JP2009028239A - Drowsy driving detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運転者の肉体的な複数のデータを総合して居眠り運転状態を検出する居眠り運転検出装置に関する。 The present invention relates to a drowsy driving detection apparatus that detects a drowsy driving state by combining a plurality of physical data of a driver.
従来、居眠り状態を検出判定する技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, as a technique for detecting and determining a dozing state, for example, a technique described in the following document is known (see Patent Document 1).
文献1には、所定時間以上の瞬きの時間を一定時間毎に積算して得られた瞬き時間が所定値を超えたか否かを判定し、この判定結果に基づいて、危険度に応じた居眠り状態を検出する技術が記載されている。
しかしながら、上記文献1で採用された技術では、システムの実用性を考慮して、フォトダイオードの反射光や画像認識等の非接触で眼の開閉を検出するようにした場合には、スピードメーターやナビゲーションシステムの画面など下方を見た時でも誤認識されるおそれがある遅い瞬きが発生するので、検出精度が悪化するという問題があった。
However, in the technique adopted in the above-mentioned
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、運転者の覚醒度のレベルを精度良く検出できる居眠り運転検出装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a drowsy driving detection device capable of accurately detecting the level of the driver's arousal level.
上記目的を達成するために、本発明の課題を解決する手段は、運転者の心拍に相当する心拍相当信号を検出する心拍相当信号検出手段と、運転者の眼の開閉状態を検出する眼の開閉検出手段と、前記眼の開閉検出手段により検出された眼の開閉状態に基づいて、予め設定された所定時間毎に閉眼率を算出する閉眼率算出手段と、前記閉眼率算出手段により算出された閉眼率が予め設定された所定値以下の場合に、前記心拍相当信号検出手段により検出された心拍相当信号の判定基準値を学習する心拍相当信号判定基準値学習手段と、前記心拍相当信号検出手段により検出された心拍相当信号と、前記心拍相当信号判定基準値学習手段の学習で得られた判定基準値と、前記閉眼率算出手段により算出された閉眼率とに基づいて、運転者の覚醒度レベルを推定する覚醒度レベル推定手段とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the means for solving the problems of the present invention includes a heart rate equivalent signal detection means for detecting a heart rate equivalent signal corresponding to the heartbeat of the driver, and an eye for detecting the open / closed state of the driver's eye. Calculated by the open / close detection means, the closed eye rate calculation means for calculating the closed eye rate every predetermined time based on the open / closed state of the eyes detected by the open / closed eye detection means, and the closed eye rate calculation means A heart rate equivalent signal determination reference value learning means for learning a judgment reference value of a heart rate equivalent signal detected by the heart rate equivalent signal detection means when the closed eye rate is equal to or less than a predetermined value set in advance; and the heart rate equivalent signal detection Based on the heart rate equivalent signal detected by the means, the judgment reference value obtained by learning of the heart rate equivalent signal judgment reference value learning means, and the eye closure rate calculated by the eye closure rate calculation means, the driver's awakening Every time And having a wakefulness level estimation means for estimating a bell.
本発明によれば、運転者の覚醒度のレベルを精度良く検出することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect the level of the driver's arousal level.
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best embodiment for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明に係る居眠り運転検出装置、及びこの居眠り運転検出装置を利用した居眠り運転防止装置の構成要件を示す図である。図1において、居眠り運転検出装置は、運転者の心拍相当信号を検出する心拍相当信号検出手段101と、運転者の眼の開閉を検出する眼の開閉検出手段102と、眼の開閉検出手段102により検出した眼の開閉状態に基づいて所定時間毎に閉眼率を算出する閉眼率算出手段103と、閉眼率算出手段103により算出された閉眼率が所定値以下の場合に、心拍相当信号の判定基準値を学習する心拍相当信号判定基準値学習手段104と、心拍相当信号検出手段101により検出された心拍相当信号と、閉眼率算出手段103により算出された閉眼率との関係に基づいて運転者の覚醒度レベルを推定する覚醒度レベル推定手段105とを備えて構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration requirements of a snooze driving detection device according to the present invention and a snooze driving prevention device using the snooze driving detection device. In FIG. 1, the drowsy driving detection device includes a heartbeat equivalent signal detection means 101 for detecting a driver's heartbeat equivalent signal, an eye opening / closing detection means 102 for detecting the opening / closing of the driver's eyes, and an eye opening / closing detection means 102. The closed eye rate calculation means 103 for calculating the closed eye rate at predetermined time intervals based on the open / closed state of the eye detected by the determination of the heart rate equivalent signal when the closed eye rate calculated by the closed eye rate calculation means 103 is a predetermined value or less. Based on the relationship between the heart rate equivalent signal determination reference
このような構成を採用することで、運転者の眼の開閉データと心拍データを統合させて運転者の居眠り状態を検出して判定することで、運転者が眠気に抗している葛藤状態を精度良く検出することが可能となり、運転動作に支障をきたす程度の居眠り状態と的確に区別することができる。 By adopting such a configuration, the driver's eye open / close data and heart rate data are integrated to detect and determine the driver's drowsiness state, thereby determining the conflict state where the driver resists drowsiness. It becomes possible to detect with high accuracy, and it is possible to accurately distinguish from a drowsiness state that hinders driving operation.
また、居眠り運転防止装置は、上記居眠り運転検出装置に加えて、居眠り運転検出装置の覚醒度レベル推定手段105により推定された覚醒度レベルに応じて運転者にウォームアップ効果を与えて運転者の覚醒を促進させる覚醒促進手段106と、この覚醒促進手段106を作動制御する制御手段107を備えて構成される。 Further, the snooze driving prevention device provides the driver with a warm-up effect according to the arousal level estimated by the awakening level estimation means 105 of the snooze driving detection device in addition to the above-described nap driving detection device. Awakening promotion means 106 that promotes awakening and a control means 107 that controls the operation of the awakening promotion means 106 are configured.
このような構成を採用することで、居眠り運転検出装置で検出された覚醒度レベルに応じて運転者に呈示する覚醒刺激を変化させ、運転者の覚醒を効果的に促進させて居眠り運転を防止することができる。 By adopting such a configuration, the arousal stimulus presented to the driver is changed according to the arousal level detected by the drowsiness driving detection device, and the driver's awakening is effectively promoted to prevent a drowsy driving. can do.
図2は図1に示す本発明の構成要件の実施例1に係る居眠り運転検出装置と、この装置を利用した居眠り運転防止装置のシステム構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a system configuration of a dozing operation detection apparatus according to the first embodiment of the configuration requirements of the present invention shown in FIG. 1 and a dozing operation prevention apparatus using this apparatus.
