JP2000113347A - 音声による疲労・居眠り検知装置及び記録媒体 - Google Patents

音声による疲労・居眠り検知装置及び記録媒体

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JP2000113347A
JP2000113347A JP10283098A JP28309898A JP2000113347A JP 2000113347 A JP2000113347 A JP 2000113347A JP 10283098 A JP10283098 A JP 10283098A JP 28309898 A JP28309898 A JP 28309898A JP 2000113347 A JP2000113347 A JP 2000113347A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 航空機のパイロット、航空管制官、列車，タ
クシー，トラック，バス等の公共交通機関の運転手が居
眠りしたり、極度の疲労状態であるか否か等は、従来は
たとえば始業点呼の際の上司による観察でそのような状
態の有無を判断していたが、人の目による観察には限度
があり、またその後に状態が変化する可能性も高く、正
確に判断することは現実的には困難である。 【解決手段】 異なる時刻において発声された音声をマ
イクロフォン5Mから取り込み、入力された音声のデジタ
ルデータをパーソナルコンピュータ１がカオス解析して
リアプノフ指数を計算し、この解析結果に基づいて人物
の疲労度及び／又は居眠り状態を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は音声、具体的には人
の話し声を解析することにより、その人の疲労度を検知
し、また居眠りしそうな状態及び居眠り中の状態（以
下、両者をまとめて居眠り状態と言う）であるか否かを
検知する装置、及びそのような装置を汎用コンピュータ
で実現するためのプログラムを記録した記録媒体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】航空機のパイロット、航空管制官、列
車，タクシー，トラック，バス等の公共交通機関の運転
手が居眠りしたり、極度の疲労状態であったために重大
な事故を惹起した例が有り、また重大な事故には至らず
とも種々の事故の誘因となる例は多い。従来はたとえば
始業点呼の際の上司による観察でそのような状態の有無
を判断していたが、人の目による観察には限度があり、
またその後に状態が変化する可能性も高い。
【０００３】しかし、近年では航空関係のみならず無線
交信により上述のような公共交通機関においても運転手
と交信することが容易に可能になっており、その際の音
声の調子から疲労度をある程度は推測することは可能で
ある。また、ある一定期間にわたって交信が行なわれな
い場合に何らかの異常が発生している可能性が高いと見
なして警告を発生することも行なわれている。しかし、
人が他の人の話し声を聞いて疲労度を判断したり、居眠
り状態であるか否かを正確に判断することは現実的には
困難である。
【０００４】このような事情から、たとえば現在では上
述のような種々の公共交通機関に備えられるようになっ
た無線交信設備を利用して運転者の肉体的コンディショ
ン、たとえば脈拍、瞳孔の状態などをセンサで検出して
無線送信し、それを解析することが考えられている。
【０００５】たとえば、特開平９−３０８６１４号公報
には脈波、心電から人の心身状態を把握する技術が、ま
た特開平７−１１７５９５号公報には脈波から居眠りを
検知する技術が開示されている。更に近年では得られた
データの解析手法としてカオス解析が利用される場合が
多い。たとえば、特開平４−２０８１３６号公報には人
の脈波をカオス解析することによりその人の健康度、疲
労度、居眠りの検知を行なう技術が開示されている。ま
た、特開平７−１１６１１９号公報には人の目の瞳孔面
積と水晶体の屈折率をカオス解析することによりその人
の健康度を判定する技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
脈波、心電、瞳孔面積、水晶体の屈折率等に基づく技術
は対象となる人に何らかのセンサを取り付ける必要が有
り、それによって得られた情報を無線または有線により
送信するか、またはその場で解析装置によって解析する
必要がある。また、センサを自身の体に取り付けられた
場合にはそれ自体がストレスとなって通常とは異なる心
身状態に陥る虞も有り、判断の基準となるべき平常状態
の情報が得られなくなって正確な検知、判定が行なえな
い可能性が生じる。
【０００７】ところで、本願発明者は人が発声する音声
をカオス解析してリアプノフ指数を計算し、その計算結
果を時系列的に比較すると、その人の疲労度が高い場
