Zustand höherer Vigilanz zu bringen oder sie bzw. Außenstehende rechtzeitig zu warnen oder das Fahr­ zeug bzw. die Maschine in einen sicheren, ungefährlichen Be­ triebszustand zu überführen.

So ist eine optische Anzeige 19 vorgesehen, über welche die Warneinheit 14 der überwachten Person 3 den Grad ihrer Müdigkeit bzw. Vigilanz anzuzeigen vermag. Außerdem ist ein akustischer Alarmgeber 20 vorgesehen, über den die Warneinheit 14 die Person 3 bei auftretender Müdigkeit warnen kann. Des weiteren ist eine Bedieneinheit 21 vorgesehen, die von der Warneinheit 14 dazu an­ gesteuert werden kann, der Person 3 eine Nebenaufgabe zwecks Vi­ gilanztest abzuverlangen, über deren Erledigung die Bedienein­ heit 21 der Warneinheit 14 eine Rückmeldung gibt, wonach die Warneinheit 14 weitere Aktionen in Abhängigkeit von der Erledi­ gung dieser Nebenaufgabe abhängig macht. Zusätzlich ist eine Sendeeinrichtung 22 vorgesehen, über welche die Warneinheit 14 den festgestellten Vigilanzzustand an eine Zentrale oder z. B. an andere Fahrzeuge zur Warnung mitteilen kann. Eine Speicherein­ richtung 24 kann von der Warneinheit 14 dazu verwendet werden, den festgestellten Vigilanzzustand der Person 3 für eine be­ stimmte zurückliegende Zeitdauer dauerhaft und auslesbar aufzu­ zeichnen. Zusätzlich ist vorgesehen, daß die Warneinheit 14 eine automatische Fahrzeug- bzw. Maschinensteuerung 23 so anzusteuern vermag, daß diese bei Bedarf das Fahrzeug bzw. die Maschine selbsttätig in einen sicheren, ungefährlichen Betriebszustand überführt. Dies wird von der Warneinheit 14 inbesondere dann veranlaßt, wenn ihr der "Augen-zu"-Zustand niedrigster Vigilanz von der Klassifikationseinheit 11 übermittelt wird oder wenn die an der Bedieneinrichtung 21 gestellte Nebenaufgabe von der über­ wachten Person 3 unzureichend oder gar nicht gelöst wurde.

Die obige Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels zeigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine zuverlässige Vigilanzzustandsbestimmung durch kombinierte Auswertung einer Lidschlußinformation und einer Information über auftretende Pu­ pillendurchmesserschwingungen ermöglicht. Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf dieses Beispiel be­ schränkt ist, sondern weitere Realisierungen umfaßt. So kann ne­ ben dem beschriebenen, mit Infrarotstrahlung arbeitenden Bild­ aufnahmesystem ein System eingesetzt werden, das mit einer ande­ ren Strahlung arbeitet, wobei diese zweckmäßigerweise außerhalb des sichtbaren Spektrums gewählt wird. Des weiteren können je nach Anwendungsfall eine oder mehrere der von der gezeigten Warneinheit 14 angesteuerten Komponenten 19 bis 24 und ggf. auch die Warneinheit 14 entfallen. Die Vigilanzzustandsbestimmung kann anwendungsfallabhängig unter Benutzung modifzierter Bedin­ gungen auch nur dreistufig oder in mehr als vier Stufen erfol­ gen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Vigilanzzustandsbestimmung bei einer Person, insbesondere einer Fahrzeug- oder Maschinenbedienperson, mit

