JP2008250859A - 覚醒度判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な計算で覚醒状態を判定すると共に、道路状況に影響されることのない覚醒度判定装置を提供する。
【解決手段】横振れ量検出手段が車線幅方向の自車両の横振れ量を検出し、標準偏差算出手段が予め定められた時間間隔で所定期間内に前記横振れ量検出手段により検出された複数の横振れ量の標準偏差を算出し、差分算出手段が前記標準偏差算出手段により複数の前記所定期間内に算出された標準偏差の最大値と最小値との差を算出し、判定手段が前記差分算出手段により算出された差が予め定められた閾値を超えたか否か判定し、警告手段が前記判定手段により前記閾値を超えたと判定された場合に、運転者の覚醒度が低下していることを示す警告を発する。
【選択図】図２

Description

本発明は、覚醒度判定装置に係り、車両の運転者の覚醒度を判定する覚醒度判定装置に関する。

運転者の眠気を判定する技術として、特許文献１には、ドライバの操舵量に基づくハンドル操作応答遅れを用いて、ドライバの覚醒低下を含む種々の原因による異常な操舵状態を判定する技術が開示されている。

また、特許文献２には、車両の操舵量を検出し、その操舵量の周波数分析に基づいてドライバの覚醒低下を推定する技術が開示されている。

更に特許文献３には、車両のレーン幅方向の横ずれ量の標準偏差に基づいてドライバの覚醒度を判断する技術が開示されている。
特開平５−８５２２１号公報 特開平９−２７７８４８号公報 特開平７−９８７９号公報

上記特許文献１、２に開示された技術では、操舵量を基本情報としながらも、車速などの追加情報が必要であったり、覚醒低下を判定するための周波数解析のような複雑な計算を行う必要があったりするなど、それらを実現するためのコストがかかるという問題がある。

一方、特許文献３に開示された技術では、情報として操舵量を用いて覚醒低下を判定するものであるが、道路状況に大きく影響され、判定精度をあげるためにレーン状態判定を併用することが提案されており、曲線路では判定が困難であることが認められている。

また、実際に時々刻々変化する覚醒状態を正しく判定するためには、１回の判定に要する計測時間が短い方が良い。しかし、軽い覚醒低下状態では、短時間のレーン幅方向の横ずれ量の標準偏差が覚醒低下状態前と比較して、必ずしも増大しているとは限らない。従って、覚醒低下状態に伴ったレーン幅方向の横ずれ量の標準偏差の増大を確実に検出するためには、１〜２分以上の長い計測時間が必要となるが、長い計測時間では時々刻々変化する覚醒状態を正確に捉えることが難しいという問題があった。

このように従来の技術では、覚醒状態を判定するために複雑な計算が必要であったり、道路状況に影響されたりするという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み、簡単な計算で覚醒状態を判定すると共に、道路状況に影響されることのない覚醒度判定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、車線幅方向の自車両の横振れ量を検出する横振れ量検出手段と、予め定められた時間間隔で所定期間内に前記横振れ量検出手段により検出された複数の横振れ量の標準偏差を算出する標準偏差算出手段と、前記標準偏差算出手段により複数の前記所定期間内に算出された標準偏差の最大値と最小値との差を算出する差分算出手段と、前記差分算出手段により算出された差が予め定められた閾値を超えたか否か判定する判定手段と、前記判定手段により前記閾値を超えたと判定された場合に、運転者の覚醒度が低下していることを示す警告を発する警告手段と、を有する。

ここで、請求項１に記載の発明では、横振れ量検出手段が車線幅方向の自車両の横振れ量を検出し、標準偏差算出手段が予め定められた時間間隔で所定期間内に前記横振れ量検出手段により検出された複数の横振れ量の標準偏差を算出し、差分算出手段が前記標準偏差算出手段により複数の前記所定期間内に算出された標準偏差の最大値と最小値との差を算出し、判定手段が前記差分算出手段により算出された差が予め定められた閾値を超えたか否か判定し、警告手段が前記判定手段により前記閾値を超えたと判定された場合に、運転者の覚醒度が低下していることを示す警告を発する。このように横振れ量の標準偏差の所定期間内の最大値と最小値との差を用いて覚醒度を判定するので、極めて少ない簡単な計算で覚醒度を判定する。また車両の運転者の技量や道路状況によって値が大きく変化する横振れ量の標準偏差そのものではなく、標準偏差の所定期間内の最大値と最小値との差を用いて覚醒度を判定するので、運転者の技量や道路状況によらず覚醒度を判定することができる。

