JP2010128649A - Awakening state determining device and awakening state determining method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an awakening state determining system 100 which determines the awakening state of a driver with a high degree of accuracy. <P>SOLUTION: The awakening state determining system includes: a behavior detecting unit 10 comprising a first indicator detecting unit 11 which detects a behavior of driver's eyes and a second indicator detecting unit 12 which detects a behavior of driver's head based on an image of the driver; a criterion setting unit 20 which sets a criterion for the determination of a driver's awakening level based on the driver's head behavior when driving on a monotonic section where a driving operation of a vehicle is determined to be monotonic according acquired road information, vehicle information, and/or inter-vehicular distance information; a determination unit 30 which determines the driver's awakening state based on the detected head behavior of the driver and the set criterion. The awakening state determining system 100 transmits and receives information to/from at least one of car navigation equipment 200, a vehicle controller 300, and an inter-vehicular distance measuring device 400. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、運転者の覚醒状態を判断する覚醒状態判断装置及び覚醒状態判断方法に関する。   The present invention relates to a wakefulness determination device and a wakefulness determination method for determining a driver's wakefulness.

所定時間以上の長い瞬きを検出し、所定の評価期間内における瞬きの総数と長い瞬きの回数とから求めた長い瞬きの生起比率と、運転者の行動的特徴を示す挙動(例えば眼球の水平移動の標準偏差)の検出結果とに基づいて、眠気予測モデルを用いた回帰分析により求められる予測式に従って運転者の覚醒度を評価する技術が知られている(特許文献1参照)。   Detects long blinks longer than a predetermined time, and shows the ratio of long blinks obtained from the total number of blinks and the number of long blinks in a given evaluation period, and behavior indicating the driver's behavioral characteristics (for example, horizontal movement of the eyeball) There is known a technique for evaluating a driver's arousal level according to a prediction formula obtained by a regression analysis using a sleepiness prediction model based on a detection result of (standard deviation of) (see Patent Document 1).

特開平10−272959号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-272959

しかしながら、この技術では、運転者が眼鏡などを装着している場合には風景などが眼鏡に映り込むため、運転者の瞬きを検出することができず、運転者が覚醒状態であるか否かの判断精度が低下する可能性があるという問題があった。   However, with this technology, when the driver wears spectacles or the like, scenery or the like is reflected in the spectacles, so the blink of the driver cannot be detected and whether or not the driver is awake. There has been a problem that the accuracy of judgment may decrease.

本願発明が解決しようとする課題は、運転者が眼鏡などを装着している場合であっても運転者の覚醒状態を高い精度で判断することである。   The problem to be solved by the present invention is to determine the driver's arousal state with high accuracy even when the driver wears glasses or the like.

道路情報、車両情報及び/又は車間距離情報から求めた車両の運転が単調となる単調区間において検出された運転者の頭部の挙動に基づいて設定された判断基準を用いて、検出された運転者の頭部の挙動に基づいて運転者の覚醒状態を判断することにより、上記課題を解決する。   Driving detected using criteria set based on the behavior of the driver's head detected in a monotonous section where the driving of the vehicle obtained from road information, vehicle information and / or inter-vehicle distance information is monotonous The above problem is solved by determining the driver's arousal state based on the behavior of the person's head.

本発明によれば、運転者が眼鏡などを装着している場合であっても運転者の覚醒度を判断することができるため、運転者の覚醒状態を高い精度で判断することができる。   According to the present invention, since the driver's arousal level can be determined even when the driver wears glasses or the like, the driver's arousal state can be determined with high accuracy.

図面に基づいて、本発明に係る覚醒状態判断システム100の最良の形態を説明する。   The best mode of the awake state determination system 100 according to the present invention will be described based on the drawings.

図1は、覚醒状態判断システム100を含む運転支援システム1000の機能ブロック図である。   FIG. 1 is a functional block diagram of a driving support system 1000 including an arousal state determination system 100.

図1に示すように、運転支援システム1000は、覚醒状態判断システム100とナビゲーション装置200と、車両コントローラ300と、車間距離測定装置400と、報知装置500と、運転支援装置600と、カメラ700と、画像処理装置800とを有する。覚醒状態判断システム100と各装置200〜800は、CAN(Controller Area Network)その他の車載LANによって接続され、相互に情報の授受を行う。   As shown in FIG. 1, the driving support system 1000 includes an awake state determination system 100, a navigation device 200, a vehicle controller 300, an inter-vehicle distance measuring device 400, a notification device 500, a driving support device 600, and a camera 700. And an image processing apparatus 800. The awake state determination system 100 and each of the devices 200 to 800 are connected by a CAN (Controller Area Network) or other in-vehicle LAN, and exchange information with each other.

図2は、運転支援システム1000に含まれる各構成の相互関係を説明するための図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the interrelation between the components included in the driving support system 1000.

図2に示すように、カメラ700及び近赤外線照明702は、車両のメータパネル内又はステアリングコラムの近傍など、運転者の目を含む頭部を撮像できる位置に設置される。カメラ700は、近赤外線まで感度分布を持つCCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、その他のイメージセンサ701を備える。カメラ700は、運転者の頭部全体が撮像できる画角を有することが好ましい。カメラ700は取得した映像信号を画像処理装置800へ送出する。画像処理装置800は、取得した映像信号に基づいて運転者の頭部、顔及び/又は顔に含まれる目部のディジタル画像を覚醒状態判断システム100へ送出する。   As shown in FIG. 2, the camera 700 and the near-infrared illumination 702 are installed at a position where the head including the driver's eyes can be imaged, such as in the meter panel of the vehicle or near the steering column. The camera 700 includes a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and other image sensors 701 having a sensitivity distribution up to near infrared rays. The camera 700 preferably has an angle of view that allows the entire head of the driver to be imaged. The camera 700 sends the acquired video signal to the image processing apparatus 800. The image processing apparatus 800 sends a digital image of the driver's head, face, and / or eyes included in the face to the awake state determination system 100 based on the acquired video signal.

また、車両コントローラ300は、検出した車両信号を覚醒状態判断システム100へ送出し、車間距離測定装置400は他車両との位置関係を覚醒状態判断システムへ送出する。   Further, the vehicle controller 300 sends the detected vehicle signal to the awake state determination system 100, and the inter-vehicle distance measuring device 400 sends the positional relationship with other vehicles to the awake state determination system.

さらに、ナビゲーション装置200は、記憶する道路情報を覚醒状態判断システム100へ送出する。   Further, the navigation device 200 sends the stored road information to the awake state determination system 100.

そして、覚醒状態判断システム100は、運転者の覚醒状態の判断に係る覚醒状態判断信号を、報知装置500と運転支援装置600へ送出する。   Then, the arousal state determination system 100 sends an awakening state determination signal related to the determination of the driver's arousal state to the notification device 500 and the driving support device 600.

本実施形態の覚醒状態判断システム100は、運転者の挙動を検出する機能を実現する挙動検出部10と、判断基準を設定する機能を実現する判断基準設定部20と、判断部30とを備える。   The arousal state determination system 100 according to the present embodiment includes a behavior detection unit 10 that realizes a function of detecting a driver's behavior, a determination criterion setting unit 20 that realizes a function of setting a determination criterion, and a determination unit 30. .

覚醒状態判断システム100の挙動検出部10と、判断基準設定部20と、判断部30は、本実施形態に係る覚醒状態判断処理を実行するためのプログラムを格納したROM(Read Only Memory )と、このROMに格納されたプログラムを実行することで、覚醒状態判断システム100として機能する動作回路としてのCPU(Central Processing Unit)と、アクセス可能な記憶装置として機能するRAM(Random Access Memory)と、を備える。なお、動作回路としては、CPU(Central Processing Unit)に代えて又はこれとともに、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などを用いることができる。これらのハードウェアは、運転者の頭部検出機能、判断基準設定機能、及び判断機能を実現させるソフトウェアと協働し、覚醒状態判断処理を実行する。   The behavior detection unit 10, the determination criterion setting unit 20, and the determination unit 30 of the arousal state determination system 100 include a ROM (Read Only Memory) that stores a program for executing the arousal state determination process according to the present embodiment, By executing a program stored in the ROM, a CPU (Central Processing Unit) as an operation circuit functioning as the awake state determination system 100 and a RAM (Random Access Memory) functioning as an accessible storage device are provided. Prepare. As an operation circuit, instead of or in addition to a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), etc. Can be used. These hardware cooperates with software that realizes the driver's head detection function, determination criterion setting function, and determination function, and executes the arousal state determination process.

以下、各構成についてそれぞれ説明する。   Each configuration will be described below.

まず、挙動検出部10について説明する。挙動検出部10は、運転者の撮像画像に基づいて、運転者の頭部の挙動を検出する。また、挙動検出部10は、第1指標検出部11と、第2指標検出部12とを有し、運転者の挙動に関する2つの指標を検出する。   First, the behavior detection unit 10 will be described. The behavior detection unit 10 detects the behavior of the driver's head based on the captured image of the driver. The behavior detection unit 10 includes a first index detection unit 11 and a second index detection unit 12, and detects two indexes related to the driver's behavior.

この挙動検出部10の第1指標検出部11は、覚醒度の低下と相関関係の高い第1指標を検出対象とする。第1指標としては、脳波(α波、β波)、皮膚電位、閉眼率、長い閉眼の発生頻度などを採用することが好ましい。   The first index detection unit 11 of the behavior detection unit 10 uses the first index having a high correlation with the decrease in the arousal level as a detection target. As the first index, it is preferable to adopt an electroencephalogram (α wave, β wave), skin potential, closed eye rate, occurrence frequency of long closed eyes, and the like.

本実施形態の第1指標検出部11は、第1指標として、運転者の撮像画像に基づく運転者の目部の挙動に関する閉眼率を検出する。このため、本実施形態の第1指標検出部11は、目領域特定機能111と、閉眼判定機能112と、閉眼率算出機能113とを有する。 The 1st index detection part 11 of this embodiment detects the closed eye rate regarding the behavior of a driver | operator's eyes based on a driver | operator's captured image as a 1st parameter | index. For this reason, the first index detection unit 11 of the present embodiment includes an eye region specifying function 111, an eye closing determination function 112, and an eye closing rate calculation function 113.

この目領域特定機能111は、画像処理装置800から取得した映像信号に含まれる運転者の顔のうち開眼動作に関わる目領域を特定する。この目領域特定機能111は、画像処理装置800から取得した映像信号に基づいて目領域を特定する。   The eye area specifying function 111 specifies an eye area related to the eye opening operation of the driver's face included in the video signal acquired from the image processing apparatus 800. The eye area specifying function 111 specifies an eye area based on the video signal acquired from the image processing apparatus 800.

この画像処理装置800は、撮像画像に基づいて、運転者の頭部分に対応する領域及び顔に含まれる目部分に対応する領域を抽出し、その抽出情報を第1指標検出部21へ送出する。具体的に、画像処理装置800は、撮像情報に含まれる目(瞳)、上瞼、下瞼を抽出し、その位置を画像上の座標値(座標値域)として、第1指標検出部21へ送出する。   The image processing apparatus 800 extracts a region corresponding to the driver's head portion and a region corresponding to the eye portion included in the face based on the captured image, and sends the extracted information to the first index detection unit 21. . Specifically, the image processing apparatus 800 extracts eyes (pupils), upper eyelids, and lower eyelids included in the imaging information, and sets the positions as coordinate values (coordinate value ranges) on the image to the first index detection unit 21. Send it out.

なお、画像処理装置800により行われる、撮像画像から運転者の頭部分に対応する領域を抽出する手法、及び撮像画像から顔に含まれる目部分に対応する領域を抽出する手法は、特に限定されず、公知の手法を用いることができる。たとえば、特開平10−40361公報に開示された手法を用いることができる。   The method of extracting an area corresponding to the driver's head from the captured image and the method of extracting an area corresponding to the eye included in the face from the captured image, which are performed by the image processing apparatus 800, are particularly limited. Instead, a known method can be used. For example, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-40361 can be used.

また、運転者が眼鏡やサングラスを着用している場合、画像処理装置800は、例えば、画像処理装置800は、特開2008−146356号公報に開示された、撮像画像から顔に含まれる目、眉、鼻、口、輪郭といった特徴を一又は複数組み合わせる手法を用いて、頭部領域や顔領域を抽出することができる。   Further, when the driver wears glasses or sunglasses, the image processing device 800 is, for example, an image processing device 800 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-146356, eyes included in the face, The head region and the face region can be extracted by using a method of combining one or a plurality of features such as an eyebrow, a nose, a mouth, and a contour.