合、または居眠り状態に陥っている場合にはリアプノフ
指数が高くなるという知見を得た。従って、人が異なる
時点において発声した音声のリアプノフ指数を計算して
比較することにより、その人の疲労度及び／又は居眠り
状態を検知することが可能になる。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、航空機のパイロット、航空管制官等は勿論
のこと、各種公共交通機関の運転手等のような今日では
無線交信を日常的に行なうようになっている職種の人の
交信時の音声をカオス解析することにより、従来業務上
で使用しているヘッドセットなどの機器以外の特別なセ
ンサを対象となる人に取り付ける必要が無く、また平常
状態の情報が容易に得られるため、正確な判断が可能な
音声による疲労・居眠り検知装置の提供を目的とする。
【０００９】また対象となる音声の言語、単語等の如何
に拘わらずに正確な検知が可能な音声による疲労・居眠
り検知装置の提供を目的とする。
【００１０】更に、本発明は上述のような装置を汎用の
コンピュータで実現可能とするプログラムを記録した記
録媒体の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る音声に
よる疲労・居眠り検知装置は、音声のデジタルデータを
カオス解析してリアプノフ指数を計算するリアプノフ指
数計算手段と、該リアプノフ指数計算手段により計算さ
れた、異なる時点において発声された音声のリアプノフ
指数を比較することにより、疲労度及び／又は居眠り状
態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】第２の発明に係る音声による疲労・居眠り
検知装置は、第１の発明において、音声を音声信号とし
て入力するマイクロフォンと、該マイクロフォンに入力
された音声信号をデジタルデータに変換するアナログ／
デジタル変換手段とを更に備えたことを特徴とする。
【００１３】第３の発明に係る音声による疲労・居眠り
検知装置は、第１の発明において、前記リアプノフ指数
計算手段は、記録媒体に記録された音声信号のデジタル
データをカオス解析してリアプノフ指数を計算すべくな
してあることを特徴とする。
【００１４】第４の発明に係る音声による疲労・居眠り
検知装置は、第１の発明において、前記デジタルデータ
から無音部を除去し、前記リアプノフ指数計算手段に与
える手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１５】第５の発明に係る音声による疲労・居眠り
検知装置は、第４の発明において、前記デジタルデータ
から無音部を除去した後のデータ長が所定長以下である
場合に、該デジタルデータに基づいたデータで所定長の
デジタルデータを作成し、前記リアプノフ指数計算手段
に与える手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１６】第６の発明に係る音声による疲労・居眠り
検知装置は、第１の発明において、前記リアプノフ指数
計算手段が計算した計算結果を記憶する記憶手段を更に
備え、前記判定手段は、前記リアプノフ指数計算手段が
予め計算して前記記憶手段に記憶してある計算結果に基
づいて、異なる時点において発声された音声のリアプノ
フ指数を比較すべくなしてあることを特徴とする。
【００１７】第７の発明に係る記録媒体は、異なる時点
において発声された音声を解析することにより疲労度及
び／又は居眠り状態をコンピュータに検知させるプログ
ラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体で
あって、コンピュータに、音声のデジタルデータをカオ
ス解析させることにより、リアプノフ指数を計算させる
プログラムコード手段と、コンピュータに、異なる時点
において発声された音声のリアプノフ指数を比較させる
ことにより、疲労度及び／又は居眠り状態を判定させる
プログラムコード手段とを含むプログラムを記録したこ
とを特徴とする。
【００１８】第８の発明に係る記録媒体は、第７の発明
において、コンピュータに、読み込んだデジタルデータ
から無音部を除去させるプログラムコード手段を更に含
むプログラムを記録したことを特徴とする。
【００１９】第９の発明に係る記録媒体は、第８の発明
において、コンピュータに、読み込んだデジタルデータ
から無音部を除去した後のデータ長が所定長以下である
場合に、該デジタルデータに基づいたデータで所定長の
デジタルデータを作成させるプログラムコード手段を更
に含むプログラムを記録したことを特徴とする。
【００２０】第１０の発明に係る記録媒体は、第７の発
明において、コンピュータに、リアプノフ指数の計算結
果を記憶させるプログラムコード手段と、コンピュータ
に、記憶したリアプノフ指数を読み出させるプログラム
コード手段と、コンピュータに、読み出した異なる時点