図2において、眼の開閉検出手段102として機能する運転者の顔画像を撮影するTVカメラ(撮像手段)201、ならびにこのTVカメラ201で撮像された画像を従来公知の画像処理技術を用いて処理し眼の開閉を検出する画像処理回路202と、閉眼率算出手段103として機能する閉眼率算出回路203と、心拍相当信号検出手段101として機能するステアリング上に設置されたプラス極204、マイナス極205、プラス極204ならびにマイナス極205から与えられる心電信号を検出する心電信号検出装置206、ならびに心電信号検出装置206で検出された心電信号に基づいて拍動間隔を算出する拍動間隔算出回路207と、閉眼率算出回路203で算出された閉眼率と、拍動間隔算出回路207で算出された拍動間隔とに基づいて、心拍信号の判定基準値を学習する心拍相当信号判定基準値学習手段104として機能する心拍信号の判定基準値学習回路208と、覚醒度レベル推定手段105として機能する覚醒度レベル推定回路209と、この覚醒度レベル推定回路209の推定結果を受けて作動する制御手段107として機能する制御装置210と、この制御装置210の制御の下に作動制御され覚醒促進手段106として機能する、運転者に振動刺激を与えるシートバイブレーター211、警報音を発する警報装置212、電動シートベルト213、ハザードランプ214、オートエアコン215、設定された香りを車内に送出する香り発生装置216、所定量の酸素を付加した空気を車内に供給する高濃度酸素付加空気供給装置217、ならびにカーオーディオシステム218とを備えて構成されている。
In FIG. 2, a TV camera (imaging unit) 201 that captures a driver's face image that functions as the eye open /
眼の開閉検出手段102は、画像処理技術を用いる方法の他に、シンプルな構成で眼の開閉が検出できる光センサを用いるものがある。この方法は、例えば特開昭63−258226号公報に記載された技術を用いて、図3(a)の301に示すように眼鏡のフレーム下部などに取り付け、同図(b)に示すように発光ダイオード302で眼に近赤外光を照射し、上瞼と眼球部の反射率の差をフォトダイオード303で電流値の差として検出し、検出した差を増幅器304で増幅した後コンパレータ305で所定の電圧と比較し、その比較結果に基づいて眼の開閉状態を検出する。
The eye opening / closing detection means 102 uses an optical sensor capable of detecting eye opening / closing with a simple configuration in addition to a method using an image processing technique. In this method, for example, using the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-258226, it is attached to the lower part of the frame of the eyeglass as shown by 301 in FIG. 3A, and as shown in FIG. The
閉眼率算出回路203は、画像処理技術を用いる方法と同様に、所定時間当たりの閉眼率を算出する。 The closed eye rate calculation circuit 203 calculates the closed eye rate per predetermined time similarly to the method using the image processing technique.
心拍相当信号の検出は、この実施例のステアリングに設置したプラス極204ならびにマイナス極205の電極で収集された生体信号を用いる方法の他に、胸部に電極を装着するタイプでも行える。近年、スポーツ科学用に開発された胸ベルトタイプの心拍計がある。本心拍計は、電極と検出した信号を送信する送信部がコンパクトにまとめられ、体から少し離れた場所に設置した受信部で検出信号を受けることで、比較的簡単に胸部付近から心拍信号を検出することができる。
In addition to the method of using biological signals collected by the electrodes of the
次に、図4のフローチャートを参照して、上記構成における閉眼率を用いた心拍相当信号の判定基準値の学習方法の処理の流れを説明する。この処理内容は、図5に示すように、閉眼率が小さいことを、運転者が覚醒度低下状態にないことの保証として、運転者が適度な緊張状態にある時の心拍数とする方法を具体的に示すものである。 Next, with reference to the flowchart of FIG. 4, the process flow of the method for learning the determination reference value of the heart rate equivalent signal using the closed eye rate in the above configuration will be described. As shown in FIG. 5, the processing content is a method of setting the heart rate when the driver is in an appropriate tension state as a guarantee that the driver is not in a state of reduced arousal level, as shown in FIG. This is specifically shown.
図4に戻って まず、基準心拍数を学習する所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS401)。この所定時間は、運転開始後に運転者の正常状態における心拍数の基準値を学習するのに十分な時間であり、通常30分程度とすることが適切である。 Returning to FIG. 4, first, it is determined whether or not a predetermined time for learning the reference heart rate has elapsed (step S401). This predetermined time is a time sufficient for learning the reference value of the heart rate in the normal state of the driver after the start of driving, and it is appropriate that the predetermined time is usually about 30 minutes.
次に、本システムの起動直後であれば、当然、所定時間は経過していないと判定されるため、続いて基準心拍数の更新が所定回数行われたか否かを判定する(ステップS402)。この判定処理においても、システムの起動直後であれば、所定回数行われていることはないので、続いて区間Aの所定時間を計測しながら、区間Aでの閉眼率を算出し(ステップS403)、同じく区間Aでの瞬時心拍数の代表値の算出を行う(ステップS404)。区間Aの所定時間が経過したか否かを判定し(ステップS405)、所定時間が経過するまで上記処理を繰り返し行う。 Next, since it is naturally determined that the predetermined time has not elapsed immediately after the activation of the present system, it is subsequently determined whether or not the reference heart rate has been updated a predetermined number of times (step S402). Even in this determination process, if it is immediately after the system is started, it has not been performed a predetermined number of times, so the eye closure rate in section A is calculated while measuring the predetermined time in section A (step S403). Similarly, the representative value of the instantaneous heart rate in the section A is calculated (step S404). It is determined whether or not a predetermined time of section A has elapsed (step S405), and the above processing is repeated until the predetermined time has elapsed.
ステップS403で行われる閉眼率算出の処理内容を、画像処理技術を用いた例で具体的に説明する。図6に示す濃淡の2次元データとして得られる眼の特徴量、例えば縦幅の大小で開閉眼を検出し、開→閉、閉→開の時間間隔を求めることで1回当たりの閉眼時間を算出する。この閉眼時間で瞬き時間に相当する一定時間以下、例えば0.15秒程度以下のものを対象外とし、区間Aの所定時間に積算する。 The processing content of the eye closure rate calculation performed in step S403 will be specifically described using an example using an image processing technique. The eye feature amount obtained as the two-dimensional grayscale data shown in FIG. 6, for example, the open / closed eye is detected based on the size of the vertical width, and the time interval between open → close and close → open is obtained to determine the eye close time per time calculate. This eye-closed time is excluded from a certain time corresponding to the blinking time, for example, about 0.15 seconds or less, and is added to the predetermined time of the section A.
ここでの閉眼時間の積算を対象外とするのは、瞬きの発生頻度は個人差が大きく、覚醒度が低下する過程においても、瞬きが増えるタイプの人と、減るタイプの人が存在するからである。しかし、遅い瞬き(例えば0.15秒程度を超えるもの)の発生は、覚醒度の低下との相関が高く、その発生頻度の個人差も小さいことが分かっている。よって、このようにして区間Aにおける閉眼率を算出する。 The reason why eye closure time is not included here is that the frequency of blinking varies greatly among individuals, and there are people who increase blinking and those who decrease blinking even in the process of lowering alertness. It is. However, it has been found that the occurrence of slow blinks (for example, exceeding about 0.15 seconds) has a high correlation with a decrease in the degree of arousal and the individual difference in the occurrence frequency is small. Therefore, the eye closure rate in the section A is calculated in this way.
なお、画像処理における開閉眼検出を行う前段階の眼の位置検出処理は、特開平10−143669号公報に記載された技術を用いることができるので、本実施例での説明は省略する。 In addition, since the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-143669 can be used for the eye position detection process in the previous stage in which the opening / closing eye detection in the image processing is performed, the description in this embodiment is omitted.
次に、先のステップS404における瞬時心拍数の代表値算出の処理内容を、具体的に説明する。通常、心拍数は1分間の拍動数を基準として、その多い、少ないが判断されるが、心電信号として拍動を計測する場合には、例えば図7(a)に示すような心電信号で最も捕らえ易いR波701でもノイズなどの影響でR波が乱れた場合には、乱れたR波702のピーク点が捕らえられず、正確に心拍数をカウントできないことがある。
Next, the processing contents of the representative value calculation of the instantaneous heart rate in the previous step S404 will be specifically described. Usually, the heart rate is judged to be large or small on the basis of the number of beats per minute, but when measuring the beat as an electrocardiographic signal, for example, an electrocardiogram as shown in FIG. Even when the
また、図7(b)、(c)に示すような不整脈がある運転者である場合には、正常時の基準心拍数を学習する上でのノイズとなる。よって、図8に示すように60秒を心拍間隔RRi(秒)で除し、瞬時心拍数に置き換える。このような処理において、図7(a)に示すような心電信号の欠落により広がった間隔RRI3や、不整脈で不規則になったRRIは、図8のNO.4、7、9に示すように、その前後のデータと比べて大きく異なるので、所定時間(区間A)の瞬時心拍数の代表値を決定する際に容易に対象外とすることができる。 Further, in the case of a driver having an arrhythmia as shown in FIGS. 7B and 7C, it becomes noise when learning the reference heart rate at the normal time. Therefore, as shown in FIG. 8, 60 seconds is divided by the heart rate interval RRi (seconds) and replaced with the instantaneous heart rate. In such a process, the interval RRI3 spread due to the lack of an electrocardiogram signal as shown in FIG. As shown in 4, 7, and 9, since it differs greatly from the data before and after that, it can be easily excluded when determining the representative value of the instantaneous heart rate for a predetermined time (section A).