• 1. einem Bildaufnahmesystem (1, 2) zum Aufnehmen von Bildern des Bereiches (5) wenigstens eines Auges (3a) der Person (3) und
• 2. einem Bildauswertesystem (6, 7, 11), das zum Auswerten der vom Bildaufnahmesystem aufgenommenen Bilder dient und Lidschlußer­ kennungsmittel beinhaltet,

dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. das Bildauswertesystem (6, 7, 11) Pupillendurchmesserbestim­ mungsmittel und eine Auswerteeinrichtung aufweist, die den Vi­ gilanzzustand in Abhängigkeit von der durch die Lidschlußer­ kennungsmittel erhaltenen Lidschlußzustandsinformation und von der durch die Pupillendurchmesserbestimmungsmittel erhaltenen Pupillendurchmesserzustandsinformation unter Einklassifizieren in jeweils eine von mindestens drei Vigilanzstufen bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. das Bildauswertesystem (6, 7, 11) Mittel zur Bestimmung der Umgebungshelligkeit umfaßt und
• 2. die Auswerteeinrichtung eine Korrelationseinheit (7) aufweist, welche den Korrelationsgrad der Pupillendurchmesserzustandsin­ formation mit der durch die Umgebungshelligkeitsbestimmungs­ mittel erhaltenen Umgebungshelligkeitsinformation bestimmt, und den Vigilanzzustand zusätzlich in Abhängigkeit von der durch die Korrelationseinheit erhaltenen Korrelationsgradin­ formation bestimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die Lidschlußzustandsinformation eine Lidschlußdauerinformati­ on und eine Lidschlußfrequenzinformation umfaßt und
• 2. von der Auswerteeinrichtung die höchste Vigilanzstufe angege­ ben wird, wenn die Lidschlußdauer unterhalb eines vorgebbaren ersten Lidschlußdauer-Schwellwertes liegt, die Lidschlußfre­ quenz oberhalb eines vorgebbaren Lidschlußfrequenz-Schwell­ wertes liegt und der Grad an nicht von der Umgebungshelligkeit verursachten Pupillendurchmesserschwingungen unterhalb eines vorgebbaren Pupillendurchmesserschwingungs-Schwellwertes liegt, und die niedrigste Vigilanzstufe angegeben wird, wenn die Lidschlußdauer oberhalb eines vorgebbaren zweiten Lid­ schlußdauer-Schwellwertes liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. von der Auswerteeinrichtung (2) Vigilanzzwischenstufen angege­ ben werden, von denen eine höhere Zwischenstufe angegeben wird, wenn der Grad an nicht von der Umgebungshelligkeit ver­ ursachten Pupillendurchmesserschwingungen unterhalb des vor­ gebbaren Pupillendurchmesserschwingungs-Schwellwertes liegt und entweder die Lidschlußdauer zwischen dem ersten Lidschluß­ dauer-Schwellwert und dem demgegenüber größeren, zweiten Lid­ schlußdauer-Schwellwert liegt oder die Lidschlußfrequenz un­ terhalb des Lidschlußfrequenz-Schwellwertes liegt, während die andere Zwischenstufe niedrigerer Vigilanz angegeben wird, wenn der Grad an nicht von der Umgebungshelligkeit verursachten Pu­ pillendurchmesserschwingungen oberhalb des Pupillendurchmes­ serschwingungs-Schwellwertes liegt und entweder die Lidschluß­ dauer zwischen dem ersten und dem zweiten Lidschlußdauer- Schwellwert liegt oder die Lidschlußfrequenz unterhalb des Lidschlußfrequenz-Schwellwertes liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter gekennzeichnet durch eine vom Bildauswertesystem angesteuerte Warneinheit (14), die in Abhängigkeit vom festgestellten Vigilanzzustand Warnmeldungen lokal und/oder fernreichweitig abgibt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter gekennzeichnet durch eine vom Bildauswertesystem angesteuerte Warneinheit (14), die in Abhängigkeit vom festgestellten Vigilanzzustand eine Fahr­ zeug- oder Maschinensteuerung (23) ansteuert, mit der bei ent­ sprechend niedriger festgestellter Vigilanz das Fahrzeug bzw. die Maschine in einen sicheren Betriebszustand gebracht wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter gekennzeichnet durch eine vom Bildauswertesystem angesteuerte Warneinheit (14) und eine Bedieneinheit (21), an der die Warneinheit (14) bei ent­ sprechend niedriger festgestellter Vigilanz die Durchführung ei­ ner Vigilanztestaufgabe durch die überwachte Person (3) anfor­ dert.