また、閉眼判定機能112は、目領域の撮像画像に基づく映像信号から、運転者の目の開眼状態を判定する。図3は、目領域の映像信号の一例を示す図である。閉眼判定機能112は、特開平10−40361公報に開示された手法を用いて、撮像画像に含まれる目の縦幅の変化を計算して目の開閉を判断することができる。また、閉眼判定機能112は、特開平2007−151798号公報に開示された手法を用いて、目の上端(上瞼)と目の下端(下瞼)の上下端と、目の左端(目頭)と目の右端(目尻)の左右端とから目の縦横比を求め、目の縦横比に基づいて目の開閉を判断してもよい。   The closed eye determination function 112 determines the eye open state of the driver's eyes from the video signal based on the captured image of the eye area. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a video signal in the eye area. The closed eye determination function 112 can determine the opening / closing of the eye by calculating a change in the vertical width of the eye included in the captured image, using the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-40361. Further, the closed eye determination function 112 uses the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-151798, and uses the upper end (upper eyelid), the upper and lower end of the lower end of the eye (lower eyelid), and the left end (upper eye) of the eye. The aspect ratio of the eye may be obtained from the right and left ends of the right edge (eye corner) of the eye, and the opening / closing of the eye may be determined based on the aspect ratio of the eye.

さらに、閉眼率算出機能113は、閉眼判定機能112の判定結果に基づいて、運転者の閉眼率を算出する。本実施形態における閉眼率とは、一定時間あたりに目を閉じている時間の割合である。一般に、覚醒度の低下に伴い、人の目を閉じる速度はゆっくりとなり、かつ、閉じている時間が長くなるとされている。閉眼率算出機能113は、画像処理装置800から取得した映像信号を経時的に観察し、一定時間のうち所定時間以上目を閉じている時間の割合を求める。閉眼率を求める手法は特に限定されず、例えば、特開平7−156682号公報に開示された手法を用いることができる。   Furthermore, the closed eye rate calculation function 113 calculates the closed eye rate of the driver based on the determination result of the closed eye determination function 112. The eye closure rate in the present embodiment is a ratio of time during which the eyes are closed per certain time. In general, as the degree of arousal decreases, the speed at which a person's eyes are closed becomes slow, and the closing time becomes longer. The closed eye rate calculation function 113 observes the video signal acquired from the image processing apparatus 800 over time, and obtains the ratio of the time during which the eyes are closed for a predetermined time or more in a certain time. The method for obtaining the closed eye rate is not particularly limited, and for example, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-156682 can be used.

なお、閉眼率に類する指標として、一定時間のうち所定時間以上目を閉じる現象の発生回数(発生頻度)を求めてもよい。この目を閉じる回数を求める手法は特に限定されず、例えば、特願平10−40361号公報に記載された手法を用いることができる。 As an index similar to the eye closure rate, the number of occurrences (occurrence frequency) of the phenomenon of closing the eyes for a predetermined time or more in a certain time may be obtained. The method for obtaining the number of times the eyes are closed is not particularly limited, and for example, the method described in Japanese Patent Application No. 10-40361 can be used.

次に、挙動検出部10が備える第2指標検出部12について説明する。この挙動検出部10の第2指標検出部12は、覚醒度の低下に対する葛藤状態と相関関係の高い第2指標を検出対象とする。もちろん、本実施形態の第2指標検出部12は、覚醒度の低下と相関関係の高い指標を検出対象としてもよい。第2指標としては、心拍、呼吸、副次行動、頭部挙動その他の体動を採用することが好ましい。   Next, the second index detection unit 12 included in the behavior detection unit 10 will be described. The second index detection unit 12 of the behavior detection unit 10 sets the second index having a high correlation with the conflict state with respect to the decrease in the arousal level as a detection target. Of course, the 2nd index detection part 12 of this embodiment is good also considering the index with a high correlation with the fall of arousal level as a detection target. As the second index, it is preferable to adopt heartbeat, respiration, secondary behavior, head behavior and other body movements.

本実施形態の第2指標検出部12は、第1指標として、運転者の撮像画像に基づく運転者の頭部の挙動を検出する。このように、第1指標とは異なる指標を検出することにより、覚醒度を正確に判断することができる。また、第1指標として目の閉眼率とは異なる頭部の挙動を第2指標とすることにより、運転者がメガネ等を装着している場合であっても、運転者の覚醒度を判断することができる。   The 2nd parameter | index detection part 12 of this embodiment detects the behavior of the driver | operator's head based on a driver | operator's captured image as a 1st parameter | index. Thus, by detecting an index different from the first index, the arousal level can be accurately determined. In addition, by using the behavior of the head different from the closed eye rate of the eyes as the first index, the driver's arousal level is determined even when the driver is wearing glasses or the like. be able to.

本実施形態の第2指標検出部12は、覚醒度の低下過程で運転者がこれに耐えようとする場面(眠気との葛藤する状態)において、覚醒度の低下過程と相関関係の高い指標を検出対象とすることが好ましい。一般に、運転者の覚醒度の低下と相関の高い指標(例えば、閉眼率などの挙動)は、覚醒度が低下する過程における眠気との葛藤状態において、その値の変化が抑制される。つまり、覚醒度が低下し始めると、運転者はこれに抗うため、覚醒度の低下と相関の高い挙動(第一指標)が抑制される。同じく覚醒度が低下し始めると、運転者がこれに抗うため、運転者の他の挙動(第2指標)に変化が表れる。人間の頭部の動きには、意識的な動きと無意識的な動きが存在するが、本実施形態が第二指標として検出する運転者の頭部の挙動は、後者の無意識的なものである。人間は姿勢を保つために反射的(無意識)に運動する。覚醒度が高い場合は、姿勢を保つ反射的な運動をするため、頭部の挙動も安定する。しかし、覚醒度が低下し始めると姿勢の維持機能が徐々に低下し、姿勢を保つ反射的な運動が維持されず、頭部の挙動に乱れが生じる。実験によると、この頭部挙動の乱れは、眠気との葛藤状態において大きくなる傾向がある。 The second index detection unit 12 of the present embodiment displays an index highly correlated with the process of lowering the arousal level in a situation where the driver tries to withstand this in the process of lowering the arousal level (a state of conflict with sleepiness). It is preferable to make it a detection target. In general, an index (for example, behavior such as a closed eye rate) having a high correlation with a decrease in the driver's arousal level is suppressed from changing in value in a state of conflict with drowsiness in the process of decreasing the arousal level. That is, when the arousal level starts to decrease, the driver resists this, and the behavior (first index) highly correlated with the decrease in the arousal level is suppressed. Similarly, when the degree of arousal starts to decrease, the driver resists this, and a change appears in the driver's other behavior (second index). Although there are conscious movement and unconscious movement in the movement of the human head, the behavior of the driver's head detected by the present embodiment as the second index is the latter unconscious movement. . Humans exercise reflexively (involuntarily) to maintain posture. When the degree of arousal is high, the behavior of the head is stabilized because of the reflexive movement that keeps the posture. However, when the arousal level starts to decrease, the posture maintenance function gradually decreases, the reflexive movement for maintaining the posture is not maintained, and the behavior of the head is disturbed. According to experiments, this disturbance in head behavior tends to increase in a state of conflict with sleepiness.

本実施形態の第2指標検出部12は、第2指標として、運転者の撮像画像に基づく運転者の頭部の挙動を検出する。   The 2nd parameter | index detection part 12 of this embodiment detects the behavior of the driver | operator's head based on a driver | operator's captured image as a 2nd parameter | index.

この第2指標検出部12は、頭部基準位置特定機能121と頭部挙動算出機能122を有する。   The second index detection unit 12 has a head reference position specifying function 121 and a head behavior calculating function 122.

この第2指標検出部12の第1の機能として、頭部基準位置特定機能121は、撮像画像に基づいて、運転者の頭部領域に含まれる基準位置を特定する。この基準位置は、運転者の頭部の挙動を検出する際の基準となる。本実施形態の頭部基準位置特定機能121は、撮像画像に含まれる運転者の頭部領域の重心座標を基準位置として検出する。頭部基準位置特定機能121は、抽出された頭部領域の映像データに含まれる複数の顔特徴の座標列に基づいて重心の座標を求める。求めた頭部重心座標を基準位置として特定する。   As a first function of the second index detection unit 12, the head reference position specifying function 121 specifies a reference position included in the driver's head area based on the captured image. This reference position is a reference when detecting the behavior of the driver's head. The head reference position specifying function 121 of the present embodiment detects the barycentric coordinates of the driver's head area included in the captured image as the reference position. The head reference position specifying function 121 obtains the coordinates of the center of gravity based on a plurality of facial feature coordinate sequences included in the extracted video data of the head region. The obtained head center-of-gravity coordinates are specified as a reference position.

第2指標検出部12の第2の機能として、頭部挙動量算出機能122は、特定された基準位置に対する運転者の頭部の挙動量を算出する。頭部挙動量算出機能122は、直近に特定された所定の個数の頭部基準位置に対する標準偏差を求め、これを頭部の挙動量とする。具体的には、図4に示すように、時刻tにおける基準位置(頭部重心座標)を座標(Hx, Hy)とし、直近n個のデータをメモリにストアし、水平方向の標準偏差と垂直方向の標準偏差である水平方向頭部挙動量Mxと垂直方向頭部挙動量Myをそれぞれ計算する。本実施例においては、Hx, Hyそれぞれについて直近n個のデータの標準偏差を求めて頭部の挙動量(Mx, My)を求める。   As a second function of the second index detection unit 12, the head behavior amount calculation function 122 calculates the behavior amount of the driver's head with respect to the specified reference position. The head behavior amount calculation function 122 calculates a standard deviation with respect to a predetermined number of head reference positions specified most recently, and uses this as the head behavior amount. Specifically, as shown in FIG. 4, the reference position (head center of gravity coordinates) at time t is set as coordinates (Hx, Hy), the latest n pieces of data are stored in the memory, and the horizontal standard deviation and the vertical A horizontal head behavior amount Mx and a vertical head behavior amount My, which are standard deviations of directions, are calculated. In the present embodiment, the head deviation amount (Mx, My) is obtained by obtaining the standard deviation of the latest n pieces of data for each of Hx and Hy.

続いて、判断基準設定部20について説明する。判断基準設定部20は、取得した道路情報及び/又は車両情報とから判断した車両の運転が単調となる単調区間における運転者の頭部の挙動に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準を設定する。   Next, the determination criterion setting unit 20 will be described. Based on the behavior of the head of the driver in a monotonous section where the driving of the vehicle determined from the acquired road information and / or vehicle information is monotonous, the determination criterion setting unit 20 determines a criterion for determining the driver's arousal level. Set.

本実施形態の判断基準設定部20は、閉眼率を含む第1指標に基づく判断基準となる第1判断基準を設定する第1判断基準設定機能21と、運転者の頭部の挙動を含む第2指標に基づく判断基準となる第2判断基準設定機能22と、車両が走行区間のうち単調区間を走行することを検出する単調区間検出部23と、車両が単調区間以外の走行区間である通常区間を走行することを検出する通常区間検出部24とを有する。   The determination criterion setting unit 20 of the present embodiment includes a first determination criterion setting function 21 that sets a first determination criterion that is a determination criterion based on a first index that includes a closed eye rate, and a first criterion that includes the behavior of the driver's head. A second judgment criterion setting function 22 that is a judgment criterion based on two indicators, a monotonic section detection unit 23 that detects that the vehicle travels in a monotonous section of the traveling section, and a vehicle that is a traveling section other than the monotonous section And a normal section detection unit 24 that detects that the section travels.

第1判断基準設定機能21は、運転者の覚醒度が低いと判断するための閉眼率に関する判断基準を設定する。第1判断基準設定機能21は、車両の運転が単調となり、運転者の覚醒度が低下する傾向が見られる単調区間における運転者の閉眼率に基づいて判断基準を設定する。   The first determination criterion setting function 21 sets a determination criterion relating to the closed eye rate for determining that the driver's arousal level is low. The first determination criterion setting function 21 sets a determination criterion based on the driver's closed eye rate in a monotonous section where the driving of the vehicle becomes monotonous and the driver's arousal level tends to decrease.

また、第2判断基準設定機能22は、運転者の覚醒度が低いと判断するための頭部の挙動に関する判断基準を設定する。第2判断基準設定機能22は、車両の運転が単調となり、運転者の覚醒度が低下する傾向が見られる単調区間の運転者の頭部の挙動に応じた判断基準を設定する。   The second determination criterion setting function 22 sets a determination criterion related to the behavior of the head for determining that the driver's arousal level is low. The second determination criterion setting function 22 sets a determination criterion according to the behavior of the driver's head in a monotonous section where the driving of the vehicle becomes monotonous and the driver's arousal level tends to decrease.

ここで、第1判断基準及び第2判断基準を設定する際に用いられる単調区間を検出する単調区間検出部23について説明する。   Here, the monotone section detection unit 23 that detects the monotone section used when setting the first determination criterion and the second determination criterion will be described.