請求項２の発明は、前記車線上の白線を認識する白線認識手段を更に有し、前記横振れ量検出手段は、前記白線認識手段により認識された白線と自車両との相対位置に基づき、前記車線幅方向の自車両の横振れ量を検出する。

請求項２の発明によれば、運転者は白線に沿うように走行するため、車線幅方向の自車両の横振れ量を正確に検出することができる。

請求項３の発明は、前記閾値は、前記運転者が運転を開始してから予め定められた期間内に前記差分算出手段により算出された差に基づき定められる。

請求項３の発明によれば、運転開始時における運転者の覚醒度は高いと考えられるため、閾値を運転者が運転を開始してから予め定められた期間内に算出された差に基づき定めることにより、覚醒度が低下したか否かを精度良く判定することができる。

本発明によれば、簡単な計算で覚醒状態を判定すると共に、道路状況に影響されることのない覚醒度判定装置を提供することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、車両前方もしくはサイドミラーに設けられたカメラから得られた画像を画像処理することにより車線幅方向の自車両の横振れ量を検出する覚醒度判定装置として説明する。

また、以下に説明する本実施の形態では、標準偏差の最大値と最小値との差を用いて覚醒度を判定しているが、この背景について最初に説明する。

一般に、車両の運転者の覚醒度が高いときは、運転者は車線に沿って正しく車両を操舵するので、車両の車線幅方向の横振れ量の標準偏差は、運転の技量や道路状況に関わらず大きくばらつくことはない。

一方、運転者の覚醒度が低下してくると、運転者が車線に沿って正しく車両を操舵しようとする。すなわち、運転者は横振れ量の標準偏差が大きくばらつかないように努力する。このように正しく車両を操舵しようと努力しているときと、一瞬の眠気によって横振れ量がばらついたときとでは、その標準偏差の差が覚醒度が高いときと比較して大きくなる。

よって、車両の車線幅方向の横振れ量のみを利用し、かつ、その標準偏差の最大値と最小値との差から、簡単な計算により運転者の覚醒状態の短時間毎の変化を運転者の運転技量や道路状況によらず判定することができる。

以上が標準偏差の最大値と最小値との差を用いて覚醒度を判定する背景となっている。以下、本実施の形態を説明する。

図１は、本実施の形態に係る覚醒度判定装置の構成を示す図である。

覚醒度判定装置１０のカメラである撮像部４２は、光学ユニット２２と、光学ユニット２２の光軸後方に配設されたＣＣＤイメージセンサ（以下、「ＣＣＤ」という。）２４と、入力されたアナログ信号に対して各種のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部２６と、入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換器（以下、「ＡＤＣ」という。）２８と、入力されたデジタルデータに対して各種のデジタル信号処理を行うデジタル信号処理部３０と、を含んで構成されている。なお、撮像部４２は、ＣＭＯＳカメラであっても良い。

上記デジタル信号処理部３０は、所定容量のラインバッファを内蔵し、入力された画像データをメモリ４８の所定領域に直接記憶させる制御も行う。

ＣＣＤ２４の出力端はアナログ信号処理部２６の入力端に、アナログ信号処理部２６の出力端はＡＤＣ２８の入力端に、ＡＤＣ２８の出力端はデジタル信号処理部３０の入力端に、各々接続されている。従って、ＣＣＤ２４から出力された被写体像を示すアナログ信号はアナログ信号処理部２６によって所定のアナログ信号処理が施され、ＡＤＣ２８によってデジタルデータである画像データに変換された後にデジタル信号処理部３０に入力される。

一方、覚醒度判定装置１０は、覚醒度判定装置１０全体の動作を司るＣＰＵ（中央処理装置）４０と、撮影により得られた画像データ等を記憶するメモリ４８と、メモリ４８に対するアクセスの制御を行うメモリインタフェース４６と、種々の情報を表示するＬＣＤ３８と、ＬＣＤ３８に対するアクセスの制御を行うＬＣＤインタフェース３６と、を含んで構成されている。