具体的に説明すると、心臓病などがある人を除けば、イレギュラーの瞬時心拍数は、発生した時の値は大きく異なるが、発生頻度は少ないため、全瞬時心拍数の平均値よりメジアン値を用いた方が正確な基準心拍数を学習することができる。このようにして、先の図4のステップS403、S404、S405に示す処理を通して区間Aの閉眼率と、瞬時心拍数の代表値を算出する。 Specifically, except for people with heart disease etc., the irregular instantaneous heart rate differs greatly when it occurs, but the frequency of occurrence is less, so the median value than the average value of all instantaneous heart rates It is possible to learn an accurate reference heart rate by using. In this way, the eye closure rate in section A and the representative value of the instantaneous heart rate are calculated through the processing shown in steps S403, S404, and S405 of FIG.
図4に戻って、区間Aの所定時間が経過した後、区間Aの閉眼率が所定値a未満であるか否かを判定する(ステップS406)。この所定値aは、運転者の覚醒度の低下がない場合は、閉眼率は常に小さい状態である関係から決められており、図5に示すように閉眼率が小さい領域において変化する心拍数を学習する。 Returning to FIG. 4, after a predetermined time of the section A has elapsed, it is determined whether or not the closed eye rate of the section A is less than the predetermined value a (step S406). This predetermined value a is determined based on the relationship that the closed eye rate is always small when the driver's arousal level does not decrease, and the heart rate that changes in the region where the closed eye rate is small as shown in FIG. learn.
判定の結果、区間Aの閉眼率が所定値a未満であると判定された場合は、区間Aで算出された瞬時心拍数の代表値を学習した後(ステップS407)、学習回数のカウントアップを行う(ステップS408)。その後、先のステップS401に戻り同様の処理を繰り返し実行する。 As a result of the determination, if it is determined that the closed eye rate in the section A is less than the predetermined value a, after learning the representative value of the instantaneous heart rate calculated in the section A (step S407), the learning frequency is counted up. This is performed (step S408). Thereafter, the process returns to the previous step S401 and the same processing is repeatedly executed.
この処理ループにおいて、開閉の誤検出などにより閉眼率が一時的に大きく算出された場合には、先のステップS406で区間Aの閉眼率が所定値a以上であると判定、その場合には区間Aの基準心拍数の学習は行わずに先のステップS401に戻る。同ループの処理を繰り返しながら、区間Aの閉眼率が所定値a未満であることを、運転者の覚醒度が低下していないことの保証にして基準心拍数の学習を繰り返す。 In this processing loop, if the closed eye rate is temporarily calculated to be large due to erroneous detection of opening and closing, it is determined in the previous step S406 that the closed eye rate in section A is equal to or greater than a predetermined value a. The process returns to the previous step S401 without learning the reference heart rate of A. While repeating the processing of the same loop, learning of the reference heart rate is repeated with a guarantee that the eye-closing rate in the section A is less than the predetermined value a and that the driver's arousal level has not decreased.
ここで、先のステップS408での学習方法を具体的に説明する。運転中、心拍数は一時的な緊張等により上昇することがあるが、通常は運転に適した緊張状態となり心拍数は低下した状態で安定する。覚醒度が低下していないという保証があれば、より低い心拍数を学習することが望ましい。よって、ステップS408では、複数回行われる区間Aの瞬時心拍数の代表値より小さい値を学習するようにしている。 Here, the learning method in the previous step S408 will be specifically described. While driving, the heart rate may increase due to temporary tension or the like, but normally it becomes a tension state suitable for driving, and the heart rate is stabilized in a lowered state. It is desirable to learn a lower heart rate if there is a guarantee that the arousal level has not decreased. Therefore, in step S408, a value smaller than the representative value of the instantaneous heart rate of the section A that is performed a plurality of times is learned.
ステップS408の学習回数は、その時間を定義しているもので、運転中の基準心拍数を学習するのに十分な時間としている。例えば区間Aを30秒程度、学習回数を10回とすると5分間あれば、運転中の基準心拍数を学習するのに十分であると考えられる。したがって、この例では、処理開始後、閉眼率が大きくなる外乱がなければ、最短で5分で学習が完了する。その完了は、ステップS402の判定処理で判定され、判定の結果、学習が完了した場合には、運転者毎に基準心拍数を決定し学習を終了する(ステップS409)。 The number of learning times in step S408 defines the time, and is set to a time sufficient for learning the reference heart rate during driving. For example, if section A is about 30 seconds and the number of learning is 10 times, then 5 minutes is considered sufficient for learning the reference heart rate during driving. Therefore, in this example, after the start of processing, if there is no disturbance that increases the closed eye rate, learning is completed in a minimum of 5 minutes. The completion is determined by the determination process in step S402. If the learning is completed as a result of the determination, the reference heart rate is determined for each driver and the learning is terminated (step S409).
また、開閉眼の認識において何らかのトラブルがあり、区間Aの閉眼率が所定値a以上となる状態を繰り返し、ステップS401で設定している基準心拍数を学習すべき最長時間を超えた場合には、開閉眼判定に異常があるメッセージを運転者に伝えると同時に、本システムのリセットを要求し(ステップS410)、仮に運転者の覚醒度が低下している状態に対応できるようにしている。 In addition, when there is some trouble in the recognition of the open / closed eyes, the state in which the closed eye rate in the section A is equal to or greater than the predetermined value a is repeated, and the reference heart rate set in step S401 exceeds the maximum time to be learned. At the same time, a message indicating abnormality in the open / closed eye determination is transmitted to the driver, and at the same time, the system is requested to be reset (step S410), so that it is possible to cope with a state where the driver's arousal level is lowered.
次に、図9のフローチャートを参照して、運転者の覚醒度低下において、運転に支障をきたすようなかなり覚醒度が低下して、車両を安全に運転することが困難な深刻な居眠り状態か、あるいは眠気との葛藤状態であるかを的確に判断する方法の処理の流れを説明する。 Next, referring to the flowchart of FIG. 9, when the driver's arousal level is lowered, the level of arousal level that significantly impedes driving is lowered, and it is difficult to drive the vehicle safely. The flow of processing of a method for accurately determining whether or not the patient is in a state of conflict with sleepiness will be described.
図9において、まず、区間Bの閉眼率の算出を行い(ステップS901)、区間Bの瞬時心拍数の代表値の算出を行う(ステップS902)。その後、区間Bに当たる予め設定された所定時間が経過したか否かを判定し(ステップS903)、所定時間が経過するまで上記処理のループを繰り返し実行する。この処理は、基準心拍数を学習する場合と同じであるため、詳細の説明は省略する。なお、運転者の覚醒度の低下状態を判定する区間は、基準心拍数を学習する区間に合わせても問題ないが、強いて合わせる必要がないので区間をAからBに変えて記述している。 In FIG. 9, first, the closed eye rate of the section B is calculated (step S901), and the representative value of the instantaneous heart rate of the section B is calculated (step S902). Thereafter, it is determined whether or not a predetermined time corresponding to the section B has elapsed (step S903), and the above processing loop is repeatedly executed until the predetermined time has elapsed. Since this process is the same as when the reference heart rate is learned, detailed description thereof is omitted. It should be noted that the section for determining the lowered state of the driver's arousal level may be matched with the section for learning the reference heart rate, but it is not necessary to match it, so the section is described by changing from A to B.