単調区間検出部23は、ナビゲーション装置200から取得した道路情報に基づいて、車両が走行する走行区間は単調区間であるか否かを判断する。本実施形態の道路情報は道路形状、道路種別又は道路属性の何れか1つ以上を含む。道路形状は、道路の曲率、道路の交差状況などを含み、道路種別は道路が高速道路などの自動車専用道路であるか否かの情報を含み、道路属性は道路が一方向の単路であるなど道路に関する情報を含む。   The monotone section detection unit 23 determines whether or not the travel section in which the vehicle travels is a monotone section based on the road information acquired from the navigation device 200. The road information of this embodiment includes one or more of a road shape, a road type, and a road attribute. The road shape includes road curvature, road intersection, etc., the road type includes information on whether the road is an automobile-only road such as an expressway, and the road attribute is a single road with one direction. Includes information about roads.

具体的に、単調区間検出部23は、車両が走行する道路の道路種別が高速道路である場合、車両が走行する道路が直線道路である場合、又は車両が走行する道路が一方向の単路である場合は、車両が走行する走行区間は単調区間であると判断する。   Specifically, the monotone section detection unit 23 is a single road in which the road on which the vehicle travels is a highway, the road on which the vehicle travels is a straight road, or the road on which the vehicle travels is unidirectional. If it is, it is determined that the travel section in which the vehicle travels is a monotone section.

また、単調区間検出部23は、車両コントローラ300から取得した車両情報に基づいて、車両が走行する走行区間は単調区間であると判断する。車両情報は、操舵角情報、車速情報、アクセル開度情報、又はブレーキ情報の何れか1つ以上を含む。具体的に、判断基準設定部20は、所定時間内の操舵量が所定閾値未満である場合、所定時間内のブレーキ操作回数が所定値未満である場合、所定時間内のアクセル開度値の変化量が所定値未満である場合、又は所定時間内の車速の変化量が所定値未満である場合は、車両が走行する走行区間は単調区間であると判断する。   Further, the monotone section detection unit 23 determines that the travel section in which the vehicle travels is a monotone section based on the vehicle information acquired from the vehicle controller 300. The vehicle information includes one or more of steering angle information, vehicle speed information, accelerator opening information, and brake information. Specifically, the determination criterion setting unit 20 changes the accelerator opening value within a predetermined time when the steering amount within a predetermined time is less than a predetermined threshold, when the number of brake operations within the predetermined time is less than a predetermined value. When the amount is less than the predetermined value, or when the change amount of the vehicle speed within the predetermined time is less than the predetermined value, it is determined that the travel section in which the vehicle travels is a monotone section.

さらに、単調区間検出部23は、車間距離測定装置400から取得した他車両との車間距離情報に基づいて、車両が走行する走行区間は単調区間であると判断する。本実施形態の車間距離情報は、自車両周囲における他車両の存在の有無情報、又は自車両と他車両との距離情報の何れか1つ以上を含む。具体的に、判断基準設定部20は、所定時間内における他車両との車間距離の変化量が所定値未満である場合、先行車両が無い場合は、車両が走行する走行区間は単調区間であると判断する。   Further, the monotone section detection unit 23 determines that the travel section in which the vehicle travels is a monotone section based on the inter-vehicle distance information with the other vehicle acquired from the inter-vehicle distance measurement device 400. The inter-vehicle distance information of the present embodiment includes any one or more of presence / absence information on the presence of other vehicles around the host vehicle or distance information between the host vehicle and the other vehicle. Specifically, the determination criterion setting unit 20 determines that the travel section in which the vehicle travels is a monotonous section when the amount of change in the inter-vehicle distance with other vehicles within a predetermined time is less than a predetermined value or when there is no preceding vehicle. Judge.

なお、走行区間が単調区間であるか否かは、道路情報、車両情報又は車間距離のいずれかに基づいて判断してもよいし、道路情報、車両情報及び車間距離のうちのいずれか一つ以上の情報を組み合わせて判断してもよい。   Whether or not the travel section is a monotonous section may be determined based on any of road information, vehicle information, or inter-vehicle distance, or any one of road information, vehicle information, and inter-vehicle distance. You may judge combining the above information.

さらに、単調区間検出部23は、道路情報に含まれる道路形状又は車両情報に含まれる操舵角に基づいて、車両が走行する走行区間が直進区間であるかカーブ区間であるかを判断する機能を有する。具体的に、判断基準設定部20は、直進区間を走行する際の操舵角パターンとカーブ区間(緩やかなカーブ区間と曲率の大きなカーブ区間ごとに)を走行する際の操舵角パターンとを予め定義し、この操舵角パターンと車両コントローラから得られた操舵角の変化とを比較し、その一致度に応じて車両が走行する区間が直進区間であるのかカーブ区間(緩やかなカーブ区間又は曲率の大きなカーブ区間)であるのかを判断する。もちろん、判断基準設定部20は、ナビゲーション装置200から得た道路情報に含まれる道路曲率に基づいて車両の走行区間が直進区間であるかカーブ区間であるかを判断してもよい。   Further, the monotone section detection unit 23 has a function of determining whether the travel section in which the vehicle travels is a straight section or a curve section based on the road shape included in the road information or the steering angle included in the vehicle information. Have. Specifically, the determination criterion setting unit 20 defines in advance a steering angle pattern for traveling in a straight section and a steering angle pattern for traveling in a curve section (for each of a gentle curve section and a curved section having a large curvature). Then, the steering angle pattern is compared with the change in the steering angle obtained from the vehicle controller, and according to the degree of coincidence, the section in which the vehicle travels is a straight section or a curved section (a gentle curve section or a large curvature) It is determined whether it is a curve section). Of course, the determination criterion setting unit 20 may determine whether the traveling section of the vehicle is a straight section or a curved section based on the road curvature included in the road information obtained from the navigation device 200.

特に限定されないが、走行区間が直進区間である場合、及び走行区間が緩やかなカーブ区間である場合は、その走行区間は運転が単調となる単調区間と判断される。   Although not particularly limited, when the travel section is a straight travel section and when the travel section is a gentle curve section, the travel section is determined to be a monotone section where the driving is monotonous.

単調区間検出部23は、自車両が走行する走行区間が予め定義した単調区間の要件に該当する場合は、その走行区間は単調区間であると判断する。本実施形態の単調区間検出部23は、車速が60km/h以上で速度変化が±10km/h以内である区間、又は操舵角の絶対値が10度以上30度以下で通過可能な区間を、ゆるやかなカーブを有する単調区間と判断する。   The monotone section detection unit 23 determines that the travel section is a monotone section when the travel section in which the host vehicle travels meets the predefined monotone section requirements. The monotonous section detection unit 23 of the present embodiment is a section where the vehicle speed is 60 km / h or more and the speed change is within ± 10 km / h, or a section where the absolute value of the steering angle can pass through 10 degrees or more and 30 degrees or less, Judged as a monotone section with a gentle curve.

また、通常区間検出部24は、単調区間検出部23により検出された単調区間以外の走行区間を通常区間として検出する。   Further, the normal section detection unit 24 detects a travel section other than the monotone section detected by the monotone section detection unit 23 as a normal section.

ここで、第1判断基準設定機能21と第2判断基準設定機能22の説明に戻る。   Here, the description returns to the first determination criterion setting function 21 and the second determination criterion setting function 22.

第1判断基準設定機能21は、単調区間を走行する際の運転者の閉眼率に基づいて第1判断基準を設定する。第1判断基準としての閉眼率の導出手法は特に限定されないが、車両が通常区間から単調区間に遷移した後の所定時間内において検出された閉眼率の平均値又は検出された閉眼率の最大値に基づいて設定することができる。   The first determination criterion setting function 21 sets a first determination criterion based on the driver's eye closure rate when traveling in a monotonous section. The method for deriving the closed eye rate as the first determination criterion is not particularly limited, but the average value of the closed eye rate or the maximum detected closed eye rate within a predetermined time after the vehicle transitions from the normal zone to the monotonous zone. Can be set based on.

本実施形態の第2判断基準設定機能22は、単調区間を走行する際の運転者の頭部の挙動に基づいて第2判断基準を設定する。第2判断基準としての頭部の挙動量の導出手法は特に限定されないが、本実施形態では、通常区間から単調区間に遷移した後の所定時間内に検出された運転者の垂直方向の頭部の挙動の平均値に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準を設定する。   The second determination criterion setting function 22 of the present embodiment sets the second determination criterion based on the behavior of the driver's head when traveling in a monotone section. The method of deriving the head behavior amount as the second determination criterion is not particularly limited, but in the present embodiment, the vertical head of the driver detected within a predetermined time after transition from the normal section to the monotone section. Based on the average value of the behavior of the driver, a criterion for judging the driver's arousal level is set.

また、第2判断基準設定機能22は、図5に示すように、頭部挙動として求めた垂直方向の頭部重心座標(基準位置)の標準偏差の時系列データに対し、運転開始時のデータから平均値を求め、その平均値に基づいて判断基準となる閾値を設定する。閾値を決定する区間(学習区間)は、車両が通常区間(単調区間以外の区間)から単調区間に遷移してから一定の時間とする。また、設定する判断基準となる閾値は学習時間における頭部挙動の平均値に一定の係数を乗じたものとする。この係数は、実験等により、任意に設定することができ、車種や運転者ごとに設定してもよい。   Further, as shown in FIG. 5, the second determination criterion setting function 22 uses the data at the start of driving for the time series data of the standard deviation of the vertical center of gravity coordinates (reference position) obtained as the head behavior. Then, an average value is obtained, and a threshold value that serves as a determination criterion is set based on the average value. The section for determining the threshold (learning section) is set to a certain time after the vehicle transitions from the normal section (section other than the monotone section) to the monotone section. In addition, the threshold value serving as a determination criterion to be set is obtained by multiplying the average value of the head behavior during the learning time by a certain coefficient. This coefficient can be set arbitrarily by experiment or the like, and may be set for each vehicle type or driver.

さらに、第2判断基準設定機能22は、単調区間の一態様として所定のカーブ区間における運転者の頭部の挙動に基づいて判断基準を設定する。この所定カーブ区間は、道路情報、車両情報及び/又は車間距離に基づいて設定する。例えば、第2判断基準設定機能22は、車速が60km/h以上で速度変化が±10km/h以内である区間、又は操舵角の絶対値が10度以上30度以下で通過可能な区間を、ゆるやかなカーブを有する所定のカーブ区間とする。   Further, the second determination criterion setting function 22 sets a determination criterion based on the behavior of the driver's head in a predetermined curve section as one aspect of the monotone section. The predetermined curve section is set based on road information, vehicle information, and / or inter-vehicle distance. For example, the second criterion setting function 22 is a section where the vehicle speed is 60 km / h or more and the speed change is within ± 10 km / h, or a section where the absolute value of the steering angle is 10 degrees or more and 30 degrees or less can be passed. A predetermined curve section having a gentle curve is used.

また、第2判断基準設定機能22は、通常区間から単調区間に遷移した後に、車両が所定のカーブ区間を走行する場合において、そのカーブの走行開始後の所定時間内(学習区間)に検出された運転者の水平方向の頭部の挙動に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準を設定する。本実施形態では、学習区間に検出された運転者の水平方向の頭部の挙動のうち覚醒度合いが最も高いと判断される運転者の水平方向の頭部の挙動に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準を設定する。   In addition, the second determination criterion setting function 22 is detected within a predetermined time (learning section) after the vehicle starts traveling when the vehicle travels in a predetermined curve section after transitioning from the normal section to the monotone section. Based on the behavior of the driver's horizontal head, a criterion for determining the driver's arousal level is set. In the present embodiment, the driver's arousal is determined based on the driver's horizontal head behavior that is determined to have the highest arousal level among the driver's horizontal head behavior detected in the learning section. Set the criteria for judging the degree.

第2判断基準設定機能22は、図6に示すように、頭部挙動として求めた水平方向の頭部重心座標(基準位置)の標準偏差の時系列データのうち、車両がカーブ区間に進入し、その直後の所定時間(学習時間)において検出された運転者の水平方向の頭部の標準偏差の最大値に基づいて判断基準となる閾値を設定する。なお、閾値を決定する学習時間は、車両が通常区間から単調区間に遷移した後の一定の時間であり、かつ、所定のカーブ区間と判断される走行区間である。また、判断基準(閾値)は学習時間における最大値に一定の係数を乗じたものとする。この係数は、実験等により、任意に設定することができ、車種や運転者ごとに設定してもよい。   As shown in FIG. 6, the second determination criterion setting function 22 is configured such that the vehicle enters the curve section of the time series data of the standard deviation of the horizontal head center-of-gravity coordinates (reference position) obtained as the head behavior. Then, a threshold value serving as a determination criterion is set based on the maximum standard deviation of the horizontal head of the driver detected during a predetermined time (learning time) immediately after that. Note that the learning time for determining the threshold is a fixed time after the vehicle transitions from the normal zone to the monotone zone, and is a travel zone determined as a predetermined curve zone. Further, it is assumed that the criterion (threshold value) is obtained by multiplying the maximum value in the learning time by a certain coefficient. This coefficient can be set arbitrarily by experiment or the like, and may be set for each vehicle type or driver.

続いて、判断部30について説明する。   Next, the determination unit 30 will be described.