において発声された音声のリアプノフ指数を比較させる
プログラムコード手段とを更に含むプログラムを記録し
たことを特徴とする。
【００２１】第１１の発明に係る記録媒体は、異なる時
点において発声された音声を解析することにより疲労度
及び／又は居眠り状態をコンピュータに検知させるプロ
グラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
であって、コンピュータに、音声のデジタルデータから
無音部を除去させるプログラムコード手段と、コンピュ
ータに、読み込んだデジタルデータから無音部を除去し
た後のデータ長が所定長以下である場合に、該デジタル
データに基づいたデータで所定長のデジタルデータを作
成させるプログラムコード手段と、コンピュータに、読
み込んだデジタルデータをカオス解析することによりリ
アプノフ指数を計算するカオス解析プロセスに与えさせ
るプログラムコード手段と、コンピュータに、前記カオ
ス解析プロセスにより計算されたリアプノフ指数の計算
結果を記憶させるプログラムコード手段と、コンピュー
タに、記憶したリアプノフ指数を読み出させるプログラ
ムコード手段と、コンピュータに、読み出した異なる時
点において発声された音声のリアプノフ指数を比較させ
ることにより、疲労度及び／又は居眠り状態を判定させ
るプログラムコード手段とを含むプログラムを記録した
ことを特徴とする。
【００２２】第１及び第７の発明では、入力されたデジ
タルデータ化された音声がカオス解析されることにより
リアプノフ指数が計算されるので、異なる時点で発声さ
れた音声から計算されたリアプノフ指数を比較すること
により、その音声を発生した人物の疲労度及び／又は居
眠り状態が判定可能になる。以下、具体的に説明する。
【００２３】図５は本願発明者による実験結果を示すグ
ラフであり、実験は以下のような条件で実施された。一
人の被験者が発生した音声の内の２乃至３秒程度のフレ
ーズを１分間に10データ程度の割合で40分間連続してサ
ンプリングし、それぞれのデータのリアプノフ指数λを
計算した。但し、図５のグラフには過去５分間のデータ
の移動平均を、実験開始時点のリアプノフ指数λの値(4
16）を”1.00”とした相対値で示してある。そして、被
験者は実験開始時点では眠気も疲労感も感じていない旨
を自己申告していたが、実験開始時点から約29分経過し
た時点において眠気を感じた旨を自己申告した。
【００２４】この実験結果からは、被験者が眠気を感じ
た旨を自己申告した時点である実験開始時点から約29分
経過時点においてはリアプノフ指数λは相対値で約1.17
程度に増大していることが判る。より具体的には、実験
開始時点から10分間程度はリアプノフ指数λに顕著な変
化はないが、10分経過時点付近を境としてリアプノフ指
数λが顕著に増大傾向を示し始め、23分経過時点付近で
相対値が約1.15を超えた後において被験者が眠気を感じ
た旨を自己申告している。
【００２５】以上の実験結果から、リアプノフ指数が実
験開始時点を”1.00”とした相対値で約1.15を超えてそ
の後しばらくの時間にわたってその状態が継続した場合
にある程度疲労が蓄積した状態、または居眠り状態と判
断してよいとの知見が得られた。また、リアプノフ指数
の増大率がある程度以上になった場合にもある程度疲労
が蓄積した状態、または居眠り状態であると判断しても
よいとの知見が得られた。
【００２６】第２の発明では、マイクロフォンから対象
となる人物の音声が入力され、デジタルデータに変換さ
れるため、特に航空機のパイロット、航空管制官、公共
交通機関の運転手などが日常的に使用するたとえばヘッ
ドセットのマイクロフォンを使用することにより、検知
対象の人物に負担をかけることが無い。
【００２７】第３の発明では、リアプノフ指数計算手段
が記録媒体に記録された音声信号のデジタルデータをカ
オス解析するようにしているため、音声が記録媒体に残
されている場合には、事後においてそれを解析すること
が可能になる。
【００２８】第４及び第８の発明では、デジタルデータ
から無音部が除去されて解析に必要なデータのみが入力
される。
【００２９】第５及び第９の発明では、デジタルデータ
から無音部が除去された後のデータ長が解析に必要な所
定長に満たない場合にも、解析のために必要にして十分
なデータ長のデータが入力される。
【００３０】第６及び第１０の発明では、同一人物から
時系列的に得られたリアプノフ指数を記憶手段に記憶し
ておくことにより、その人物の経時的な疲労及び／又は
居眠り状態を検知することが可能になる。また、複数の
人物の平常時の音声を予め解析してその結果として得ら
れるリアプノフ指数をそれぞれの人物の基準値として記
憶手段に記憶しておくことにより、多人数を対象として
迅速かつ正確な検知が可能になる。
【００３１】第１１の発明では、カオス解析のみを行な