なお、本実施の形態の覚醒度判定装置１０では、メモリ４８としてＶＲＡＭ（Video RAM）並びにＲＯＭが用いられている。ＲＯＭには、ＯＳや後述する覚醒度判定プログラムが記憶されている。

デジタル信号処理部３０、ＣＰＵ４０、ＬＣＤインタフェース３６、及びメモリインタフェース４６はシステムバスＢＵＳを介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ４０は、デジタル信号処理部３０の作動の制御、メモリ４８へのメモリインタフェース４６を介したアクセス、ＬＣＤインタフェース３６を介したＬＣＤ３８の制御を各々行うことができる。

次に、図２を用いて覚醒度判定装置１０のプログラム構成について説明する。同図に示されるように、覚醒度判定プログラムは、横振れ量検出部６２、標準偏差算出部６４、差分算出部６６、判定部６８、及び警告部７０で構成される。

横振れ量検出部６２は、車線幅方向の自車両の横振れ量を検出するもので、白線認識部６３を含むものである。この横振れ量検出部６２は、撮像部４２で撮像された画像データが入力されることで、車線幅方向の自車両の横振れ量を標準偏差算出部６４に出力する。この「車線幅方向の自車両の横振れ量」の詳細については後述する。白線認識部６３は、上記画像データが示す画像から白線を認識する。この白線認識部６３の処理は、従来より提案されている白線認識処理が用いられる。

本実施の形態では上述したように画像を用いて横振れ量を算出するが、例えば操舵量から車線幅方向の自車両の横振れ量を検出するようにしても良い。

標準偏差算出部６４は、予め定められた時間間隔で所定期間内に横振れ量検出部６２により検出された複数の横振れ量の標準偏差を算出し、差分算出部６６に出力するものである。上記時間間隔として例えば０．１秒、所定期間として例えば１秒などが例として挙げられる。この場合、標準偏差算出部６４は、所定期間内に１０個の横振れ量を取得し、その１０個の横振れ量の平均値を算出し、平均値から標準偏差を算出する。

差分算出部６６は、標準偏差算出部６４により複数の所定期間内に算出された標準偏差の最大値と最小値との差を算出し、判定部６８に出力するものである。標準偏差の最大値と最小値との差を算出する際の「複数の所定期間」における「所定期間」の個数として例えば５個が挙げられる。この場合、差分算出部６６は、５個の標準偏差における最大値と最小値の差を算出することとなる。

判定部６８は、差分算出部６６により算出された差が予め定められた閾値を超えたか否か判定し、判定結果を警告部７０に出力するものである。この閾値の詳細については後述する。

警告部７０は、判定部６８により閾値を超えたと判定された場合に、運転者の覚醒度が低下していることを示す警告を発するものである。警告部７０による警告として、例えば警告音を発したり、ＬＣＤ３８による警告表示をしたり、運転者が座っているシートを振動したりすることなどが挙げられる。なお、ＬＣＤ３８による警告表示を、休息を促す表示とするようにしても良い。

以上説明した構成が覚醒度判定プログラムの構成となっており、後述する覚醒度判定処理や、閾値を定める処理は、覚醒度判定プログラムにより上記構成を組み合わせて実行されるようになっている。

次に、図３を用いて、車線幅方向の自車両の横振れ量について説明する。図３は、上記撮像部４２（図１参照）により得られた画像を示している。この画像は、上述したように、車両前方もしくはサイドミラーに設けられた撮像部４２から得られるものであるため、自車両の前方を示す画像である。

横振れ量検出部６２は、まず白線認識部６３により画像から白線（中央線）を認識する。次に、横振れ量検出部６２は、認識した白線と画像の中心線との車線幅方向の長さを横振れ量として検出する。

このように、認識された白線と自車両との相対位置に基づき車線幅方向の自車両の横振れ量が検出されるが、他の方法により横振れ量を検出するようにしても良い。

次に、フローチャートを用いて上記ＣＰＵ４０により実行される処理を説明する。まず、本実施の形態における覚醒度判定処理を、図４を用いて説明する。

まず、ステップ１０１でｊが０で初期化され、ステップ１０２でｋが０で初期化される。これらｊ、ｋはループカウンタである。

次のステップ１０３で、横振れ量検出部６２は、タイマをセットする。このタイマは、横振れ量を検出する時間間隔を計測するタイマであり、上述した例では０．１秒であった。ステップ１０４で、横振れ量検出部６２は、タイムアウトか否かを判断し、タイムアウトと判断すると、ステップ１０５で、横振れ量Ｘ［ｋ］を検出する。そして、ステップ１０６で、横振れ量検出部６２は、ｋを１つ増分し、ステップ１０７で、ｋがＭ以上か否か判断する。