先のステップS903の判定結果、所定時間が経過した場合には、閉眼率が所定値a以上であるか否かを判定する(ステップS904)。閉眼率が所定値a以上でない場合は、運転者は覚醒度の低下状態にないとして先のステップS901に戻り同様の処理を繰り返す。この判定状態をタイムチャートで表すと、図10の上半分に示すB区間となる。 If the predetermined time has elapsed as a result of the determination in the previous step S903, it is determined whether or not the closed eye rate is equal to or greater than a predetermined value a (step S904). If the closed eye rate is not greater than or equal to the predetermined value a, the driver returns to the previous step S901 and repeats the same processing, assuming that the driver is not in a state of reduced arousal. When this determination state is represented by a time chart, a section B shown in the upper half of FIG.
図9に戻って、ステップS904で区間Bの閉眼率が所定値a以上であると判定された場合は、区間Bの瞬時心拍数の代表値が、事前に学習した判定基準値よりも増加したか否かの判定(ステップS905)、ならびに判定基準値よりも減少したか否かの判定(ステップS906)を行うことで、区間Bの瞬時心拍数の代表値が事前に学習した判定基準値の範囲内にあるか否かを判定する。判定の結果、瞬時心拍数の代表値が、基準心拍数に対し増加も減少していないと判定された場合は、運転者は覚醒度の低下状態にないとして先のステップS901に戻り同様の処理を繰り返す。この判定状態を同じくタイムチャートで表すと、図10の下半分に示す区間Bとなる。また、この状態を心拍数と閉眼率の関係で示すと、図11のようになり、眼の開閉判定の誤検出を心拍数判定によって防止している領域(ゾーン)となる。 Returning to FIG. 9, when it is determined in step S904 that the closed eye rate in section B is greater than or equal to the predetermined value a, the representative value of the instantaneous heart rate in section B has increased from the previously determined determination reference value. The representative value of the instantaneous heart rate of the section B is obtained by performing the determination (step S905) and the determination (step S906) whether or not the determination reference value is smaller than the determination reference value. It is determined whether it is within the range. As a result of the determination, if it is determined that the representative value of the instantaneous heart rate has not increased or decreased with respect to the reference heart rate, the driver returns to the previous step S901 and assumes similar processing, assuming that the driver is not in a state of reduced wakefulness. repeat. If this determination state is also represented by a time chart, it becomes a section B shown in the lower half of FIG. In addition, when this state is represented by the relationship between the heart rate and the eye closure rate, it is as shown in FIG. 11, which is a region (zone) where erroneous detection of eye open / closed determination is prevented by heart rate determination.
図9に戻って、区間Bの閉眼率が所定値a以上であると判定され、かつステップS905の判定結果で区間Bの瞬時心拍数の代表値が判定基準値の範囲より増加したと判定された場合は、運転者は眠気との葛藤状態にあると推定する(ステップS908)。この判定状態をタイムチャートで表すと、図12の下半分に示す区間Bとなる。 Returning to FIG. 9, it is determined that the closed eye rate in section B is equal to or greater than the predetermined value a, and it is determined in the determination result in step S905 that the representative value of the instantaneous heart rate in section B has increased from the range of the determination reference value. If so, it is estimated that the driver is in conflict with sleepiness (step S908). When this determination state is represented by a time chart, a section B shown in the lower half of FIG.
また、この状態を心拍数と閉眼率の関係で示すと、図13のようになる。この眠気との葛藤ゾーンにおいては、1回の長い閉眼(例えば1秒程度以上)が発生することがないため、心拍数が多くなり、かつ閉眼率が大きい右上の領域も誤検出防止ゾーンとしている。このことにより、区間Bで閉眼時間を積算していく際に、閉眼時間で瞬き時間に相当する一定時間以下(例えば0.15秒程度以下)のものを対象外としつつ、1回の長い閉眼も対象外として第2の閉眼率を算出して手法を用いることで、眠気との葛藤ゾーンの判定精度を更に向上させることができる。 Moreover, when this state is shown by the relationship between the heart rate and the closed eye rate, it is as shown in FIG. In this conflict zone with drowsiness, one long closed eye (for example, about 1 second or more) does not occur. Therefore, the upper right area where the heart rate increases and the eye closure rate is large is also set as a false detection prevention zone. . As a result, when accumulating the eye closure time in the section B, one long eye closure while excluding the eye closure time not exceeding a certain time corresponding to the blinking time (for example, about 0.15 seconds or less). However, by using the method by calculating the second closed eye rate as a non-target, it is possible to further improve the determination accuracy of the conflict zone with sleepiness.
図9に戻って、ステップS904で区間Bの閉眼率が所定値a以上であると判定され、かつステップS906で区間Bの瞬時心拍数の代表値が判定基準値の範囲より減少したと判定された場合は、運転者は運転に支障をきたす程度のかなり覚醒度が低下した居眠り状態にあると推定する(ステップS907)。この判定状態をタイムチャートで表すと、図14の下半分に示す区間Bとなる。また、この状態を心拍数と閉眼率の関係で示すと、図15のようになる。 Returning to FIG. 9, it is determined in step S904 that the closed eye rate in section B is greater than or equal to the predetermined value a, and in step S906, it is determined that the representative value of the instantaneous heart rate in section B has decreased from the range of the determination reference value. If this is the case, it is estimated that the driver is in a dozing state in which the degree of arousal is so low as to hinder driving (step S907). When this determination state is represented by a time chart, a section B shown in the lower half of FIG. Moreover, this state is shown in FIG. 15 by showing the relationship between the heart rate and the closed eye rate.
閉眼率のみに基づいて、運転に支障をきたす程度の居眠り状態にあるかどうかを判定する場合においては、通常、閉眼率がかなり大きくなることを条件にしなければ判定できなかった。しかし、この実施例1のように、心拍数が減少していることを判定に加えれることで、必ずしも閉眼率の判定基準をより大きく設定しなくても運転に支障をきたす程度の居眠り状態と推定することが可能となる。したがって、運転に支障をきたす程度の居眠り状態をより迅速に検出することができる。 When it is determined based on only the closed eye rate whether or not the vehicle is in a dozing state that hinders driving, the determination cannot normally be made unless the closed eye rate is significantly increased. However, as in the first embodiment, by adding to the determination that the heart rate is decreasing, it is not always necessary to set a larger criterion for determining the closed eye rate. It is possible to estimate. Therefore, it is possible to more quickly detect a drowsiness that would hinder driving.
このようにして運転者の覚醒度レベルを、眠気との葛藤状態と、運転に支障をきたす程度の居眠り状態に区別して検出することで、図16に示すように各々の状態に適した第1の覚醒促進手段または第2の覚醒促進手段を作動させることが可能となる。 In this way, the driver's arousal level is detected by distinguishing between a state of conflict with sleepiness and a snoozing state that hinders driving, so that the first suitable for each state as shown in FIG. It becomes possible to operate the awakening promotion means or the second awakening promotion means.
また、適度な緊張状態から眠気との葛藤状態を経て運転に支障をきたす程度の居眠り運転状態に移行する場合に比べて、適度な緊張状態から眠気との葛藤状態を経ずにいきなり運転に支障をきたす程度の居眠り運転状態に移行する場合には、より強い刺激を運転者に呈示することで、運転者の覚醒度を効果的に促進させる。この結果、運転者にとってより快適かつ受容性が高く、より安全な居眠り運転検出装置ならびに居眠り運転防止装置のシステムが提供される。 Compared to the case of transition from a moderate tension state to a drowsy driving state that interferes with driving through a struggle state with drowsiness, the driver suddenly interferes with driving without a conflicting state with drowsiness. In the case of shifting to a drowsy driving state that causes the driver to wake up, the driver's arousal level is effectively promoted by presenting the driver with a stronger stimulus. As a result, a drowsy driving detection device and a drowsy driving prevention device system that are more comfortable and receptive to the driver and safer are provided.