判断部30は、判断基準設定部20により設定された判断基準に従い、挙動検出部10により検出された運転者の挙動に基づいて、運転者の覚醒状態を判断する。   The determination unit 30 determines the driver's arousal state based on the driver's behavior detected by the behavior detection unit 10 in accordance with the determination criterion set by the determination criterion setting unit 20.

判断部30は、第1判断基準設定機能21により設定された判断基準に基づいて、第1指標検出部11により検出された閉眼率(第1指標)が判断基準よりも高い場合は、運転者の覚醒度が低いと判断し、第1指標検出部11により検出された閉眼率(第1指標)が判断基準よりも低い場合は、運転者の覚醒度が高いと判断する。   If the closed eye rate (first index) detected by the first index detection unit 11 is higher than the determination criterion based on the determination criterion set by the first determination criterion setting function 21, the determination unit 30 determines that the driver When the eye closure rate (first index) detected by the first index detection unit 11 is lower than the criterion, it is determined that the driver's arousal level is high.

また、判断部30は、第2判断基準設定機能22により設定された判断基準に基づいて、第2指標検出部12により検出された運転者の頭部の挙動量(第2指標)が判断基準よりも高い場合は、運転者の覚醒度が低いと判断し、第2指標検出部12により検出された運転者の頭部の挙動量(第2指標)が判断基準よりも低い場合は、運転者の覚醒度が高いと判断する。 In addition, the determination unit 30 determines whether the behavior amount (second index) of the driver's head detected by the second index detection unit 12 is based on the determination criterion set by the second determination criterion setting function 22. Is higher, the driver's arousal level is determined to be low. If the behavior amount (second index) of the driver's head detected by the second index detection unit 12 is lower than the criterion, driving is performed. Judgment is high.

さらに、判断部30は、第1指標と第2指標との両方を用いて、運転者の覚醒度を判断する。つまり、判断部30は、第1判断基準設定機能21により設定された第1判断基準及び第2判断基準設定機能22により設定された第2判断基準に基づいて、運転者の閉眼率及び運転者の頭部の挙動量を評価する。   Furthermore, the determination unit 30 determines the driver's arousal level using both the first index and the second index. That is, the determination unit 30 determines the driver's eye-closing rate and the driver based on the first determination criterion set by the first determination criterion setting function 21 and the second determination criterion set by the second determination criterion setting function 22. The amount of head behavior is evaluated.

図7は、第1指標と第2指標の葛藤が無い場合の指標の経時的な変化(破線)と、葛藤が有る場合の指標の経時的な変化(実線)を示す図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating a change over time (broken line) of the index when there is no conflict between the first index and the second index, and a change over time (solid line) of the index when there is a conflict.

図7に示すように、第1指標は、葛藤が無い場合は覚醒度の低下に伴い経時的な変化(破線)が大きくなる特性と、眠気に耐えようとするなどの被験者(運転者)に葛藤がある場合はその変化が抑制される(実線参照)特性を有する。他方、第2指標は、葛藤が無い場合において、覚醒度の低下に伴う経時的な変化(破線)が第1指標に比べて小さいという特性を有する。また、第2指標は、覚醒度の低下に伴う経時的な変化(破線)が小さいにもかかわらず、眠気に耐えようとするなどの被験者(運転者)に葛藤がある場合に、その変化が大きいという特性がある。   As shown in FIG. 7, when there is no conflict, the first index is a characteristic that a change over time (broken line) increases with a decrease in the degree of arousal and a subject (driver) who tries to endure drowsiness. If there is a conflict, the change is suppressed (see solid line). On the other hand, when there is no conflict, the second index has a characteristic that a change with time (broken line) accompanying a decrease in the arousal level is smaller than that of the first index. In addition, the second index is a change when there is a conflict in the subject (driver) such as trying to endure drowsiness despite a small change over time (broken line) accompanying a decrease in arousal level. There is a characteristic that it is large.

つまり、運転者が眠気に耐えようとするなどの通常の心理状況にある場合、本実施形態における閉眼率を含む第1指標は非覚醒時において顕著な変化が観察され、他方、頭部の挙動量を含む第2指標は覚醒から非覚醒に至る過程において顕著な変化が観察される。このように、運転者の葛藤を考慮する場合には、第1指標は主に覚醒/非覚醒の判断に適しており、第2指標は覚醒度低下に対する抗いや葛藤が生じる、覚醒から非覚醒に至る過程の判断に適している。   That is, when the driver is in a normal psychological situation such as enduring drowsiness, the first index including the closed eye rate in the present embodiment is observed to change markedly during awakening, while the behavior of the head In the second index including the amount, a remarkable change is observed in the process from wakefulness to non-wakefulness. Thus, when considering the driver's conflict, the first index is mainly suitable for the determination of awakening / non-wakening, and the second index is an arousal or non-awakening that causes resistance and conflicts against a decrease in arousal level. Suitable for judging the process leading to

そこで、本実施形態では、これら2つの指標(第1指標と第2指標)を組み合わせることにより、運転者の覚醒状態をより具体的に分析し、現実の運転者の状態を高い精度で判断する。   Therefore, in the present embodiment, by combining these two indexes (first index and second index), the driver's arousal state is more specifically analyzed, and the actual driver's state is determined with high accuracy. .

具体的に、本実施形態の判断部30は、第1指標と第2指標の組み合わせに基づいて、運転者の覚醒度が運転操作に適している正常状態と、運転者の覚醒度は運転操作に適している状態であるものの、覚醒度が低下しつつあり、運転者が覚醒度の低下に抗う葛藤状態と、運転者の覚醒度が運転操作に適していない異常状態とを判断する。   Specifically, the determination unit 30 of the present embodiment determines that the driver's arousal level is suitable for driving operation based on the combination of the first index and the second index, and the driver's arousal level is determined based on the driving operation. Although it is a state suitable for driving, the degree of arousal is decreasing, and a conflict state in which the driver resists a decrease in the degree of arousal and an abnormal state in which the driver's arousal level is not suitable for driving operation are determined.

さらに、本実施形態の判断部30は、第1指標と第2指標の組み合わせに基づいて、覚醒度が運転操作に適していない異常状態であるものの、運転者が覚醒度の低下に抗う葛藤状態にある異常状態と、運転者が覚醒度の低下に抗う葛藤状態にない異常状態とを判断する。   Furthermore, the determination unit 30 of the present embodiment is a conflict state in which the driver resists a decrease in the arousal level, although the arousal level is not suitable for driving operation based on the combination of the first index and the second index. And an abnormal state that is not in a conflict state in which the driver resists a decrease in arousal level.

本実施形態の判断部30は、予め第1指標と第2指標の組み合わせと運転者の状態との対応を定義し、これを記憶する。図8は、第1指標(閉眼率)と第2指標(頭部の挙動)に基づいて運転者の覚醒度を判断する場合の判断マップの一例を示す図である。   The determination unit 30 of the present embodiment defines the correspondence between the combination of the first index and the second index and the driver's state in advance, and stores this. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a determination map in the case where the driver's arousal level is determined based on the first index (closed eye rate) and the second index (head behavior).

図8において、横軸Aは第1指標である閉眼率を示し、縦軸Bは第2指標である頭部の挙動量を示す。   In FIG. 8, the horizontal axis A indicates the closed eye rate that is the first index, and the vertical axis B indicates the amount of behavior of the head that is the second index.

図8において、第1指標の「通常」は、検出された閉眼率が、第1判断基準設定機能21により設定された第1判断基準以下(目を閉じる確率が低い)状態である。また、第1指標の「異常」は、検出された閉眼率が、第1判断基準設定機能21により設定された第1判断基準よりも高い(目を閉じる確率が高い)状態である。また、横軸に沿って、第1欄は閉眼率が「通常」である場合を示し、第2欄は閉眼率がが「通常」から「異常」に遷移した場合を示し、第3欄は閉眼率が「異常」から「通常」に遷移した場合を示す。 In FIG. 8, “normal” of the first index is a state in which the detected eye closing rate is equal to or lower than the first determination criterion set by the first determination criterion setting function 21 (the probability of closing the eyes is low). Further, “abnormality” of the first index is a state in which the detected eye-closing rate is higher than the first determination criterion set by the first determination criterion setting function 21 (the probability of closing the eyes is high). In addition, along the horizontal axis, the first column shows the case where the closed eye rate is “normal”, the second column shows the case where the closed eye rate has transitioned from “normal” to “abnormal”, and the third column shows The case where the closed eye rate transitions from “abnormal” to “normal” is shown.

また、図8において、第2指標の「通常」は、検出された運転者の頭部の挙動量が、第2判断基準設定機能22により設定された第2判断基準以下(頭部の揺れが小さい)状態である。また、第2指標の「異常」は、検出された運転者の頭部の挙動量が、第2判断基準設定機能22により設定された第2判断基準よりも大きい(頭部の揺れが大きい)状態である。また、縦軸に沿って、第1欄は頭部の挙動量が「通常」である場合を示し、第2欄は頭部の挙動量が「通常」から「異常」に遷移した場合を示し、第3欄は頭部の挙動量がが「異常」から「通常」に遷移した場合を示す。 Further, in FIG. 8, “normal” of the second index indicates that the detected behavior amount of the head of the driver is equal to or less than the second determination criterion set by the second determination criterion setting function 22 (head shaking). Small). Further, “abnormality” of the second index indicates that the detected behavior amount of the head of the driver is larger than the second determination criterion set by the second determination criterion setting function 22 (the head shake is large). State. In addition, along the vertical axis, the first column shows the case where the head behavior amount is “normal”, and the second column shows the case where the head behavior amount transitions from “normal” to “abnormal”. The third column shows the case where the behavior amount of the head transitions from “abnormal” to “normal”.

本実施形態の判断部30の判断手法を説明する。以下の判断は、いずれか一つの判断手法を採用してもよいし、2以上の判断手法を組み合わせてもよいし、すべての判断手法を用いてもよい。 A determination method of the determination unit 30 of this embodiment will be described. For the following determination, any one determination method may be adopted, two or more determination methods may be combined, or all determination methods may be used.

まず、判断部30は、運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が第1判断基準以下であり、かつ運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の頭部の挙動量が第2判断基準以下である場合は、運転者の覚醒度は正常と判断する。すなわち、目を閉じる確率が所定の閾値より低く、頭部の揺れが所定の閾値よりも低い場合は、運転者の覚醒度は運転に適した状態であると判断する。 First, the determination unit 30 has the driver's closed eye rate detected based on the driver's captured image equal to or lower than the first determination criterion, and the driver's head detected based on the driver's captured image. When the behavior amount is equal to or less than the second determination criterion, it is determined that the driver's arousal level is normal. That is, when the probability of closing the eyes is lower than a predetermined threshold and the head shake is lower than the predetermined threshold, it is determined that the driver's arousal level is suitable for driving.

つまり、運転者の閉眼率は通常であり、覚醒度の低下過程に見られる葛藤も無いことから、運転者は高い覚醒状態にあると判断できる。このように、第1指標と第2指標との組み合わせることにより、高い精度で運転者の覚醒度を判断することができる。 That is, the driver's closed eye rate is normal, and since there is no conflict seen in the process of lowering the arousal level, it can be determined that the driver is in a high arousal state. Thus, by combining the first index and the second index, the driver's arousal level can be determined with high accuracy.

また、判断部30は、運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が第1判断基準以下であり、かつ運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の頭部の挙動量が第2判断基準よりも高い場合は、運転者の覚醒度は正常であるものの、この運転者は葛藤状態にあり、運転者の覚醒度が低下する過程にあると判断する。すなわち、目を閉じる確率が所定の閾値より低く、頭部の揺れが所定の閾値よりも高い場合は、運転者の現在の覚醒度は運転に適した状態であるものの、運転に対する集中度が低下しており、覚醒度の低下に抗う潜在意識によって運転者の頭部の運動量が増加していると判断する。つまり、運転者は、閉眼率においては通常状態にあるが、覚醒度の低下過程に見られる葛藤が見られるため、覚醒度が低下しつつある状態にあると判断することができる。 In addition, the determination unit 30 has a driver's closed eye rate detected based on the driver's captured image equal to or lower than the first determination criterion, and the driver's head detected based on the driver's captured image. If the behavior amount is higher than the second criterion, it is determined that the driver's arousal level is normal, but the driver is in conflict and the driver's arousal level is in the process of decreasing. That is, if the probability of closing eyes is lower than a predetermined threshold and the head shake is higher than a predetermined threshold, the driver's current arousal level is suitable for driving, but the degree of concentration on driving decreases. Therefore, it is determined that the amount of momentum of the driver's head is increasing due to the subconsciousness that resists the decrease in arousal level. That is, the driver is in a normal state with respect to the closed eye rate, but can see that there is a conflict in the process of lowering the arousal level, and therefore the driver is in a state where the arousal level is decreasing.