このＭは、所定期間が経過したか否かを判断するための値であり、上述した例では、所定期間が１秒であり、時間間隔が０．１秒であるので、Ｍは１０となる。もっとも、この処理自体に時間を要するので、セットするタイマやＭの値を、処理時間を考慮したものとするようにしても良い。

ステップ１０７で横振れ量検出部６２が否定判断すると、再びステップ１０３の処理を実行する。一方、ステップ１０７で横振れ量検出部６２が肯定判断すると、ステップ１０８で、標準偏差算出部６４は、横振れ量Ｘ［ｋ］（０≦ｋ＜Ｍ）を統計値とする標準偏差Ｓ［ｊ］を算出する。この標準偏差の算出方法は、同図に示されるように通常の算出方法でよい。

次に、標準偏差算出部６４は、ステップ１０９で、ｊがＮ以上か否か判断する。このＮは、標準偏差の最大値と最小値との差を求めるために必要な標準偏差の個数が確保できたか否かの判断であり、上述して例では、Ｎは５となる。

ステップ１０９で、標準偏差算出部６４が否定判断すると、ステップ１０２の処理が再び実行される。一方、ステップ１０９で、標準偏差算出部６４が肯定判断すると、ステップ１１０で、差分算出部６６は、標準偏差の最大値と最小値との差を示すＳにmax（Ｓ［ｊ］）−min（Ｓ［ｊ］）を代入する。ここで、max（Ｓ［ｊ］）は、０≦ｊ＜ＮにおけるＳ［ｊ］の最大値を示し、min（Ｓ［ｊ］）は、０≦ｊ＜ＮにおけるＳ［ｊ］の最小値を示す。

次のステップ１１１で、判定部６８は、予めメモリ４８に記憶されている閾値Ｔを参照して、差Ｓが閾値Ｔを超えたか否か判定する。ステップ１１１で、判定部６８が肯定判定した場合、運転者の覚醒度が低下していると判定し、ステップ１１２で警告部７０は警告を発する。一方、ステップ１１１で、判定部６８が否定判定した場合、運転者の覚醒度が高いと判定し、最初のステップ１０１からの処理が再び実行される。

次に、上述した閾値について説明する。一般的に運転開始時における運転者の覚醒度は高いと考えられるため、閾値を運転者が運転を開始してから予め定められた期間内に算出された差に基づき定めることにより、覚醒度が低下したか否かを精度良く判定することができる。

また、運転者の技量により、車線幅方向の自車両の横振れ量に差が出る。低い技量の運転者が白線に沿って運転する割合は、高い技量を持つ運転者のそれと比較して低いと考えられる。このような事情から、運転開始時に閾値を定めるための差を算出することは覚醒度を判定する上で非常に有効である。

この閾値を定める処理を、図５のフローチャートを用いて説明する。この処理は、運転開始と共に実行される処理であり、ＣＰＵ４０により実行されるものである。まず、ステップ２０１で、タイマをセットする。このタイマは、運転者が運転を開始してから予め定められた期間を計測するためのタイマである。次のステップ２０２では、上述したステップ１０１からステップ１１０までの処理を実行する。この処理により１つの差が算出される。ステップ２０３で、タイムアウトか否か判断し、肯定判断すると、ステップ２０４で、差の平均値の２倍の値を閾値とし、処理を終了する。この処理で定まった閾値は、上述したメモリ４８に記憶される。一方、ステップ２０３で否定判断した場合は、再びステップ２０２の処理を実行する。