うプログラムが別途用意されている場合にはそれを利用
することにより、汎用コンピュータで本発明の音声によ
る疲労・居眠り検知装置を実現することが可能になる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る音声
による疲労・居眠り検知装置（以下、本発明装置と言
う）をコンピュータを利用して実現した場合の全体の構
成例を示す模式図である。
【００３３】図１において、参照符号１はパーソナルコ
ンピュータを示しており、疲労・居眠り検知のためのプ
ログラム（以下、居眠り検知プログラムと言う）PGが記
録されたフレキシブルディスク11M またはCD-ROM 12Mか
らその記録内容 (プログラムコード) を読み取るための
フレキシブルディスクドライブ(FDD)11 及びCD-ROMドラ
イブ(CDD)12 等が備えられている。但し、フレキシブル
ディスク11M, CD-ROM12M 以外の種々の記録媒体を利用
してもよいことは言うまでもない。
【００３４】パーソナルコンピュータ１には不揮発性記
憶手段としてのハードディスク装置(HDD)13 も内蔵され
ており、上述のフレキシブルディスク11M またはCD-ROM
12Mから読み取られた居眠り検知プログラムPGの各プロ
グラムコードを記憶する。なお、居眠り検知プログラム
PGにはカオス解析プログラムPGC が含まれている。この
カオス解析プログラムPGC は、居眠り検知プログラムPG
が読み込んだ音声のデジタルデータをカオス解析するこ
とによりリアプノフ指数を計算するプログラムである。
【００３５】またパーソナルコンピュータ１にはマイク
ロフォン５及び通信装置31が直接接続されている他、 C
RTディスプレイ，入力手段及びポインティングデバイス
として機能するキーボード及びマウス等も接続されてい
る。更に、ヘッドフォン5P及びマイクロフォン5Mを有す
るヘッドセット5Hが有線または無線通信により通信装置
31に接続されている。
【００３６】なお、マイクロフォン５は多数の人物の平
常時の音声を予めサンプルとして採集するような場合に
使用される。また、ヘッドセット5Hのマイクロフォン5M
は本発明装置により疲労度、または居眠り状態の検知対
象になる人物（以下、対象人物と言う）が通常の業務状
態において装着しているものであり、それを装着してい
る人物の音声を音声信号としてリアルタイムで取り込む
ために使用される。
【００３７】更に、パーソナルコンピュータ１にはたと
えばテープレコーダ６のような、記録媒体に音声信号を
記録し、またそれを再生出力することが可能な音声再生
装置が接続可能である。このテープレコーダ６は、その
記録媒体であるオーディオテープに記録されている音声
信号を何らかの事情で事後に本発明装置により解析する
場合に使用される。
【００３８】図２はパーソナルコンピュータ１の内部構
成例を示すブロック図である。パーソナルコンピュータ
１内部には、CPU10 を中心として、バス20に接続された
上述のFDD11, CDD12, HDD13 等の他に I/Oポート14、記
憶手段としてのRAM18, ROM19、アナログの入力信号をデ
ジタルデータに変換する A/D変換ボード30等が接続され
ている。またパーソナルコンピュータ１の外部には、上
述の A/D変換ボード30を介してマイクロフォン５，テー
プレコーダ６及び通信装置31が接続され、 I/Oポート14
を介してキーボード，マウス等が接続されている。な
お、通信装置31は無線または有線通信により前述のヘッ
ドセット5Hと接続されている。
【００３９】FDD11 によりフレキシブルディスク11M か
ら、またはCD-ROMドライブ12によりCD-ROM 12Mから読み
取られた居眠り検知プログラムPGのプログラムコードは
たとえばHDD13 に書き込まれて一旦記憶され、居眠り検
知プログラムPGが実行される際にはHDD13 から読み出さ
れてRAM18 に転送されて記憶される。但し、FDD11 また
はCDD12 から居眠り検知プログラムPGのプログラムコー
ドを読み出して直接RAM18 に転送して記憶させることに
より、居眠り検知プログラムPGを実行することも可能で
ある。
【００４０】このようなパーソナルコンピュータ１によ
り本発明装置を実現する場合、マイクロフォン５及びヘ
ッドセット5Hのマイクロフォン5Mがアナログ／デジタル
変換手段としての A/D変換ボード30と共に音声入力手段
を構成し、CPU10 が A/D変換ボード30で得られたデジタ
ルデータをHDD13 に格納されているカオス解析プログラ
ムPGC に従ってカオス解析することによりリアプノフ指
数を計算するリアプノフ指数計算手段として、またその
計算結果から疲労度及び／又は居眠り状態を判定するこ
とにより判定手段として機能する。
【００４１】また、CPU10 は A/D変換ボード30により得