このように、本判断手法によれば、覚醒度が現実に低下する(運転に適さない状態に陥る)前に、その兆候を予見することができる。こうして、覚醒度の低下の兆候を予見することができれば、覚醒度が現実に低下する前にその旨を報知し、運転者の覚醒度の低下を防止することができる。さらに、覚醒度の低下の兆候を予見することができれば、運転支援装置600の動作起動のトリガとしても利用することができる。 As described above, according to this determination method, it is possible to foresee the sign before the arousal level actually decreases (falls into a state unsuitable for driving). Thus, if a sign of a decrease in the arousal level can be predicted, the fact can be notified before the awakening level actually decreases, and a decrease in the driver's arousal level can be prevented. Furthermore, if a sign of a decrease in arousal level can be predicted, it can also be used as a trigger for starting the operation of the driving support device 600.

以上のように、第1指標と第2指標との組み合わせることにより、高い精度で、現実の運転者の覚醒度を具体的に判断することができる。 As described above, by combining the first index and the second index, the actual driver's arousal level can be specifically determined with high accuracy.

さらに、判断部30は、運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が第1判断基準よりも高い場合は、運転者の覚醒度は異常と判断する。閉眼率は運転者の覚醒度の低下に応じて変化する指標であるため、閉眼率が第1判断基準よりも高い場合は運転者の覚醒度が低いと判断することにより、運転者の現実の覚醒度を高い精度で判断することができる。 Further, the determination unit 30 determines that the driver's arousal level is abnormal when the driver's closed eye rate detected based on the driver's captured image is higher than the first determination criterion. Since the closed eye rate is an index that changes in response to a decrease in the driver's arousal level, when the closed eye rate is higher than the first criterion, it is determined that the driver's arousal level is low. The arousal level can be determined with high accuracy.

また、判断部30は、運転者の覚醒度が異常状態であると判断する場合において、さらに、具体的に異常状態を識別する。 Further, when determining that the driver's arousal level is in an abnormal state, the determination unit 30 further specifically identifies the abnormal state.

第1に、判断部30は、運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が第1判断基準よりも高く、かつ運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の頭部の挙動量が第2判断基準以下である場合は、運転者の覚醒度は異常であるとともに、運転者の葛藤が弱い第1異常状態にあると判断する。この第1異常状態は、たとえば、運転者に眠気が生じている状態、又は運転者が眠いと感じている状態である。この第1異常状態では、運転者は姿勢を保つ運動を維持している。 First, the determination unit 30 has a driver's eye closure rate detected based on the driver's captured image higher than the first determination criterion, and the driver's head detected based on the driver's captured image. When the behavior amount of the vehicle is equal to or less than the second determination criterion, it is determined that the driver's arousal level is abnormal and the driver's conflict is weak in the first abnormal state. This first abnormal state is, for example, a state in which the driver is drowsy or a state in which the driver feels sleepy. In this first abnormal state, the driver maintains an exercise that maintains his posture.

第2に、判断部30は、運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が第1判断基準よりも高く、かつ運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の頭部の挙動量が第2判断基準以下である状態から第2判断基準よりも高い状態に遷移する場合は、運転者の覚醒度が第2異常状態にあると判断する。この第2異常状態は、たとえば、運転者が浅い眠りに入った状態である。この第2異常状態では、運転者の姿勢を保つ運動が低下し、覚醒度の低下に抗っている状態である。 Secondly, the determination unit 30 has a driver's eye closure rate detected based on the driver's captured image higher than the first determination criterion, and the driver's head detected based on the driver's captured image. When the behavior amount of the vehicle part transitions from a state that is equal to or lower than the second determination criterion to a state that is higher than the second determination criterion, it is determined that the driver's arousal level is in the second abnormal state. This second abnormal state is, for example, a state where the driver has entered a light sleep. In the second abnormal state, the movement for maintaining the driver's posture is reduced, and is in a state of resisting a reduction in arousal level.

第3に、判断部30は、運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が第1判断基準よりも高く、かつ運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の頭部の挙動量が第2判断基準よりも高い状態から第2判断基準以下の状態に遷移する場合は、運転者の覚醒度が第2異常状態よりもさらに低く、運転者の葛藤が弱い第3異常状態にあると判断する。この第3異常状態は、たとえば、運転者が深い眠りに入った状態である。この第2異常状態では、運転者は姿勢を保つ運動が低下し、覚醒度の低下に抗う葛藤の意識も薄れた状態である。 Thirdly, the determination unit 30 has a driver's eye closure rate detected based on the driver's captured image higher than the first determination criterion, and the driver's head detected based on the driver's captured image. When the behavior amount of the vehicle part transitions from a state higher than the second determination criterion to a state equal to or lower than the second determination criterion, the driver's arousal level is lower than that in the second abnormal state, and the driver's conflict is weak. Judged to be in an abnormal state. This third abnormal state is, for example, a state in which the driver enters a deep sleep. In the second abnormal state, the driver is in a state in which the exercise of maintaining the posture is reduced and the consciousness of the conflict against the reduction in the arousal level is also weakened.

図9は、第1指標(閉眼率)と第2指標(頭部の垂直方向の挙動)の経時的な変化と、運転者の経時的な覚醒度の変化の一例を示す図である。この例では、閉眼率の閾値は10%、はじめの3分間を学習区間としておりこの区間の頭部挙動の標準偏差の平均値に乗数2.0をかけた値7.6を閾値とした。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a change over time of the first index (closed eye rate) and the second index (behavior of the head in the vertical direction) and a change in the driver's arousal level over time. In this example, the threshold value of the closed eye rate is 10%, and the first 3 minutes is a learning interval, and a value 7.6 obtained by multiplying the average value of the standard deviation of head behavior in this interval by a multiplier of 2.0 is set as the threshold value.

この第1指標(閉眼率)と第2指標(頭部の垂直方向の挙動)の経時的な変化と、図8に示すマップとに基づいて、運転者の覚醒状態を判断することができる。つまり、運転者が高い覚醒状態にある区間(又は時間若しくはタイミング)、覚醒状態の低下に伴う葛藤を感じている区間(又は時間若しくはタイミング)、眠いと感じている区間(又は時間若しくはタイミング)を推定することができている。 The driver's arousal state can be determined on the basis of the temporal change of the first index (eye closing rate) and the second index (vertical behavior of the head) and the map shown in FIG. That is, a section where the driver is in a high arousal state (or time or timing), a section where he / she feels a conflict (or time or timing) due to a decrease in the arousal state, a section where he / she feels sleepy (or time or timing) Can be estimated.

図9に示す例では、第1指標が通常かつ第2指標が通常であり、運転者の覚醒度が正常な状態から、第2指標が第1指標に先行して変化し、葛藤状態を示す。その後、第1指標が通常から異常に変化すると運転者の覚醒状態は眠い(葛藤小)の状態になる。さらに、第2指標が通常から異常に変化すると、運転者は浅い居眠り(葛藤大)という状態へ遷移し、その後、第2指標が異常から通常に変化すると、運転者は深い居眠り(葛藤小)という状態へ遷移する。 In the example illustrated in FIG. 9, the first index is normal and the second index is normal, and the driver's arousal level is normal, and the second index changes prior to the first index, indicating a conflict state. . Thereafter, when the first index changes from normal to abnormal, the driver's arousal state becomes sleepy (small conflict). In addition, when the second index changes from normal to abnormal, the driver transitions to a state of shallow dozing (conflict large). After that, when the second index changes from abnormal to normal, the driver deeply doesze (small conflict). Transition to the state.

本実施形態の判断部30は、図8に示すマップを用いて、このような運転者の覚醒状態の変化を、逐次、具体的かつ高い精度で判断することができる。   The determination unit 30 of the present embodiment can determine such changes in the driver's arousal state sequentially, specifically and with high accuracy, using the map shown in FIG.

判断部30は判断結果を外部装置へ出力する。判断結果が出力される外部装置は特に限定されない。判断部30は、判断結果を、運転者に音声により情報を伝えるスピーカ501、運転者に画像又は文字により情報を伝えるディスプレイ502、又は運転者の触覚を介して情報を伝える振動装置503又は押圧装置504を含む運転者報知装置500に出力することができる。また、判断部30は、判断結果を、車両が道路の走行レーンと一定の位置関係を保って走行する運転を支援するキープレーンシステム601、車両が他車両と一定の位置関係を保って走行する運転を支援する車間維持システム602を含む運転支援装置600に出力することができる。 The determination unit 30 outputs the determination result to an external device. The external device to which the determination result is output is not particularly limited. The determination unit 30 includes a speaker 501 that conveys information to the driver by voice, a display 502 that conveys information to the driver by image or text, or a vibration device 503 or a pressing device that conveys information via the driver's sense of touch. The information can be output to the driver notification device 500 including the number 504. In addition, the determination unit 30 uses the determination result as a key plane system 601 that supports driving in which the vehicle travels in a certain positional relationship with the road lane, and the vehicle travels in a certain positional relationship with other vehicles. This can be output to the driving support device 600 including the inter-vehicle maintenance system 602 that supports driving.

報知装置500は、取得した運転者の覚醒度に基づいて、その覚醒状態に適した報知情報を出力する。また、運転支援装置600は、取得した運転者の覚醒度に基づいて、その覚醒状態に適した運転支援を実行する。   The notification device 500 outputs notification information suitable for the arousal state based on the acquired driver's arousal level. In addition, the driving support device 600 performs driving support suitable for the awake state based on the acquired driver's arousal level.

本実施形態では、具体的な覚醒状態を出力することができるため、報知情報の内容及び報知タイミングを運転者の覚醒状態に応じたものとすることができ、運転支援の内容及び動作タイミングを運転者の覚醒状態に応じたものとすることができる。   In the present embodiment, since a specific arousal state can be output, the content of the notification information and the notification timing can be set according to the driver's arousal state, and the content and the operation timing of the driving assistance can be driven. Depending on the awakening state of the person.

さらに、本実施形態では、運転者の現実の覚醒状態を高い精度で出力することができるため、運転者の覚醒状態に適した報知情報を高い精度で出力し、運転者の覚醒状態に適した運転支援を高い精度で実行することができる。   Furthermore, in this embodiment, since the driver's actual arousal state can be output with high accuracy, the notification information suitable for the driver's arousal state is output with high accuracy, which is suitable for the driver's arousal state. Driving assistance can be executed with high accuracy.

次に、本実施形態の覚醒状態判断システム100の制御手順を説明する。図10〜図13は覚醒状態判断システム100の制御手順を説明するためのフローチャートである。図10は覚醒度の判断処理を説明するためのフローチャート図、図11は閉眼率の算出処理を説明するためのフローチャート図、図12は頭部の挙動量の算出処理を説明するためのフローチャート図、図13は判断基準の設定処理と、覚醒状態の判断処理を説明するためのフローチャート図である。   Next, the control procedure of the arousal state determination system 100 of this embodiment will be described. 10 to 13 are flowcharts for explaining the control procedure of the arousal state determination system 100. FIG. 10 is a flowchart for explaining the determination processing of the arousal level, FIG. 11 is a flowchart for explaining the calculation processing for the eye closing rate, and FIG. 12 is a flowchart for explaining the calculation processing for the behavior amount of the head. FIG. 13 is a flowchart for explaining the determination criterion setting process and the arousal state determination process.

第一に、図10に基づいて、実施形態の覚醒状態判断100の処理の全体の流れを説明する。   First, based on FIG. 10, the overall flow of the processing of the awake state determination 100 of the embodiment will be described.

ステップ1において、挙動検出部10は、カメラ700及び画像処理装置800を介して、顔画像を取得する(Step1)。顔画像は、映像信号から顔を構成する目や口などの位置関係に基づいて抽出される。   In step 1, the behavior detection unit 10 acquires a face image via the camera 700 and the image processing apparatus 800 (Step 1). The face image is extracted from the video signal based on the positional relationship between the eyes and the mouth constituting the face.

ステップ2において、第2指標検出部12は、運転者の頭部領域を検出する(Step2)。   In step 2, the second index detection unit 12 detects the driver's head region (Step 2).

このステップ2と並行するステップ3において、第1指標検出部11は、運転者の顔画像に基づいて、第1指標(閉眼率)を検出する(Step3)。 In Step 3 in parallel with Step 2, the first index detection unit 11 detects the first index (eye closure rate) based on the driver's face image (Step 3).

また、ステップ3と並行するステップ4において、第2指標検出部12は、ステップ2において検出された頭部領域の画像に基づいて、頭部基準位置に対する第2指標(頭部の挙動量)を検出する(Step4)。 Further, in Step 4 in parallel with Step 3, the second index detection unit 12 calculates a second index (head behavior amount) with respect to the head reference position based on the image of the head region detected in Step 2. Detect (Step 4).