なお、上述した処理では、差の平均値の２倍の値を閾値としたが、２倍に限るものではなく、実験結果や運転者特有の運転方法により定めるようにしても良い。

次に２つの実験結果を示す。図６、図７は、それぞれ異なる運転者による実験結果を示すものである。

また、各図（Ａ）は、横軸が時間（分）、縦軸が横振れ量（ｍ）及び覚醒度を示すものである。各図（Ｂ）は、横軸が時間（分）、縦軸が横振れ量の標準偏差（ｍ）及び覚醒度を示すものである。各図（Ｃ）は、横軸が時間（分）、縦軸が横振れ量の標準偏差の最大値と最小値の差（ｍ）及び覚醒度を示すものである。

なお覚醒度は、平成１１年、ＮＥＤＯ（新エネルギー・産業技術総合開発機構）により発表された人間感覚計測マニュアルにおける顔表情から眠気度を判定する方法に基づき定められた値である。そして、覚醒度が低い程、値が大きくなり、覚醒度が高い程、値が小さくなるようになっている。各図の場合、「４」が覚醒度が最も低く、「０」が覚醒度が最も高い５段階となっている。

各図（Ａ）に示される横振れ量と覚醒度との相関係数は、図６の場合０．１０であり、図７の場合０．１８であるので、横振れ量と覚醒度の相関は高くないことが実験結果により示された。

また、各図（Ｂ）に示される横振れ量の標準偏差と覚醒度との相関係数は、図６の場合０．０６であり、図７の場合０．２３であるので、横振れ量の標準偏差と覚醒度の相関は高くないことが実験結果により示された。

また、各図（Ｃ）に示される横振れ量の標準偏差の最大値と最小値の差と覚醒度との相関係数は、図６の場合０．４０であり、図７の場合０．４７であるので、横振れ量の標準偏差の最大値と最小値の差と覚醒度の相関は、上記横振れ量及び横振れ量の標準偏差と覚醒度の相関と比較して高いことが実験結果により示された。また、この実験結果から、閾値の一例として０．２が好適であることも得られた。

以上説明した本実施の形態によれば、車線幅方向の横振れ量のみを用いて覚醒度を判定するため、図１に示したような簡便な構成により覚醒度を判定することができる。また、横振れ量の標準偏差の所定期間内の最大値と最小値との差を用いて覚醒度を判定するので、極めて少ない簡単な計算で覚醒度を判定することができる。

更に、車両の運転者の技量や道路状況によって値が大きく変化する横振れ量の標準偏差そのものではなく、標準偏差の所定期間内の最大値と最小値との差を用いて覚醒度を判定するので、運転者の技量や道路状況によらず覚醒度を判定することができる。

なお、本実施の形態では、標準偏差の最大値と最小値との差を用いて覚醒度を判定したが、標準偏差の標準偏差を用いて覚醒度を判定するようにしても良い。

本実施の形態に係る覚醒度判定装置の構成を示す図である。 覚醒度判定プログラムの構成を示す図である。 自車両の前方を示す画像を示す図である。 覚醒度判定処理を示すフローチャートである。 閾値を定める処理を示すフローチャートである。 実験結果を示す図である（その１）。 実験結果を示す図である（その２）。

符号の説明

１０ 覚醒度判定装置
４０ ＣＰＵ
６２ 横振れ量検出部
６３ 白線認識部
６４ 標準偏差算出部
６６ 差分算出部
６８ 判定部
７０ 警告部

Claims (3)

1. 車線幅方向の自車両の横振れ量を検出する横振れ量検出手段と、
   予め定められた時間間隔で所定期間内に前記横振れ量検出手段により検出された複数の横振れ量の標準偏差を算出する標準偏差算出手段と、
   前記標準偏差算出手段により複数の前記所定期間内に算出された標準偏差の最大値と最小値との差を算出する差分算出手段と、
   前記差分算出手段により算出された差が予め定められた閾値を超えたか否か判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記閾値を超えたと判定された場合に、運転者の覚醒度が低下していることを示す警告を発する警告手段と、
   を有する覚醒度判定装置。
2. 前記車線上の白線を認識する白線認識手段を更に有し、
   前記横振れ量検出手段は、前記白線認識手段により認識された白線と自車両との相対位置に基づき、前記車線幅方向の自車両の横振れ量を検出する請求項１に記載の覚醒度判定装置。
3. 前記閾値は、前記運転者が運転を開始してから予め定められた期間内に前記差分算出手段により算出された差に基づき定められる請求項１又は請求項２に記載の覚醒度判定装置。

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