以上説明したように、この実施例1においては、運転者が眠気に抗している葛藤状態を精度良く検出することが可能となり、眠気に抗している葛藤状態と運転に支障をきたす程度の深刻な居眠り状態とを的確に区別して検出することができる。 As described above, in the first embodiment, it is possible to accurately detect the conflict state in which the driver resists drowsiness, and the conflict state in which the driver resists drowsiness and driving are hindered. A serious dozing state can be accurately distinguished and detected.
心拍相当信号を拍動間隔とし、この拍動間隔より瞬時心拍数を算出することで、ロバスト性が高い状態で心拍相当信号を計測することができ、高い覚醒度レベルの推定精度を維持することができる。 By using the heart rate equivalent signal as the beat interval and calculating the instantaneous heart rate from this beat interval, the heart rate equivalent signal can be measured in a highly robust state, and the high arousal level estimation accuracy can be maintained. Can do.
瞬時心拍数を所定時間記憶したものを1区間とし、この1区間のデータのメジアン値を算出して代表値として用いることで、更にロバスト性高く心拍相当信号を計測することができ、確度の高い覚醒度レベルを推定することができる。 A heartbeat equivalent signal can be measured with higher robustness by calculating the median value of the data of the instantaneous heart rate for a predetermined time and using it as a representative value. Arousal level can be estimated.
画像認識技術を用いて運転者の眼の開閉を検出することで、運転者に煩わしさを与えることなく精度の高い眼の開閉検出を行うことができる。一方、発光ダイオード302、フォトダイオード303、増幅器304、コンパレータ305とを備えた検出手段で運転者の眼の開閉を検出することで、比較的簡単な方法で眼の開閉を検出することができる。
By detecting the opening / closing of the driver's eyes using image recognition technology, it is possible to detect the opening / closing of the eyes with high accuracy without bothering the driver. On the other hand, by detecting the opening / closing of the eyes of the driver by the detection means including the
所定時間以上の閉眼時間を1区間毎に積算して閉眼率を算出することで、閉眼率を用いた確度の高い覚醒度レベルを推定することができる。第1の所定時間以上でかつ第2の所定時間以下の閉眼時間を1区間毎に積算して閉眼率を算出することで、眠気に抗する葛藤状態の検出精度を向上させることができる。 By calculating the closed eye rate by adding the closed eye time for a predetermined time or more for each section, it is possible to estimate the arousal level with high accuracy using the closed eye rate. By calculating the closed eye rate by adding the closed eye time that is equal to or longer than the first predetermined time and equal to or shorter than the second predetermined time for each section, it is possible to improve the detection accuracy of the conflict state against drowsiness.
閉眼率が所定値を超えた場合でも、心拍相当信号の値が判定基準値の範囲内である場合には、覚醒度レベルが低下していないものと推定することで、閉眼率による誤判定を抑制しつつ、高い覚醒度の低下状態の推定性能を維持することができる。 Even if the closed eye rate exceeds a predetermined value, if the value of the heart rate equivalent signal is within the range of the determination reference value, it is estimated that the arousal level is not lowered, thereby making an erroneous determination due to the closed eye rate. While being suppressed, it is possible to maintain the estimated performance of the state of reduced arousal level.
閉眼率が所定値を超え、かつ心拍相当信号の値が判定基準値より減少した場合には、覚醒度レベルが運転に支障をきたす程度に大きく低下しているものと推定することで、運転するのに適さない居眠り状態を的確に検出することができる。 When the closed eye rate exceeds a predetermined value and the value of the heart rate equivalent signal decreases from the criterion value, driving is performed by estimating that the arousal level is greatly reduced to the extent that the driving is disturbed. It is possible to accurately detect a dozing state that is not suitable for the above.
閉眼率が所定値を超え、かつ心拍相当信号の値が判定基準値より増加した場合には、覚醒度レベルが低下し、運転者が眠気との葛藤状態にあるものと推定することで、覚醒度が低下していく過程において、運転者が眠気と葛藤している状態を的確に検出することができ、かつ運転に支障をきたす程度の居眠り状態に陥る以前に葛藤状態が発生したか否かも検出することができる。 When the eye closure rate exceeds a predetermined value and the value of the signal corresponding to the heartbeat increases from the criterion value, the arousal level is lowered, and it is estimated that the driver is in a state of conflict with drowsiness. In the process of declining, the driver can accurately detect the state of conflict with drowsiness, and whether or not the conflict occurred before falling into a dozing state that would impede driving Can be detected.
第1の所定時間以上でかつ第2の所定時間以下の閉眼時間を1区間毎に積算して算出された閉眼率が所定値を超え、かつ心拍相当信号の値が判定基準値より増加した場合には、覚醒度レベルが低下して、運転者が眠気との葛藤状態にあると推定することで、覚醒度が低下していく過程において、運転者が眠気と葛藤している状態を更に的確に検出することができる。 When the closed eye rate calculated by integrating the eye closure time not less than the first predetermined time and not more than the second predetermined time for each section exceeds a predetermined value, and the value of the heart rate equivalent signal increases from the determination reference value In this process, it is estimated that the driver is in conflict with drowsiness by lowering the level of arousal level. Can be detected.
運転者の覚醒を促進させる覚醒促進手段として、例えば図16に示すような快適性を優先させた第1の覚醒促進手段と、緊急性を優先させた第2の覚醒促進手段との2つの異なる手段を設け、覚醒度レベルの推定結果に対応して、運転者が眠気と葛藤している状態においては、第1の覚醒手段を作用させて煩わしさを感じさせない快適な刺激を呈示する一方、運転に支障をきたす程度の居眠り状態においては、第2の覚醒促進手段を作用させて緊急性の高い強い刺激を呈示することで、運転者を効果的に覚醒させて居眠り運転の防止効果を高め、かつ運転者にとって受容性の高い居眠り運転防止装置を提供することができる。 As the awakening promotion means for promoting the driver's awakening, for example, a first awakening promotion means giving priority to comfort as shown in FIG. 16 and a second awakening promotion means giving priority to urgency are different. In a state where the driver is struggling with sleepiness in response to the estimation result of the arousal level, the first awakening means is activated to present a comfortable stimulus that does not feel annoying, In a drowsy state that hinders driving, the second awakening promotion means is activated to present a strong and highly urgent stimulus to effectively awaken the driver and enhance the effect of preventing drowsy driving In addition, it is possible to provide a snooze driving prevention device that is highly receptive to the driver.
次に、この発明の実施例2について説明する。この実施例2の特徴とするところは、先の実施例1に対して、心拍数変化に比べ時間解像度が高い閉眼率判定区間を、先の実施例1の区間Bより短く設定した区間C、Dでの判定を加え、さらに一層迅速に運転者の覚醒度の低下状態を推定するようにしたことにあり、他は先の実施例1と同様である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. The feature of the second embodiment is that, compared to the first embodiment, the section C in which the eye-closing rate determination section having a higher time resolution than the heart rate change is set shorter than the section B of the first embodiment. The determination in D is added, and the reduced state of the driver's arousal level is estimated even more quickly, and the rest is the same as in the first embodiment.