さらにまた、ステップ5において、判断基準設定部20は、運転者の覚醒度合いを判断するために、運転者の閉眼率に関する第1判断基準と、運転者の頭部の挙動に関する第2判断基準とを設定する(Step5)。具体的に、ステップ5において、判断基準設定部20は、取得した道路情報、車両情報及び/又は車間距離情報とから判断した車両の運転が単調となる単調区間における運転者の閉眼率及び/又は運転者の頭部の挙動に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準を設定する。 Furthermore, in step 5, the determination criterion setting unit 20 determines a first determination criterion regarding the driver's eye closure rate and a second determination criterion regarding the behavior of the driver's head in order to determine the driver's arousal level. Is set (Step 5). Specifically, in step 5, the determination criterion setting unit 20 determines the driver's closed eye rate in a monotonous section in which the driving of the vehicle determined from the acquired road information, vehicle information, and / or inter-vehicle distance information is monotonous and / or. Based on the behavior of the driver's head, a criterion for determining the driver's arousal level is set.

続いて、ステップ6において、判断部30は、ステップ5において設定された第1判断基準及び第2判断基準に従い、ステップ3において検出された第1指標データ(運転者の閉眼率)及びステップ4において検出された第2指標データ(運転者の頭部の挙動量)に基づいて、運転者の覚醒状態を判断する(Step6)。 Subsequently, in step 6, the determination unit 30 follows the first determination criterion and the second determination criterion set in step 5, and the first index data (driver's eye closing rate) detected in step 3 and in step 4. Based on the detected second index data (the amount of behavior of the driver's head), the driver's arousal state is determined (Step 6).

判断部30は、判断結果に係る覚醒度信号を、外部装置(報知装置500,運転支援装置600)へ向けて送出する。 The determination unit 30 sends a wakefulness signal related to the determination result toward an external device (the notification device 500 or the driving support device 600).

図11は、図10のステップ3の第1指標の検出処理のサブルーチンを示すフローチャート図である。この処理により、第1指標である運転者の閉眼率を検出する。 FIG. 11 is a flowchart showing a subroutine of first index detection processing in step 3 of FIG. By this processing, the driver's eye closure rate, which is the first index, is detected.

まず、ステップ301において、第1指標検出部11の目領域特定機能111は、撮像画像に基づいて、顔の部位の位置をそれぞれ検出し、その位置関係から運転者の顔のうち目の開閉動作に関わる目領域(座標)を特定する(Step301)。このとき、第2指標検出部12により特定された頭部基準位置を用いて目領域を特定してもよい。 First, in step 301, the eye region specifying function 111 of the first index detection unit 11 detects the position of each face part based on the captured image, and the eye opening / closing operation of the driver's face based on the positional relationship. The eye area (coordinates) related to the is specified (Step 301). At this time, the eye region may be specified using the head reference position specified by the second index detection unit 12.

ステップ302において、第1指標検出部11の閉眼判定機能112は、ステップ301において特定された目領域の撮像画像に基づいて、運転者の閉眼状態を判定する(Step302)。 In step 302, the closed eye determination function 112 of the first index detection unit 11 determines the closed eye state of the driver based on the captured image of the eye area specified in step 301 (Step 302).

ステップ302において、第1指標検出部11の閉眼率算出機能113は、ステップ302において判定された閉眼状態(及び開眼状態)の判定結果に基づいて、運転者の閉眼率を算出する(Step303)。 In step 302, the eye-close rate calculation function 113 of the first index detection unit 11 calculates the driver's eye-close rate based on the determination result of the eye-closed state (and the eye-open state) determined in step 302 (Step 303).

また、図12は、図10のステップ4の第2指標の検出処理のサブルーチンを示すフローチャート図である。この処理により、第2指標である運転者の頭部の挙動を検出する。 FIG. 12 is a flowchart showing a subroutine of the second index detection process in step 4 of FIG. By this process, the behavior of the driver's head, which is the second index, is detected.

まず、ステップ401において、第2指標検出部12の頭部基準位置特定機能121は、撮像画像に基づいて、運転者の頭部領域に含まれる基準位置を特定する。本処理において、頭部基準位置特定機能121は、頭部領域の重心座標を特定する(Step401)。このとき、第1指標検出部11により特定された顔画像、顔部の位置を用いて頭部領域の基準位置を特定してもよい。 First, in step 401, the head reference position specifying function 121 of the second index detection unit 12 specifies a reference position included in the driver's head region based on the captured image. In this process, the head reference position specifying function 121 specifies the barycentric coordinates of the head region (Step 401). At this time, the reference position of the head region may be specified using the face image and the position of the face specified by the first index detection unit 11.

続くステップ402において、第2指標検出部12の頭部挙動算出機能122は、特定された基準位置に対する運転者の頭部の挙動量を算出する(Step402)。   In subsequent step 402, the head behavior calculation function 122 of the second index detection unit 12 calculates the behavior amount of the driver's head relative to the specified reference position (Step 402).

さらに、図13は、図10のステップ5の判断基準設定処理及びステップ6の覚醒度判断処理のサブルーチンを示すフローチャート図である。この処理により、運転者の覚醒度を判断するための基準を設定し、検出された第1指標及び第2指標に基づいて運転者の覚醒度を判断する。   Further, FIG. 13 is a flowchart showing a subroutine of the determination criterion setting process in step 5 and the arousal level determination process in step 6 of FIG. By this process, a reference for determining the driver's arousal level is set, and the driver's arousal level is determined based on the detected first index and second index.

まず、ステップS501において、第1判断基準設定機能21は、第1判断基準設定機能21は、ナビゲーション装置200から取得した道路情報、車両コントローラ300から取得した車両情報及び/又は車間距離測定装置400から取得した車間距離情報とから判断した車両の運転が単調となる単調区間における運転者の閉眼率に基づいて、運転者の覚醒度合いの第1判断基準を設定する。   First, in step S <b> 501, the first determination criterion setting function 21 uses the road information acquired from the navigation device 200, the vehicle information acquired from the vehicle controller 300 and / or the inter-vehicle distance measurement device 400. Based on the closed eye rate of the driver in a monotonous section where the driving of the vehicle determined from the acquired inter-vehicle distance information is monotonous, a first criterion for determining the driver's arousal level is set.

また、ステップ502において、第2判断基準設定機能22は、ナビゲーション装置200から取得した道路情報、車両コントローラ300から取得した車両情報及び/又は車間距離測定装置400から取得した車間距離情報とから判断した車両の運転が単調となる単調区間における運転者の頭部の挙動に基づいて、運転者の覚醒度合いの第2判断基準を設定する。   In step 502, the second determination criterion setting function 22 determines from the road information acquired from the navigation device 200, the vehicle information acquired from the vehicle controller 300 and / or the inter-vehicle distance information acquired from the inter-vehicle distance measuring device 400. Based on the behavior of the driver's head in a monotonous section where the driving of the vehicle is monotonous, a second criterion for determining the driver's arousal level is set.

続くステップ601において、運転者の閉眼率及び運転者の頭部の挙動量と、設定された第1判断基準及び第2判断基準とを用いて運転者の覚醒状態を判断する。   In subsequent step 601, the driver's arousal state is determined using the driver's eye-closing rate and the behavior amount of the driver's head, and the set first and second determination criteria.

具体的には、図8に例示する、第1判断基準に対する第1指標と第2判断基準に対する第2指標との組み合わせと運転者の覚醒度とを対応づけたマップを参照して、第1指標(運転者の閉眼率)及び第2指標(運転者の頭部の挙動量)に基づいて運転者の覚醒状態を判断する。 Specifically, referring to the map illustrated in FIG. 8 that associates the combination of the first index with respect to the first criterion and the second index with respect to the second criterion and the driver's arousal level, The driver's arousal state is determined based on the index (the closed eye rate of the driver) and the second index (the amount of behavior of the driver's head).

本実施形態の覚醒状態判断システム100は、以上のように構成され、機能するので、以下の効果を奏する。 Since the arousal state determination system 100 of the present embodiment is configured and functions as described above, the following effects can be obtained.

本実施形態の覚醒状態判断システム100は、運転者の頭部の挙動を検出し、道路情報及び/又は車両情報とから求めた車両の運転が単調となる単調区間における運転者の頭部の挙動に基づいて運転者の覚醒度を判断するための判断基準を設定し、この判断基準を用いて運転者の覚醒状態を判断するため、運転者の頭部の挙動の変化に基づいて運転者の覚醒度を判断することができるため、運転者が眼鏡などを装着している場合であっても、運転者の覚醒状態を高い精度で判断することができる。 The arousal state determination system 100 of the present embodiment detects the behavior of the driver's head, and the behavior of the driver's head in a monotonous section where the driving of the vehicle obtained from the road information and / or vehicle information is monotonous. In order to determine the driver's arousal state using this criterion, the determination criteria for determining the driver's arousal level are set based on the driver's head behavior change. Since the degree of arousal can be determined, the driver's arousal state can be determined with high accuracy even when the driver is wearing glasses or the like.

また、単調区間における運転者の頭部の挙動に基づいて運転者の覚醒度を判断するための判断基準を判断するため、運転者の覚醒度が低下するときの運転者の挙動に基づいた判断基準を設定することができる。つまり、単調な運転環境を走行する際に、運転者の覚醒度が低下する過程における頭部の挙動に基づいて判断基準を設定することができる。このような判断基準を用いることにより、運転者の覚醒度を高い精度で判断することができる。 In addition, in order to determine a criterion for determining the driver's arousal level based on the behavior of the driver's head in a monotonous section, the determination based on the driver's behavior when the driver's arousal level decreases A standard can be set. That is, when traveling in a monotonous driving environment, it is possible to set a determination criterion based on the behavior of the head in the process in which the driver's arousal level decreases. By using such a criterion, the driver's arousal level can be determined with high accuracy.

また、頭部領域の基準位置(例えば重心)を特定するとともに、その基準位置に対する偏差を用いて運転者の頭部の挙動を算出するため、頭部の挙動量を正確に算出することができる。このように算出された挙動量を用いることにより、運転者の覚醒度を高い精度で判断することができる。 Further, since the reference position (for example, the center of gravity) of the head region is specified and the behavior of the driver's head is calculated using a deviation from the reference position, the behavior amount of the head can be accurately calculated. . By using the behavior amount thus calculated, the driver's arousal level can be determined with high accuracy.

また、運転者の着座の姿勢における頭部の動きは、一般に頭部の平衡を保つための運動を伴っており、覚醒度が高い場合は頭部の動きに乱れがない。また、運転者の覚醒度の低下の過程に伴いこの平衡を保つ運動が低下するため、頭部の動きに乱れが発生する。また、覚醒度の低下を自覚した場合には、覚醒を維持するため体動を生じる。しかし、居眠り状態となるとこれらの2つの動作はなくなる。このように、運転者の頭部の挙動に基づいて、覚醒低下に対する抗いや葛藤が生じる、覚醒度が低下する過程の状態を判断することができる。 In addition, the movement of the head in the sitting posture of the driver is generally accompanied by a movement for maintaining the balance of the head, and there is no disturbance in the movement of the head when the arousal level is high. In addition, as the driver's arousal level decreases, the movement for maintaining the balance decreases, and the movement of the head is disturbed. In addition, when the user is aware of a decrease in the arousal level, body movement is generated to maintain the awakening. However, these two actions are lost when the computer becomes doze. As described above, based on the behavior of the driver's head, it is possible to determine the state of the process in which the arousal level is reduced or the arousal level is reduced.

また、頭部の挙動には水平方向の動きと垂直方向の動きが含まれる。この頭部の挙動のうち水平方向の挙動成分を抽出することにより、垂直方向の動きの影響を排除して運転者の頭部の挙動量を算出することにより、頭部の挙動量を正確に算出することができる。このように算出された挙動量を用いることにより、運転者の覚醒度を高い精度で判断することができる。 The head behavior includes horizontal movement and vertical movement. By extracting the behavioral component in the horizontal direction from the behavior of the head, the behavioral amount of the head can be accurately determined by calculating the behavioral amount of the driver's head by eliminating the influence of vertical movement. Can be calculated. By using the behavior amount thus calculated, the driver's arousal level can be determined with high accuracy.

また、頭部挙動の水平方向成分を第2指標データとする場合、車両の走行区間が単調区間以外の通常区間から単調区間に遷移した後に、車両が所定のカーブ区間を走行する場合、そのカーブの走行開始後の所定時間内に検出された運転者の水平方向の頭部の挙動のうち覚醒度合いが最も高いと判断される運転者の水平方向の頭部の挙動に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準を設定する。カーブ区間において判断基準を設定するため、カーブ区間で安全確認動作のために生じる水平方向の頭部の動きの影響を排除した判断基準を設定することができる。また、頭部挙動には個人差が生じるが、本実施形態では実際の走行時における頭部挙動に基づいて判断基準を設定するため、頭部挙動の個人差によって生じる影響を排除した判断基準を設定することができる。このように設定された判断基準を用いることにより、運転者の覚醒度を高い精度で判断することができる。 Further, when the horizontal component of the head behavior is used as the second index data, when the vehicle travels in a predetermined curve section after the travel section of the vehicle transitions from the normal section other than the monotonous section to the monotonous section, the curve Based on the behavior of the driver's horizontal head that is determined to have the highest arousal level among the behavior of the driver's horizontal head detected within a predetermined time after the start of driving, Set the criteria for arousal level. Since the determination criterion is set in the curve section, it is possible to set the determination criterion that excludes the influence of the horizontal head movement that occurs in the curve section for the safety confirmation operation. In addition, although individual differences occur in the head behavior, in this embodiment, since the criterion is set based on the head behavior during actual running, the criterion that excludes the influence caused by the individual difference in the head behavior is set. Can be set. By using the criterion set in this way, the driver's arousal level can be determined with high accuracy.