られたデジタルデータから無音部を除去する手段とし
て、更に無音部が除去された語のデジタルデータのデー
タ長が所定長以下である場合に、たとえばそのデジタル
データを反復することにより所定長のデジタルデータを
生成する手段としても機能する。
【００４２】更に、HDD13 はリアプノフ指数計算手段と
してのCPU10 が計算したリアプノフ指数の計算結果を記
憶する記憶手段として機能する。なお、不揮発性の記憶
手段であるHDD13 の代わりにRAM18 をリアプノフ指数の
計算結果を記憶する記憶手段として使用することも勿論
可能である。
【００４３】図３は本発明の記録媒体の一例としてのフ
レキシブルディスク11M に記録されている居眠り検知プ
ログラムPGの内容を示す模式図である。
【００４４】図３に示されているフレキシブルディスク
11M には、同一人物が異なる時刻において発声した音声
を解析することにより、人物の疲労度及び／又は居眠り
状態をコンピュータに検知させる居眠り検知プログラム
PGを構成する以下のようなプログラムコード、即ち、デ
ジタルデータから無音部を除去させるプログラムコード
(PC13)と、必要に応じて、具体的には無音部が除去され
た後のデジタルデータのデータ長が所定長に満たない場
合にデータ生成を行なわせるプログラムコード(PC14)
と、デジタルデータをカオス解析してリアプノフ指数を
計算させるカオス解析プログラムPGC のプログラムコー
ド(PC15)と、リアプノフ指数の計算結果をHDD13 または
RAM18 に記憶させるプログラムコード(PC16)と、HDD13
またはRAM18 に記憶されているリアプノフ指数を読み出
させるプログラムコード(PC17)と、HDD13 またはRAM18
から読み出されたリアプノフ指数を比較させることによ
り、疲労度及び／又は居眠り状態を判定させるプログラ
ムコード(PC18)と、判定結果に従って警報を発生するプ
ログラムコード(PC19)とが記録されている。
【００４５】上述のようなカオス解析プログラムPGC を
含む居眠り検知プログラムPGが記録されている記録媒体
としてのフレキシブルディスク11M がFDD11 に装入され
ることにより、それに記録されている居眠り検知プログ
ラムPGがパーソナルコンピュータ１にインストールされ
て実現する本発明装置の動作について、図４のフローチ
ャートを参照して説明する。
【００４６】まず、本発明装置により疲労度、または居
眠り状態の検知対象になる対象人物の音声を取り込んで
音声信号を得る (ステップS11)。具体的には、対象人物
が直接音声を入力するヘッドセット5Hのマイクロフォン
5Mから入力されてたとえばタクシーの配車センター等の
通信装置31を介して音声信号が入力される。
【００４７】但し、この際の音声入力は必ずしも対象人
物の音声を実時間で取り込む必要はなく、種々の音声記
録装置により記録媒体に記録されている音声信号をたと
えばテープレコーダ６により再生して入力するようにし
てもよいし、マイクロフォン５により予め入力して記憶
しておいてもよい。
【００４８】次に、入力された音声信号がアナログ信号
である場合にはデジタル変換が行なわれる (ステップS1
2)。具体的には、マイクロフォン5Mから入力されたアナ
ログの音声信号をコンピュータにより処理することが可
能なように A/D変換ボード30が10kHz 程度のサンプリン
グレートでデジタルデータに標本化する。
【００４９】次に前処理が行なわれる。この前処理で
は、 A/D変換ボード30により得られた音声信号のデジタ
ルデータから無音部を除去する処理が行なわれ (ステッ
プS13)、更にその結果得られたデジタルデータが後述す
るリアプノフ指数の計算に必要な所定長（たとえば１秒
相当のデータ長）に満たない場合にはデータ生成の処理
が行なわれる (ステップS14)。このデータ生成の処理は
具体的には、無音部が除去された後のデジタルデータの
データ長が所定長に満たない場合に、そのデジタルデー
タを複数回反復することにより所定長のデータを生成す
る処理である。
【００５０】なおこのステップS13 及びS14 での前処理
として他にたとえば、フーリエ変換または移動平均を行
なうことにより高周波成分を除去して子音成分を除去す
る処理等を行なってもよい。
【００５１】次に、リアプノフ指数が計算される (ステ
ップS15)。このステップS15 での処理は、ステップS13,
S14での前処理により得られたデータを対象としてカオ
ス解析のためのリアプノフ指数（Lyapunov Exponent)を
計算する。具体的には、４乃至７次元で音声信号を埋め
込んでアトラクタを生成する。この際の埋め込み遅延時
間は10ms以下、より好ましくは１ms前後が適当である。
また、このリアプノフ指数の計算に際して必要な発展時
間は遅延時間と同等の値が与えられている。なおこのス
テップS15 では実質的にはリアルタイムでリアプノフ指