次に、図17と図18のフローチャートを参照して、この実施例2で採用した上記特徴の推定方法の処理手順について説明する。図17において、まず、各々区間D,C,Bの閉眼率を順次算出する(ステップS1701、S1702、S1703)。区間B、C、Dの関係は、例えば図19、図21に示すように、区間B÷5=区間C、区間B÷10=区間Dの時間長さの関係に設定されている。最も短い区間Dは、心拍数の減少が判定された場合の、運転に支障をきたす程度の居眠り状態推定用のもので、それより長い区間Cは、心拍数の増加が判定された場合の、眠気との葛藤状態推定用のものである。 Next, with reference to the flowcharts of FIGS. 17 and 18, the processing procedure of the above-described feature estimation method employed in the second embodiment will be described. In FIG. 17, first, the closed eye rate of each of the sections D, C, and B is sequentially calculated (steps S1701, S1702, and S1703). For example, as shown in FIGS. 19 and 21, the relation between the sections B, C, and D is set to the relation of the time length of the section B ÷ 5 = section C and the section B ÷ 10 = section D. The shortest section D is used for estimating a drowsiness state that would impede driving when a decrease in heart rate is determined, and a longer section C is a case where an increase in heart rate is determined. It is for estimating the state of conflict with sleepiness.
図17に戻って、次に、先の実施例1と同様に区間Bの瞬時心拍数の代表値を算出する(ステップS1704)。その後、区間Dの所定時間が経過したか否かの判定(ステップS1705)、ならびに区間Cの所定時間が経過したか否かの判定(ステップS1706)を行う。このステップS1705、S1706で示す一連の処理は、図19、20、21のタイムチャートに示すように、一旦区間Bにおける判定が行われ、閉眼率の判定が所定値a未満(False)で、瞬時心拍数の代表値が判定基準値の範囲より増加または減少(True)し次の区間Bに移行した時の判定フローであるため後述する。 Returning to FIG. 17, next, the representative value of the instantaneous heart rate in the section B is calculated in the same manner as in the first embodiment (step S1704). Thereafter, it is determined whether or not a predetermined time in the section D has passed (step S1705) and whether or not a predetermined time in the section C has passed (step S1706). In the series of processes shown in steps S1705 and S1706, as shown in the time charts of FIGS. 19, 20, and 21, the determination in the section B is performed once, and the determination of the closed eye rate is less than the predetermined value a (False), Since this is a determination flow when the representative value of the heart rate increases or decreases (True) from the range of the determination reference value and shifts to the next section B, it will be described later.
上記ステップS1705、S1706の判定結果、区間D、区間Cの所定時間が経過していない場合には、先の実施例1と同様に区間Bの所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS1709)。判定の結果、所定時間が経過したと判定された場合は、心拍減少及び増加フラグをOFFにする(ステップS1710)。これは、前のB区間での判定を初期化するための処理で、現区間Bの心拍数の状態は、図18に示す一連の処理フローで再度何れかのフラグを設定するか否かを判定する。 If the determination results of steps S1705 and S1706 indicate that the predetermined times of section D and section C have not elapsed, it is determined whether or not the predetermined time of section B has elapsed as in the first embodiment (step 1). S1709). As a result of the determination, if it is determined that the predetermined time has elapsed, the heartbeat reduction and increase flag is turned OFF (step S1710). This is a process for initializing the determination in the previous B section, and the state of the heart rate in the current section B is whether or not any flag is set again in the series of processing flow shown in FIG. judge.
次に、図18に示すフローチャートに移って、瞬時心拍数の代表値が判定基準値の範囲より増加したか否かの判定(ステップS1801)、ならびに減少したか否かの判定(ステップS1802)を行う。この両ステップの処理で瞬時心拍の代表値が判定基準値の範囲内にあると判定された場合、すなわち増加も減少もしていない場合には、図17のステップS1701に戻り、次の区間Bでの判定に移る。 Next, moving to the flowchart shown in FIG. 18, it is determined whether or not the representative value of the instantaneous heart rate has increased from the range of the determination reference value (step S1801) and whether or not it has decreased (step S1802). Do. When it is determined that the representative value of the instantaneous heartbeat is within the range of the determination reference value in the processing of both steps, that is, when neither increases nor decreases, the process returns to step S1701 in FIG. Move on to judgment.
一方、図8のステップS1801の判定の結果、瞬時心拍数の代表値が基準値の範囲より増加したと判定された場合は、心拍数増加フラグをONにする(ステップS1806)。その後、閉眼率が予め設定された所定値a以上か否かを判定し(ステップS1807)、所定値a以上であると判定された場合は、先の実施例1と同様に、これまでの判定結果として運転者は眠気との葛藤状態にあると推定する(ステップS1808)。一方、閉眼率が所定値a未満であると判定された場合は、心拍数増加フラグをONにした状態で、図17のステップS1701に戻り次の区間Bの判定に移る。 On the other hand, as a result of the determination in step S1801 in FIG. 8, if it is determined that the representative value of the instantaneous heart rate has increased from the reference value range, the heart rate increase flag is turned ON (step S1806). Thereafter, it is determined whether or not the closed eye rate is equal to or greater than a predetermined value a (step S1807). If it is determined that the closed eye rate is equal to or greater than the predetermined value a, the determination so far is performed as in the first embodiment. As a result, it is estimated that the driver is in conflict with sleepiness (step S1808). On the other hand, if it is determined that the closed eye rate is less than the predetermined value a, the process returns to step S1701 in FIG.
この状態をタイムチャートで示したものが図19となる。すなわち、この区間Bにおいては、区間Bの閉眼率の算出を行いながら、区間Cの閉眼率の算出と区間Cにおける閉眼率の判定を、区間Cに見合った閉眼率の所定値b以上であるか否かを図17のステップS1707とステップS1708で判定している。 FIG. 19 shows this state in a time chart. That is, in this section B, the calculation of the closed eye rate in section C and the determination of the closed eye ratio in section C are not less than a predetermined value b of the closed eye ratio corresponding to section C while calculating the closed eye rate in section B. It is determined in step S1707 and step S1708 in FIG.
図19に示すタイミングチャートの例では、図17のステップS1708における1回目の区間Cの閉眼率の判定において、閉眼率が所定値b未満であると判定され、その後ステップS1709の処理を行ってからステップS1701に戻る。その後、次の区間Cの閉眼率の算出を行う。一方、ステップS1708における2回目の区間Cの閉眼率の判定において、閉眼率が所定値b以上であると判定された場合は、この段階で運転者は眠気との葛藤状態であると推定する(ステップS1808)。 In the example of the timing chart shown in FIG. 19, in the determination of the closed eye rate in the first section C in step S <b> 1708 of FIG. 17, it is determined that the closed eye rate is less than the predetermined value b, and then the process of step S <b> 1709 is performed. The process returns to step S1701. Thereafter, the eye closure rate in the next section C is calculated. On the other hand, if it is determined in step S1708 that the eye closure rate in the second section C is greater than or equal to the predetermined value b, it is estimated that the driver is in conflict with drowsiness at this stage ( Step S1808).
また、図20に示すタイミングチャートの例に示すように、区間Cでの閉眼率の判定においてすべて所定値b未満(False)であると判定されても、区間Bでの閉眼率と心拍数の判定は、先の実施例1と同様の処理が繰り返されているため、検出タイミングが遅れたり、覚醒度レベルの推定精度が変わるおそれはない。 In addition, as shown in the example of the timing chart shown in FIG. 20, even when it is determined that all of the eye closure rates in the section C are less than the predetermined value b (False), the eye closure rate and the heart rate in the section B In the determination, since the same processing as in the first embodiment is repeated, there is no possibility that the detection timing is delayed or the estimation accuracy of the arousal level is changed.
次に、図18に戻って、ステップS1802の判定結果において、瞬時心拍数の代表値が判定基準値の範囲より減少していると判定された場合は、心拍数減少フラグをONにする(ステップS1803)。その後、閉眼率が所定値a未満であるか否かを判定し(ステップS1804)、判定の結果、閉眼率が所定値a未満であると判定された場合は、図17のステップS1701に戻り、今回は区間Dにおける閉眼率の算出と区間Dにおける閉眼率の判定を、区間Dに見合った閉眼率の所定値c以上であるか否かをステップS1705とステップS1706の処理で判定する。 Next, returning to FIG. 18, if it is determined in the determination result in step S1802 that the representative value of the instantaneous heart rate has decreased below the range of the determination reference value, the heart rate reduction flag is set to ON (step S1803). Thereafter, it is determined whether or not the closed eye rate is less than the predetermined value a (step S1804). If it is determined that the closed eye rate is less than the predetermined value a, the process returns to step S1701 in FIG. This time, the calculation of the closed eye rate in the section D and the determination of the closed eye ratio in the section D are performed by the processing in steps S1705 and S1706 to determine whether or not the closed eye rate corresponding to the section D is equal to or greater than a predetermined value c.