さらに、この頭部の挙動のうち垂直方向の挙動成分を抽出することにより、水平方向の動きの影響を排除して運転者の頭部の挙動量を算出することにより、頭部の挙動量を正確に算出することができる。このように算出された挙動量を用いることにより、運転者の覚醒度を高い精度で判断することができる。 Furthermore, by extracting the behavioral component in the vertical direction from the behavior of the head, the behavioral amount of the head is calculated by calculating the behavioral amount of the driver's head by eliminating the influence of the horizontal movement. It can be calculated accurately. By using the behavior amount thus calculated, the driver's arousal level can be determined with high accuracy.

また、頭部挙動の垂直方向成分を第2指標データとする場合、車両の走行区間が単調区間以外の通常区間から単調区間に遷移した後の所定時間内に検出された運転者の垂直方向の頭部の挙動の平均値に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準を設定する。本実施形態では実際の走行時における頭部挙動に基づいて判断基準を設定するため、頭部挙動の個人差によって生じる影響を排除した判断基準を設定することができる。このように設定された判断基準を用いることにより、運転者の覚醒度を高い精度で判断することができる。 Further, when the vertical component of the head behavior is used as the second index data, the vertical direction of the driver detected within a predetermined time after the vehicle travel section transitions from the normal section other than the monotone section to the monotonous section. Based on the average value of the behavior of the head, a criterion for determining the driver's arousal level is set. In the present embodiment, since the determination criterion is set based on the head behavior during actual running, it is possible to set the determination criterion that excludes the effects caused by individual differences in head behavior. By using the criterion set in this way, the driver's arousal level can be determined with high accuracy.

このように、撮像画像から検出した運転者の頭部の挙動について、見かけの頭部基準座標(頭部重心座標)に対する水平方向と垂直方向の挙動成分を分離し、それぞれの時系列データについて標準偏差を求めるため、左右方向の安全確認などの運転動作による挙動が多く含まれる水平方向成分と、運転動作による挙動が少ない垂直方向成分とを分離して扱うことができる。また、平方向成分の頭部挙動と垂直成分の頭部挙動とを取得し、それぞれについて判断基準を設定することにより、運転動作による挙動の影響を排除した判断基準を設定することができる。このように設定された判断基準を用いることにより、運転者の覚醒度を高い精度で判断することができる。 In this way, with respect to the behavior of the driver's head detected from the captured image, the horizontal and vertical behavior components with respect to the apparent head reference coordinates (head center-of-gravity coordinates) are separated, and the standard for each time-series data Since the deviation is obtained, it is possible to separate and handle a horizontal direction component that includes a large amount of behavior due to driving operations such as a safety check in the left-right direction and a vertical direction component that has a small behavior due to driving operations. Further, by acquiring the head behavior of the horizontal component and the head behavior of the vertical component, and setting the judgment standard for each, it is possible to set the judgment standard excluding the influence of the behavior due to the driving operation. By using the criterion set in this way, the driver's arousal level can be determined with high accuracy.

また、取得した撮像画像に基づいて目領域を特定し、その目領域の撮像画像に基づいて閉眼状態を判断し、その閉眼率を算出することにより、閉眼率を正確に算出することができる。一般に目の開閉情報は覚醒度との相関が高いとされており、かつ、目を閉じている時間が長くなれば、自動車運転では周囲への注意が払えないすなわち不安全であると判断されるため、覚醒度が低下した状態を精度よく判断することができる。このように算出された閉眼率を用いることにより、運転者の覚醒度を高い精度で判断することができる。   Further, by specifying an eye region based on the acquired captured image, determining the eye-closed state based on the captured image of the eye region, and calculating the eye-closing rate, the eye-closing rate can be accurately calculated. In general, eye opening / closing information is considered to have a high correlation with arousal level, and if the eyes are closed for a long time, it is judged that the driver cannot pay attention to the surroundings, that is, it is unsafe. Therefore, it is possible to accurately determine a state in which the arousal level is reduced. By using the closed eye rate calculated in this manner, the driver's arousal level can be determined with high accuracy.

さらにまた、本実施形態の覚醒状態判断システム100は、第1指標に関する評価と第2指標に関する評価との組み合わせに基づいて運転者の覚醒度を判断することにより、運転者の覚醒度を高い精度で判断することができる。特に、本実施形態では、運転者の覚醒度の低下に伴い変化する第1指標と、運転者がその覚醒度の低下に対して意識的または無意識的に葛藤する場合に変化する第2指標とを用いて覚醒度を判断するため、運転者の具体的な覚醒度を高い精度で判断することができる。具体的に、本実施形態の判断部30によれば、第1指標と第2指標の組み合わせに基づいて、運転者の覚醒度が運転操作に適している正常状態と、運転者の覚醒度は運転操作に適している状態であるものの、覚醒度が低下しつつあり、運転者が覚醒度の低下に抗う葛藤状態と、運転者の覚醒度が運転操作に適していない異常状態とを判断することができる。さらに、本実施形態の判断部30によれは、第1指標と第2指標の組み合わせに基づいて、覚醒度が運転操作に適していない異常状態であるものの、運転者が覚醒度の低下に抗う葛藤状態にある異常状態と、運転者が覚醒度の低下に抗う葛藤状態にない異常状態とを判断することができる。   Furthermore, the arousal state determination system 100 of the present embodiment determines the driver's arousal level based on a combination of the evaluation related to the first index and the evaluation related to the second index, thereby increasing the driver's arousal level with high accuracy. Can be judged. In particular, in the present embodiment, a first index that changes as the driver's arousal level decreases, and a second index that changes when the driver consciously or unconsciously conflicts with the decrease in the arousal level, Therefore, it is possible to determine the specific arousal level of the driver with high accuracy. Specifically, according to the determination unit 30 of the present embodiment, based on the combination of the first index and the second index, the normal state where the driver's arousal level is suitable for driving operation and the driver's arousal level are: Although it is in a state suitable for driving operation, it is judged that there is a conflict state where the arousal level is decreasing and the driver resists the decrease in the arousal level, and an abnormal state where the driver's arousal level is not suitable for driving operation be able to. Furthermore, according to the determination unit 30 of the present embodiment, the driver resists a decrease in the arousal level based on the combination of the first index and the second index, although the arousal level is not suitable for driving operation. It is possible to determine an abnormal state that is in a conflict state and an abnormal state that is not in a conflict state in which the driver resists a reduction in arousal level.

ところで、従来は、覚醒度の低下した状態や、疲労が増大した状態においては、運転者の挙動の減少や、体動の減少が起こると報告されている(特開平10-272959号公報,特開2005-095408号公報)。これに対し、本願発明では、運転者の覚醒度が低下する過程において、運転者が覚醒度低下に抗い、葛藤することにより、運転者の挙動の増加、体動の増加が生じる点に着目し、この挙動を用いて運転者の覚醒度を判断する。つまり、本願発明によれば、単調な運転環境下において、覚醒度の低下を表す第1指標と、覚醒度の低下に対する葛藤を表す第2指標とを組み合わせて覚醒度を判断することにより、覚醒度低下を表す第1指標のみで覚醒度を判断する場合よりも、高い精度で覚醒度を判断することができる。具体的に、本実施形態において、単調な運転環境下において、覚醒度の低下を表す閉眼率(第1指標)と、覚醒度の低下に対する葛藤を表す頭部の挙動(第2指標)のとを組み合わせることで、目に関する情報(閉眼率)だけに頼らないため、閉眼率(第1指標)のみで覚醒度を判断する場合よりも、高い精度で覚醒度を判断することができる。また、目に関する情報(閉眼率)だけに頼らないため、眼鏡の影響により目が検出できない場面でも覚醒度を判断することができる。   By the way, conventionally, it has been reported that when the degree of arousal is low or when fatigue is increased, the driver's behavior decreases and the body motion decreases (Japanese Patent Laid-Open No. 10-272959, particularly No. 2005-095408). In contrast, the present invention focuses on the fact that in the process where the driver's arousal level decreases, the driver resists the arousal level and conflicts, resulting in an increase in the driver's behavior and an increase in body movement. This behavior is used to determine the driver's arousal level. In other words, according to the present invention, in a monotonous driving environment, the arousal level is determined by combining the first index that represents a decrease in the arousal level and the second index that represents a conflict with respect to the decrease in the arousal level. The arousal level can be determined with higher accuracy than when the arousal level is determined only by the first index representing the degree of decrease. Specifically, in this embodiment, in a monotonous driving environment, the closed eye rate (first index) indicating a decrease in arousal level and the behavior of the head (second index) indicating a conflict with the decrease in the arousal level. By combining the above, it is possible to determine the arousal level with higher accuracy than in the case of determining the arousal level based only on the closed eye rate (first index) because it does not depend only on the information about the eyes (the closed eye rate). In addition, since it does not depend only on the information about the eyes (eye closing rate), it is possible to determine the arousal level even in a scene where the eyes cannot be detected due to the influence of glasses.

具体的に、判断部30は運転者の閉眼率が第1判断基準以下であり、かつ運転者の頭部の挙動量が第2判断基準以下である場合は、運転者の覚醒度は正常と判断する。この場合、運転者の閉眼率は通常であり、覚醒度の低下過程に見られる葛藤も無いことから、運転者は高い覚醒状態にあると高い精度で判断することができる。このように、第1指標と第2指標との組み合わせることにより、高い精度で運転者の覚醒度を判断することができる。 Specifically, the determination unit 30 determines that the driver's arousal level is normal when the driver's eye closure rate is equal to or lower than the first determination criterion and the behavior amount of the driver's head is equal to or less than the second determination criterion. to decide. In this case, the driver's eye-closing rate is normal, and there is no conflict seen in the process of lowering the arousal level, so the driver can determine with high accuracy that the driver is in a high arousal state. Thus, by combining the first index and the second index, the driver's arousal level can be determined with high accuracy.

また、運転者の閉眼率が第1判断基準以下であり、かつ運転者の頭部の挙動量が第2判断基準よりも高い場合は、運転者の覚醒度は正常であるものの、運転者は葛藤状態にあり、運転者の覚醒度が低下する過程にあると判断する。この場合、運転者は、閉眼率においては通常状態にあるが、覚醒度の低下過程に見られる葛藤が見られるため、覚醒度が低下しつつある状態にあると判断することができる。言い換えると、覚醒度が現実に低下する(運転に適さない状態に陥る)前に、その兆候を予見することができる。このように、覚醒度の低下の兆候を予見することができれば、覚醒度が現実に低下する前にその旨を報知し、運転者の覚醒度の低下を防止することができる。また、覚醒度の低下の兆候を予見することができれば、運転支援装置600の動作起動のトリガとしても利用することができる。このように、第1指標と第2指標との組み合わせることにより、高い精度で、現実の運転者の覚醒度を具体的に判断することができる。 Further, when the driver's closed eye rate is equal to or lower than the first determination criterion and the behavior amount of the driver's head is higher than the second determination criterion, the driver's arousal level is normal, but the driver It is determined that the driver is in conflict and is in the process of reducing the driver's arousal level. In this case, although the driver is in the normal state in terms of the closed eye rate, the driver can determine that the degree of wakefulness is decreasing because of the conflict seen in the process of decreasing the degree of wakefulness. In other words, the signs can be foreseen before the arousal level actually decreases (falls into a state unsuitable for driving). Thus, if a sign of a decrease in arousal level can be foreseen, the fact can be notified before the awakening level actually decreases, and a decrease in the driver's arousal level can be prevented. Further, if a sign of a decrease in arousal level can be predicted, it can also be used as a trigger for starting the operation of the driving support device 600. Thus, by combining the first index and the second index, the actual driver's arousal level can be specifically determined with high accuracy.

また、判断部30は、運転者の閉眼率が第1判断基準よりも高い場合は、運転者の覚醒度は異常と判断する。この判断において、閉眼率は運転者の覚醒度の低下に応じて変化する指標であるため、閉眼率が第1判断基準よりも高い場合は運転者の覚醒度が低いと判断することにより、運転者の現実の覚醒度を高い精度で判断することができる。 In addition, the determination unit 30 determines that the driver's arousal level is abnormal when the driver's closed eye rate is higher than the first determination criterion. In this determination, the closed eye rate is an index that changes in accordance with a decrease in the driver's arousal level. Therefore, when the closed eye rate is higher than the first criterion, the driver's arousal level is determined to be low. It is possible to determine a person's actual arousal level with high accuracy.