数が計算されるので、それらの計算結果のデータは適宜
の記憶手段、たとえばHDD13 に蓄積される (ステップS1
6)。
【００５２】但し、リアプノフ指数を厳密に計算するた
めには膨大な時間を要するため、本実施の形態において
は「佐野・沢田」による近似的な計算手法を利用して実
質的にリアルタイム処理を実現している。また、本実施
の形態においては、このカオス解析を行なうためのソフ
トウェアとしてコンピュータコンビニエンス社製の「SC
ATplus」を使用している。
【００５３】以上のようにしてリアプノフ指数の計算結
果が順次的にHDD13 に蓄積されるが、適宜のタイミング
においてHDD13 からそれに蓄積されている過去の計算結
果が読み出され (ステップS17)、比較・判定が行なわれ
る (ステップS18)。なお、本実施の形態においては計算
されたリアプノフ指数をHDD13 に一旦蓄積するようにし
ているが、新たにリアプノフ指数が計算される都度、そ
れをRAM18 に一時的に記憶すると共に、過去に計算され
てRAM18 に一時記憶されているリアプノフ指数と比較す
るようにしてもよい。
【００５４】従って、本発明装置では同一の対象人物に
対して時系列的に計測を行なっている場合、リアプノフ
指数が顕著な増大傾向を示した場合、またはリアプノフ
指数が計測開始時点から相対値で約1.15程度に増大した
場合には、その時点で対象人物がある程度疲労が蓄積し
た状態、または居眠り状態に陥ったと判断する。具体的
には、前述のステップS15 での計算結果はたとえばHDD1
3 に蓄積されているので、これらの時系列データを比較
することにより、対象人物が疲労していること、または
居眠り状態に陥っていることが検知可能である。
【００５５】次に、上述のステップS18 での判定結果を
表示手段、たとえば CRTディスプレイ等に表示し、また
必要に応じて対象人物に直接、または管理者に対して警
報を発する (ステップS19)。この警報はパーソナルコン
ピュータの CRTディスプレイ上への警報表示であっても
よいし、また対象人物の直近でベル，ブザー等を鳴動さ
せるようにしてもよいし、音声により注意を喚起するよ
うにしてもよい。
【００５６】なお、本発明装置では不揮発性の記憶手段
であるハードディスク13にステップS15 において計算さ
れたリアプノフ指数の計算結果を予め記憶しておことが
可能であるので、予めマイクロフォン５により多人数を
対象として平常時の音声をそれぞれの基準値として取り
込んでおくことが可能である。従って、そのような場合
には、ある人物の現在の音声の入力開始と共に直ちにス
テップS18 でHDD13 に記憶されているリアプノフ指数の
平常時に対する相対値を計算することが出来るので、そ
の結果からその人物の現在の状態を判定することが可能
になる。
【００５７】このようにしてパーソナルコンピュータ１
により本発明装置を実現した場合、デジタルデータから
無音部を除去する手段はステップS13 として、デジタル
データから無音部を除去した後のデータ長が所定長以下
である場合に、所定長のデジタルデータを作成する手段
はステップS14 として、リアプノフ指数計算手段はステ
ップS15 として、また判定手段はステップS18 としてそ
れぞれハードディスク13にインストールされた居眠り検
知プログラムPGに従ってCPU10 が実行するソフトウェア
機能として実現される。
【００５８】なお、上述の実施の形態においては本発明
装置を記録媒体に記録された居眠り検知プログラムPGを
パーソナルコンピュータ１にインストールすることによ
り実現した例を示したが、専用の装置として実現するこ
とも勿論可能であり、また居眠り検知プログラムPG及び
カオス解析プログラムPGC でソフトウェア的に実現され
ている機能を専用のハードウェアで実現することも勿論
可能であることは言うまでもない。
【００５９】更に、IDカード等に個々人の平常時のリア
プノフ指数を記録しておき、適宜の読取装置によりパー
ソナルコンピュータ１に読み込ませて上述同様の基準値
として使用するようにしてもよい。
【００６０】また更に、上述の実施の形態においては対
象人物からリアルタイムで音声を取り込んでその状態を
検知する例に付いて説明したが、テープレコーダ等を利
用して記録媒体に記録された音声信号を再生することに
より、音声が記録媒体に残されている場合には、事後に
おいてそれを解析することが可能になる。従って、たと
えば事故が発生した場合にそれに至るまでのある程度の
時間にわたって交信記録が残されているような場合に
は、それが記録されている記録媒体からテープレコーダ
６等の再生装置により音声信号を再生して本発明装置に
より解析することにより、事故原因を探知出来る可能性
もある。
【００６１】更にまた、上述の実施の形態においてはカ
オス解析プログラムPGC が居眠り検知プログラムPGに含