この一連の処理フローをタイムチャートで示したのもが図21になる。このようにして、前区間Bの心拍数変化を予備フラグ的に利用することで、判定解像度の異なる心拍数と閉眼率の判定を、より有効に組み合わせることもできる。一方、先のステップS1804の判定結果において、閉眼率が所定値a以上であると判定された場合は、運転者の覚醒度は運転に支障をきたす程度に低下して、居眠り状態にあると推定する(ステップS1805)。 FIG. 21 shows a series of processing flows in a time chart. In this way, by using the heart rate change in the previous section B as a preliminary flag, it is possible to more effectively combine the determination of the heart rate and the closed eye rate with different determination resolutions. On the other hand, if it is determined in the determination result of the previous step S1804 that the closed eye rate is greater than or equal to the predetermined value a, the driver's arousal level is lowered to such an extent as to impede driving and is estimated to be in a doze state. (Step S1805).
一般的に居眠り運転は、図22の2201、2202に示すように、適度な緊張状態から眠気と葛藤する状態を経て、運転に支障をきたす程度の居眠り状態に陥っていくが、例えば薬や酒、睡眠時無呼吸症候群などの病気、過労である場合は、図23の2301に示すように、必ずしも眠気との葛藤状態を経由せず、適度な緊張状態からいきなり運転に支障をきたす程度の居眠り状態に陥る場合もある。このような場合においても、眠気との葛藤状態が存在するか否かを判定することが可能となるので、早期に精度良く運転に支障をきたす程度の居眠り状態を推定することができる。 In general, as shown in 2201 and 2202 in FIG. 22, doze driving falls from a moderate tension state to a drowsy state that interferes with drowsiness. In the case of illness such as sleep apnea syndrome and overwork, as shown by 2301 in FIG. 23, the patient does not necessarily go through the state of conflict with sleepiness. Sometimes it falls into a state. Even in such a case, since it is possible to determine whether or not there is a conflict state with sleepiness, it is possible to estimate a dozing state to the extent that the driving is disturbed with high accuracy at an early stage.
図24ならびに図25は、台上実験で再現した眠気との葛藤状態と、眠気に抗しきれず運転に支障をきたす程度の居眠り状態における閉眼率と心拍数の60分間の時系列データの実験値を示す図である。 FIG. 24 and FIG. 25 show experimental values of 60-minute time-series data of closed eye rate and heart rate in a conflict state with sleepiness reproduced in a tabletop experiment and a drowsiness state that does not resist sleepiness and hinders driving. FIG.
両図に示す実験データは、被験者に単調ではあるが、ある程度の集中力を必要とするタスクを、生体リズムでも比較的眠くなり易い昼食後の時間帯に行わせたものであり、図24に示すデータは、どんなに眠くても我慢してタスクを行うように指示し、タスクの間30%の閉眼率を超えた場合は、強い刺激が呈示させるという恐怖感を与えて眠気との葛藤状態を再現したものである。 The experimental data shown in both figures are obtained by letting the subject perform a task that requires a certain level of concentration, but during a time period after lunch that tends to be relatively sleepy even with biological rhythms. The data shown tells the patient to endure the task no matter how sleepy, and gives a feeling of fear that a strong stimulus will be presented if the eye closure rate of 30% is exceeded during the task, indicating a state of conflict with sleepiness It is a reproduction.
一方、図25に示すデータは、特に何の指示もせず行ったもので、台上の居眠り実験においては、眠くなっても特に自分の身に強い刺激が及ぶわけではないので、実際の居眠り運転とは違って、眠気と葛藤することなく居眠り状態に陥る場合が多い。 On the other hand, the data shown in FIG. 25 was obtained without giving any instructions. In the sleep test on the table, even if it becomes sleepy, there is no strong irritation to yourself. Unlike many people, they often fall asleep without conflicting with sleepiness.
図24ならびに図25の詳細を説明すると、両図(a)は、30秒毎の閉眼率の時間変化を示しており、両図(b)は、実験開始5分間の心拍数の代表値を基準として、その後、5分毎の心拍数の代表値の変化を示したものである。 The details of FIGS. 24 and 25 will be described. Both figures (a) show the time change of the eye-closed rate every 30 seconds, and both figures (b) show the representative values of heart rate for 5 minutes from the start of the experiment. As a reference, the change in the representative value of the heart rate every 5 minutes is shown.
図24と図25とを比較して分かるように、図24の眠気との葛藤状態があるデータでは、閉眼率がやや大きくなるだけでなく、心拍数が増加していることが分かる。一方、図25の眠気との葛藤がなく運転に支障をきたす程度の居眠り状態に陥っていくデータでは、閉眼率の増加に伴い、心拍数も一方的に減少するだけの傾向を示している。このように閉眼率と心拍数の相関関係をみることで、適度な緊張状態から運転に支障をきたす程度の居眠り状態に移行する過程において、眠気との葛藤状態があったか否かを的確に検出することができることが実験データからも得られている。 As can be seen from a comparison between FIG. 24 and FIG. 25, it can be seen that in the data having a conflict state with drowsiness in FIG. 24, not only the closed eye rate is slightly increased but also the heart rate is increased. On the other hand, in the data of FIG. 25 that does not conflict with sleepiness and falls into a dozing state that hinders driving, the heart rate also tends to decrease unilaterally as the eye closure rate increases. By looking at the correlation between the closed eye rate and the heart rate in this way, it is possible to accurately detect whether or not there was a conflict with sleepiness in the process of transitioning from moderate tension to a dozing state that hinders driving. It is also obtained from experimental data that this can be done.
以上説明したように、この実施例2においては、先の実施例1で得られる効果に加えて、心拍相当信号の値が判定基準値より増加し、かつ閉眼率が所定値を超えていない場合は、次区間において1区間の区間時間を短縮して閉眼率を算出し、1区間の区間時間を短縮して算出された閉眼率に基づいて覚醒度レベルを推定することで、先の実施例1に比べて早期に運転者が眠気と葛藤している状態を検出することができる。 As described above, in the second embodiment, in addition to the effects obtained in the first embodiment, the value of the heart rate equivalent signal increases from the determination reference value, and the closed eye rate does not exceed the predetermined value. In the next section, the eye closure rate is calculated by shortening the section time of one section, and the arousal level is estimated based on the closed eye ratio calculated by shortening the section time of one section. It is possible to detect a state in which the driver is struggling with drowsiness earlier than 1.
心拍相当信号の値が判定基準値より増加し、かつ閉眼率が所定値を超えていない場合は、次区間において1区間の区間時間を短縮して閉眼率を算出し、1区間の区間時間を短縮して算出された閉眼率に基づいて覚醒度レベルを推定することで、先の実施例1に比べて早期に運転者が眠気と葛藤している状態を検出することができる。 When the value of the heart rate equivalent signal increases from the determination reference value and the closed eye rate does not exceed the predetermined value, the closed eye rate is calculated by shortening the interval time of one interval in the next interval, and the interval time of the 1 interval is calculated. By estimating the arousal level based on the eye closure rate calculated by shortening, it is possible to detect a state where the driver is struggling with sleepiness earlier than in the first embodiment.