まれている例が示されているが、カオス解析は非常に複
雑で膨大な計算量を要するプロセスであるため、別プロ
セスとして処理する構成を採るようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】以上に詳述したように本発明の音声によ
る疲労・居眠り検知装置によれば、異なる時点において
発声された音声がデジタルデータ化されてカオス解析さ
れ、その解析結果として得られるリアプノフ指数に基づ
いて疲労度及び／又は居眠り状態が検知されるため、対
象となる人物に余分な負担をかけること無く、また余分
な緊張をさせることなく、疲労度及び／又は居眠り状態
が検知出来る。
【００６３】また、音声入力手段を音声を音声信号とし
て入力するマイクロフォンと、このマイクロフォンに入
力された音声信号をデジタルデータに変換するアナログ
／デジタル変換手段とで構成した場合には、通常のマイ
クロフォンから対象となる人物の音声を入力することが
可能になるので、航空機のパイロット、航空管制官、公
共交通機関の運転手などが日常的に使用するヘッドセッ
トに付属するマイクロフォンを利用することが可能にな
り、余分なセンサ等は不要である。
【００６４】また、リアプノフ指数計算手段が記録媒体
に記録された音声信号のデジタルデータをカオス解析す
るようにした場合には、記録媒体に残されている音声信
号を事後において解析することが可能になる。従って、
たとえば事故発生に際して、記録媒体に残されている事
故発生時点までの当事者の音声による交信記録を再生す
ることにより、事故原因の調査に利用することが可能に
なる。
【００６５】更に、デジタルデータから無音部が除去さ
れ、得られたデータのデータ長が解析に必要なデータ長
に満たない場合にはデータ生成の処理が行なわれるた
め、解析のために必要にして十分なデータが入力され
る。
【００６６】また、対象となる複数の人物の平常時の音
声を解析したデータを個々人の基準値として予め記憶し
ておくことにより、多人数を対象とすることが可能であ
り、また迅速かつ正確な検知が可能になる。
【００６７】更にまた、本発明の記録媒体では、それを
汎用コンピュータに読み取らせることにより、前述のよ
うな音声による疲労・居眠り検知装置を汎用のコンピュ
ータで実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音声による疲労・居眠り検知装置をパ
ーソナルコンピュータを利用して実現した場合の全体の
構成例を示す模式図である。
【図２】パーソナルコンピュータの内部構成例を示すブ
ロック図である。
【図３】本発明の記録媒体の一例としてのフレキシブル
ディスクに記録されているプログラムの内容を示す模式
図である。
【図４】本発明の音声による疲労・居眠り検知装置の動
作手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の音声による疲労・居眠り検知装置の原
理を示すリアプノフ指数の時系列データのグラフであ
る。
【符号の説明】
１ パーソナルコンピュータ ５ マイクロフォン 5M マイクロフォン ６ テープレコーダ 10 CPU 11 フレキシブルディスクドライブ(FDD) 11M フレキシブルディスク 12 CD-ROMドライブ(CDD) 12M CD-ROM 13 ハードディスク(HDD) 18 RAM 19 ROM 30 A/D変換ボード PG 居眠り検知プログラム PGC カオス解析プログラム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１０Ｌ 15/00 Ｇ１０Ｌ 3/00 ５５１Ｌ (72)発明者 廣瀬 尚三 大阪府大阪市西区千代崎３丁目南２番37号 株式会社オージス総研内 Ｆターム(参考） 3D037 FA01 FA05 FB09 4C038 PP01 PP05 PQ00 PQ03 PS05 5D015 JJ00 KK01 5H180 AA01 AA25 AA26 BB13 CC27 LL01 LL04 LL08 LL20

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 音声のデジタルデータをカオス解析して
    リアプノフ指数を計算するリアプノフ指数計算手段と、 該リアプノフ指数計算手段により計算された、異なる時
    点において発声された音声のリアプノフ指数を比較する
    ことにより、疲労度及び／又は居眠り状態を判定する判
    定手段とを備えたことを特徴とする音声による疲労・居
    眠り検知装置。
  2. 【請求項２】 音声を音声信号として入力するマイクロ
    フォンと、該マイクロフォンに入力された音声信号をデ
    ジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換手段と