また、心拍相当信号の値が判定基準値より減少し、かつ閉眼率が所定値を超えていない場合は、次区間において1区間の区間時間を短縮して閉眼率を算出し、1区間の区間時間を短縮して算出された閉眼率に基づいて覚醒度レベルを推定することで、先の実施例1に比べて早期に運転者が眠気と葛藤している状態を検出することができる。 In addition, when the value of the heart rate equivalent signal is smaller than the determination reference value and the closed eye rate does not exceed the predetermined value, the closed eye rate is calculated by reducing the interval time of one interval in the next interval, and the interval of 1 interval is calculated. By estimating the arousal level based on the closed eye rate calculated by shortening the time, it is possible to detect a state where the driver is struggling with sleepiness earlier than in the first embodiment.
101…心拍相当信号検出手段
102…開閉検出手段
103…閉眼率算出手段
104…心拍相当信号判定基準値学習手段
105…覚醒度レベル推定手段
106…覚醒促進手段
107…制御手段
201…TVカメラ
202…画像処理回路
203…閉眼率算出回路
204…プラス極
205…マイナス極
206…心電信号検出装置
207…拍動間隔算出回路
208…心拍信号の判定基準値学習回路
209…覚醒度レベル推定回路
210…制御装置
211…シートバイブレーター
212…警報装置
213…電動シートベルト
214…ハザードランプ
215…オートエアコン
216…香り発生装置
217…高濃度酸素付加空気供給装置
218…カーオーディオシステム
302…発光ダイオード
303…フォトダイオード
304…増幅器
305…コンパレータ
DESCRIPTION OF
Claims (13)
運転者の眼の開閉状態を検出する眼の開閉検出手段と、
前記眼の開閉検出手段により検出された眼の開閉状態に基づいて、予め設定された所定時間毎に閉眼率を算出する閉眼率算出手段と、
前記閉眼率算出手段により算出された閉眼率が予め設定された所定値以下の場合に、前記心拍相当信号検出手段により検出された心拍相当信号の判定基準値を学習する心拍相当信号判定基準値学習手段と、
前記心拍相当信号検出手段により検出された心拍相当信号と、前記心拍相当信号判定基準値学習手段の学習で得られた判定基準値と、前記閉眼率算出手段により算出された閉眼率とに基づいて、運転者の覚醒度レベルを推定する覚醒度レベル推定手段と
を有することを特徴とする居眠り運転検出装置。 A heart rate equivalent signal detection means for detecting a heart rate equivalent signal corresponding to the heart rate of the driver;
Eye opening / closing detection means for detecting the opening / closing state of the driver's eyes;
An eye-closing rate calculating unit that calculates an eye-closing rate every predetermined time based on the eye open / closed state detected by the eye opening / closing detection unit;
Heart rate equivalent signal determination reference value learning for learning a determination reference value of a heart rate equivalent signal detected by the heart rate equivalent signal detection unit when the eye closure rate calculated by the eye closure rate calculation unit is equal to or less than a predetermined value set in advance. Means,
Based on the heart rate equivalent signal detected by the heart rate equivalent signal detection means, the judgment reference value obtained by learning of the heart rate equivalent signal judgment reference value learning means, and the eye closure rate calculated by the eye closure rate calculation means. A drowsiness driving detection apparatus comprising: a wakefulness level estimating means for estimating a driver's wakefulness level.
ことを特徴とする請求項1に記載の居眠り運転検出装置。 The doze driving according to claim 1, wherein the heart rate equivalent signal detecting means detects a beat interval, calculates an instantaneous heart rate based on the beat interval, and uses the instantaneous heart rate instead of the heart rate. Detection device.
ことを特徴とする請求項2に記載の居眠り運転検出装置。 The heart rate equivalent signal detecting means stores the instantaneous heart rate for a predetermined time set in advance as one section, calculates a median value of stored data of the one section, calculates a representative value of the instantaneous heart rate, The sleepiness detection device according to claim 2, wherein a representative value of the heart rate is used.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の居眠り運転検出装置。 The eye opening / closing detection means includes: an imaging camera that captures an image of the driver's eye; and an eye opening / closing operation based on a result obtained by processing an image of the driver's eye captured by the imaging camera using an image recognition technique. The state detection is performed, The dozing driving detection device according to any one of claims 1 to 3.
運転者の眼に赤外光を照射する発光ダイオードと、
運転者の目から反射された赤外光を受光するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードで得られた反射光に基づいて、眼の開閉状態を検出する検出回路と
を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の居眠り運転検出装置。 The eye open / close detection means comprises:
A light-emitting diode that irradiates the driver's eyes with infrared light; and
A photodiode that receives infrared light reflected from the eyes of the driver;
The doze driving detection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a detection circuit that detects an open / closed state of an eye based on reflected light obtained by the photodiode.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の居眠り運転検出装置。 The wakefulness level estimation unit obtains the value of a heart rate equivalent signal by learning of the heart rate equivalent signal determination reference value learning unit, with the closed eye rate calculated by the eye closure rate calculation unit exceeding a predetermined value set in advance. The drowsiness driving detection apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the drowsiness detection level of the driver is estimated not to be lowered when the level is within the range of the determination reference value.
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の居眠り運転検出装置。 The wakefulness level estimation unit obtains the value of a heart rate equivalent signal by learning of the heart rate equivalent signal determination reference value learning unit, with the closed eye rate calculated by the eye closure rate calculation unit exceeding a predetermined value set in advance. 7. The method according to claim 1, wherein the driver's arousal level is estimated to be lowered to an extent that hinders driving when the determination criterion value is decreased. Snooze driving detection device.
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の居眠り運転検出装置。 The wakefulness level estimation unit obtains the value of a heart rate equivalent signal by learning of the heart rate equivalent signal determination reference value learning unit, with the closed eye rate calculated by the eye closure rate calculation unit exceeding a predetermined value set in advance. The driver's arousal level is estimated that the driver has fallen to some extent in drowsiness and a conflict state when the determination reference value increases. The dozing driving detection device according to the item.
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の居眠り運転検出装置。 The eye-closing rate calculating means sets a predetermined time set in advance as one section, and when the eye-closed state detected by the eye open / close detection means is equal to or more than a first predetermined time set in advance, The drowsiness driving detection apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the eye closure rate is calculated by integrating time for each section.
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の居眠り運転検出装置。 The eye-closing rate calculation means sets a predetermined time set in advance as one section, and the eye-closed state detected by the eye open / close detection means is equal to or more than a preset first predetermined time and is set in advance. The drowsiness driving detection apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein, when the time is equal to or shorter than the second predetermined time, the eye closing rate is calculated by adding the eye closing time for each section.
ことを特徴とする請求項10に記載の居眠り運転検出装置。 The wakefulness level estimation unit obtains the value of a heart rate equivalent signal by learning of the heart rate equivalent signal determination reference value learning unit, with the closed eye rate calculated by the eye closure rate calculation unit exceeding a predetermined value set in advance. The drowsiness driving detection according to claim 10, wherein the driver's arousal level is estimated that the driver has fallen to a certain degree in drowsiness and a conflict state when the determination reference value increases. apparatus.
ことを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の居眠り運転検出装置。 The closed eye rate calculating means has a calculated closed eye rate equal to or less than a predetermined value set in advance, and a value of a heart rate equivalent signal is greater than a judgment reference value obtained by learning of the heart rate equivalent signal judgment reference value learning means. In this case, the drowsiness driving detection apparatus according to any one of claims 9 to 11, wherein the eye closure rate is calculated by shortening the section time of the one section in the next section.
ことを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載の居眠り運転検出装置。 The closed eye rate calculating means has a calculated closed eye rate equal to or less than a predetermined value set in advance, and a value of a heart rate equivalent signal is smaller than a judgment reference value obtained by learning of the heart rate equivalent signal judgment reference value learning means. In the case, the drowsiness driving detection apparatus according to any one of claims 9 to 12, wherein the eye closure rate is calculated by shortening the section time of the one section in the next section.
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