    を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の音声に
    よる疲労・居眠り検知装置。
  3. 【請求項３】 前記リアプノフ指数計算手段は、記録媒
    体に記録された音声信号のデジタルデータをカオス解析
    してリアプノフ指数を計算すべくなしてあることを特徴
    とする請求項１に記載の音声による疲労・居眠り検知装
    置。
  4. 【請求項４】 前記デジタルデータから無音部を除去
    し、前記リアプノフ指数計算手段に与える手段を更に備
    えたことを特徴とする請求項１に記載の音声による疲労
    ・居眠り検知装置。
  5. 【請求項５】 前記デジタルデータから無音部を除去し
    た後のデータ長が所定長以下である場合に、該デジタル
    データに基づいたデータで所定長のデジタルデータを作
    成し、前記リアプノフ指数計算手段に与える手段を更に
    備えたことを特徴とする請求項４に記載の音声による疲
    労・居眠り検知装置。
  6. 【請求項６】 前記リアプノフ指数計算手段が計算した
    計算結果を記憶する記憶手段を更に備え、 前記判定手段は、前記リアプノフ指数計算手段が予め計
    算して前記記憶手段に記憶してある計算結果に基づい
    て、異なる時点において発声された音声のリアプノフ指
    数を比較すべくなしてあることを特徴とする請求項１に
    記載の音声による疲労・居眠り検知装置。
  7. 【請求項７】 異なる時点において発声された音声を解
    析することにより疲労度及び／又は居眠り状態をコンピ
    ュータに検知させるプログラムを記録したコンピュータ
    読み取り可能な記録媒体であって、 コンピュータに、音声のデジタルデータをカオス解析さ
    せることにより、リアプノフ指数を計算させるプログラ
    ムコード手段と、 コンピュータに、異なる時点において発声された音声の
    リアプノフ指数を比較させることにより、疲労度及び／
    又は居眠り状態を判定させるプログラムコード手段とを
    含むプログラムを記録したことを特徴とするコンピュー
    タ読み取り可能な記録媒体。
  8. 【請求項８】 コンピュータに、読み込んだデジタルデ
    ータから無音部を除去させるプログラムコード手段を更
    に含むプログラムを記録したことを特徴とする請求項７
    に記載の記録媒体。
  9. 【請求項９】 コンピュータに、読み込んだデジタルデ
    ータから無音部を除去した後のデータ長が所定長以下で
    ある場合に、該デジタルデータに基づいたデータで所定
    長のデジタルデータを作成させるプログラムコード手段
    を更に含むプログラムを記録したことを特徴とする請求
    項８に記載の記録媒体。
  10. 【請求項１０】 コンピュータに、リアプノフ指数の計
    算結果を記憶させるプログラムコード手段と、 コンピュータに、記憶したリアプノフ指数を読み出させ
    るプログラムコード手段と、 コンピュータに、読み出した異なる時点において発声さ
    れた音声のリアプノフ指数を比較させるプログラムコー
    ド手段とを更に含むプログラムを記録したことを特徴と
    する請求項７に記載の記録媒体。
  11. 【請求項１１】 異なる時点において発声された音声を
    解析することにより疲労度及び／又は居眠り状態をコン
    ピュータに検知させるプログラムを記録したコンピュー
    タ読み取り可能な記録媒体であって、 コンピュータに、音声のデジタルデータから無音部を除
    去させるプログラムコード手段と、 コンピュータに、読み込んだデジタルデータから無音部
    を除去した後のデータ長が所定長以下である場合に、該
    デジタルデータに基づいたデータで所定長のデジタルデ
    ータを作成させるプログラムコード手段と、 コンピュータに、読み込んだデジタルデータをカオス解
    析することによりリアプノフ指数を計算するカオス解析
    プロセスに与えさせるプログラムコード手段と、 コンピュータに、前記カオス解析プロセスにより計算さ
    れたリアプノフ指数の計算結果を記憶させるプログラム
    コード手段と、 コンピュータに、記憶したリアプノフ指数を読み出させ
    るプログラムコード手段と、 コンピュータに、読み出した異なる時点において発声さ
    れた音声のリアプノフ指数を比較させることにより、疲
    労度及び／又は居眠り状態を判定させるプログラムコー
    ド手段とを含むプログラムを記録したことを特徴とする
    コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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