さらに、判断部30は、運転者の閉眼率が第1判断基準よりも高く、かつ運転者の頭部の挙動量が第2判断基準以下である場合は、運転者の覚醒度は異常であり、運転者の葛藤が弱い第1異常状態にあると判断する。これにより、運転者の覚醒度が低下した状態のうち、さらに、運転者に眠気が生じている状態、又は運転者が眠いと感じている状態を判断することができる。 Further, when the driver's eye closure rate is higher than the first determination criterion and the behavior amount of the driver's head is equal to or less than the second determination criterion, the determination unit 30 indicates that the driver's arousal level is abnormal. It is determined that the driver is in a first abnormal state with a weak conflict. As a result, it is possible to determine a state in which the driver is drowsy or a state in which the driver feels sleepy, among the states in which the driver's arousal level is reduced.

さらにまた、判断部30は、運転者の閉眼率が第1判断基準よりも高く、かつ運転者の頭部の挙動量が第2判断基準以下である状態から第2判断基準よりも高い状態に遷移する場合は、運転者の覚醒度が第2異常状態にあると判断する。これにより、運転者の覚醒度が低下した状態のうち、さらに、運転者が浅い眠りに入った状態や、運転者の姿勢を保つ運動が低下し、覚醒度の低下に抗っている状態を判断することができる。 Furthermore, the determination unit 30 changes the state in which the driver's eye closure rate is higher than the first determination criterion and the behavior amount of the driver's head is equal to or lower than the second determination criterion to a state higher than the second determination criterion. When making a transition, it is determined that the driver's arousal level is in the second abnormal state. As a result, among the states in which the driver's arousal level has decreased, the state in which the driver has entered a light sleep, the state of maintaining the driver's posture has decreased, and the state in which the driver's awakening level has been resisted. Judgment can be made.

加えて、判断部30は、運転者の閉眼率が第1判断基準よりも高く、かつ運転者の頭部の挙動量が第2判断基準よりも高い状態から第2判断基準以下の状態に遷移する場合は、運転者の覚醒度が第2異常状態よりもさらに低く、運転者の葛藤が弱い第3異常状態にあると判断する。これにより、運転者の覚醒度が低下した状態のうち、さらに、運転者が深い眠りに入った状態や、運転者は姿勢を保つ運動が低下し、覚醒度の低下に抗う葛藤の意識も薄れた状態を判断することができる。 In addition, the determination unit 30 transitions from a state in which the driver's eye closure rate is higher than the first determination criterion and the behavior amount of the driver's head is higher than the second determination criterion to a state equal to or lower than the second determination criterion. When it does, it judges that it is in the 3rd abnormal state where a driver's arousal level is still lower than a 2nd abnormal state, and a driver's conflict is weak. As a result, among the states where the driver's arousal level has decreased, the driver's state of deep sleep, and the driver's movement to maintain posture will decrease, and the consciousness of the conflict against the decrease in the arousal level will also fade Can be judged.

このように、運転者の覚醒度の判断が高い精度で行うことができることにより、この情報を用いた運転支援のための報知情報の精度を高めることができるとともに、運転支援の動作精度を高めることができる。 As described above, the determination of the driver's arousal level can be performed with high accuracy, so that the accuracy of the notification information for driving support using this information can be improved and the operation accuracy of driving support can be increased. Can do.

さらに、運転者の覚醒度を具体的に判断できることにより、この情報を用いた運転支援のための報知情報の態様を多様にできるとともに、運転支援の動作をきめ細かく設定することができる。 Furthermore, by specifically determining the driver's arousal level, it is possible to diversify the manner of notification information for driving assistance using this information, and to finely set the driving assistance operation.

また、判断基準の設定に際し、道路情報に含まれる道路形状又は車両情報に含まれる操舵角に基づいて、車両が走行する走行区間が直進区間であるかカーブ区間であるかを判断するので、カーブ区間での頭部の挙動とカーブ区間外(直線区間)での頭部の挙動を分離して計測することができるため、走行区間に応じて判断基準を設定することができる。 Further, when setting the determination criteria, it is determined whether the traveling section in which the vehicle travels is a straight traveling section or a curved section based on the road shape included in the road information or the steering angle included in the vehicle information. Since the behavior of the head in the section and the behavior of the head outside the curve section (straight section) can be measured separately, it is possible to set a judgment criterion according to the traveling section.

また、道路形状、道路種別又は道路属性の何れか1つ以上を含む道路情報、操舵角情報、車速情報、アクセル開度情報、又はブレーキ情報の何れか1つ以上を含む車両情報、自車両周囲における他車両の存在の有無情報、又は自車両と他車両との距離情報の何れか1つ以上を含む車間距離情報から、単調区間を判断するため、単調区間を正確に判断することができる。単調区間を正確に判断することにより、運転者の覚醒度の低下が発生する走行区間を特定し、その単調区間における運転者の頭部の挙動に基づいて判断基準を設定できる。つまり、覚醒度の低下が発生し難い通常区間における運転者の頭部の挙動に基づいて判断基準を設定することを防止することができる。 Further, road information including any one or more of road shape, road type or road attribute, vehicle information including any one or more of steering angle information, vehicle speed information, accelerator opening information, or brake information, and surroundings of own vehicle Since the monotone section is determined from the inter-vehicle distance information including at least one of the presence / absence information of the presence of the other vehicle and the distance information between the host vehicle and the other vehicle, the monotone section can be accurately determined. By accurately determining the monotonous section, it is possible to identify a traveling section where a decrease in the driver's arousal level occurs, and to set a criterion based on the behavior of the driver's head in the monotonous section. That is, it is possible to prevent the determination standard from being set based on the behavior of the driver's head in the normal section in which the degree of arousal is unlikely to occur.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

すなわち、本明細書では、本発明に係る覚醒状態判断装置の一態様として、運転支援システム1000の一部を構成する覚醒状態判断システム100を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   That is, in this specification, the wakefulness determination system 100 constituting a part of the driving support system 1000 will be described as an example of the wakefulness determination device according to the present invention, but the present invention is not limited to this. It is not something.

また、本明細書では、覚醒状態判断装置の一態様として、頭部挙動検出手段の一例としての挙動検出部10と、判断基準設定手段の一例としての判断基準設定部20と、判断手段の一例としての判断部30を備える覚醒状態判断システム100を説明するが、これに限定されるものではない。   Further, in this specification, as one aspect of the arousal state determination device, the behavior detection unit 10 as an example of the head behavior detection unit, the determination criterion setting unit 20 as an example of the determination criterion setting unit, and an example of the determination unit Although the arousal state determination system 100 including the determination unit 30 as will be described, the present invention is not limited to this.

さらに、本明細書では、頭部基準位置特定部と頭部挙動量算出部とを有する頭部挙動検出手段を備える覚醒状態判断装置の一態様として、頭部基準位置特定機能121と、頭部挙動算出機能122とを有する第2指標検出部12を備える覚醒状態判断システム100を説明するが、これに限定されるものではない。   Furthermore, in the present specification, as one aspect of the arousal state determination device including a head behavior detection unit having a head reference position specification unit and a head behavior amount calculation unit, a head reference position specification function 121, The awake state determination system 100 including the second index detection unit 12 having the behavior calculation function 122 will be described, but is not limited thereto.

また、本明細書では、目部挙動検出手段をさらに備える覚醒状態判断装置の一態様として、第1指標検出部11をさらに備える覚醒状態判断システム100を説明するが、これに限定されるものではない。   Moreover, in this specification, although the wakefulness determination system 100 further provided with the 1st parameter | index detection part 11 is demonstrated as one aspect | mode of the wakefulness determination apparatus further provided with an eye part behavior detection means, it is not limited to this. Absent.

この本願発明に係る目部挙動検出手段は目領域特定部と閉眼判定部と閉眼率算出部とを備えるが、本明細書では、目領域特定部の一例としての目領域特定機能111と、閉眼判定部の一例としての閉眼判定機能112と、閉眼率算出部の一例としての閉眼率算出機能113とを有する第1指標検出部11を説明するが、これに限定されるものではない。   The eye behavior detecting unit according to the present invention includes an eye region specifying unit, an eye closing determining unit, and an eye closing rate calculating unit. In this specification, an eye region specifying function 111 as an example of an eye region specifying unit, Although the 1st index detection part 11 which has the closed eye determination function 112 as an example of a determination part and the closed eye rate calculation function 113 as an example of a closed eye rate calculation part is demonstrated, it is not limited to this.

さらに、本明細書では、本発明に係る運転者の頭部の挙動に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準(第2判断基準)を設定する判断基準設定手段の一例としての第2判断基準設定機能22を有する判断基準設定部20を備えた覚醒状態判断システム100を説明するが、これに限定されるものではない。   Further, in the present specification, the second determination as an example of the determination criterion setting means for setting the determination criterion (second determination criterion) of the driver's arousal level based on the behavior of the driver's head according to the present invention. Although the arousal state determination system 100 including the determination reference setting unit 20 having the reference setting function 22 will be described, the present invention is not limited to this.

同じく、本明細書では、本発明に係る運転者の閉眼率に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準(第1判断基準)を設定する判断基準設定手段の一例としての第1判断基準設定機能21を有する判断基準設定部20を備えた覚醒状態判断システム100を説明するが、これに限定されるものではない。   Similarly, in the present specification, the first determination criterion setting as an example of the determination criterion setting means for setting the determination criterion (first determination criterion) of the driver's arousal degree based on the driver's eye closure rate according to the present invention. Although the arousal state determination system 100 including the determination criterion setting unit 20 having the function 21 will be described, the present invention is not limited to this.

覚醒状態判断システム100を含む運転支援システム1000の機能ブロック図である。2 is a functional block diagram of a driving support system 1000 including an arousal state determination system 100. FIG. 運転支援システム1000に含まれる各構成の相互関係を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a mutual relationship between components included in a driving support system 1000. 目領域の映像信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the video signal of an eye area | region. 時刻tにおける基準位置(頭部重心座標)を座標(Hx, Hy)に対する水平方向の標準偏差と垂直方向の標準偏差である水平方向頭部挙動量Mxと垂直方向頭部挙動量Myを求める手法を説明するための図である。A method of obtaining a horizontal head behavior amount Mx and a vertical head behavior amount My that are a standard deviation in the horizontal direction and a standard deviation in the vertical direction with respect to the coordinates (Hx, Hy) with respect to the reference position (head center of gravity coordinates) at time t. It is a figure for demonstrating. 頭部挙動として求めた垂直方向の頭部重心座標(基準位置)の標準偏差の時系列データに基づいて判断基準を設定する手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of setting a judgment standard based on the time series data of the standard deviation of the head center-of-gravity coordinate (reference position) of the vertical direction calculated | required as head behavior. 頭部挙動として求めた水平方向の頭部重心座標(基準位置)の標準偏差の時系列データのうち、車両がカーブ区間に進入し、その直後の所定時間(学習時間)において検出された運転者の水平方向の頭部の標準偏差に基づいて判断基準を設定する手法を説明するための図である。Of the time series data of the standard deviation of the horizontal head center-of-gravity coordinates (reference position) obtained as head behavior, the driver detected in a predetermined time (learning time) immediately after the vehicle entered the curve section It is a figure for demonstrating the method of setting a judgment reference | standard based on the standard deviation of the horizontal head. 第1指標と第2指標の葛藤が無い場合の指標の経時的な変化(破線)と、葛藤が有る場合の指標の経時的な変化(実線)を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change (dashed line) when there is no conflict between the first index and the second index, and the time-dependent change (solid line) when there is a conflict. 第1指標(閉眼率)と第2指標(頭部の挙動)に基づいて運転者の覚醒度を判断する場合の判断マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the judgment map in the case of judging a driver | operator's arousal level based on a 1st parameter | index (eye-closing rate) and a 2nd parameter | index (behavior of a head). 第1指標(閉眼率)と第2指標(頭部の挙動)の経時的な変化と、運転者の覚醒度の経時的な変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a time-dependent change of a 1st parameter | index (eye-closing rate) and a 2nd parameter | index (behavior of a head), and a time-dependent change of a driver | operator's alertness. 本実施形態の覚醒状態判断システム100による、覚醒度の判断処理を説明するためのフローチャート図である。It is a flowchart for demonstrating the determination process of the arousal level by the arousal state determination system 100 of this embodiment. 閉眼率の算出処理を説明するためのフローチャート図である。It is a flowchart for demonstrating the calculation process of an eye-closing rate. 頭部の挙動量の算出処理を説明するためのフローチャート図である。It is a flowchart figure for demonstrating the calculation process of the behavior amount of a head. 判断基準の設定処理と、覚醒状態の判断処理を説明するためのフローチャート図である。It is a flowchart for demonstrating the determination reference setting process and the arousal state determination process.

符号の説明Explanation of symbols

1000…運転支援システム
100…覚醒状態判断システム
10…挙動検出部
11…第1指標検出部
111…目領域特定機能
112…閉眼判定機能
113…閉眼率算出機能
12…第2指標検出部
121…頭部基準位置特定機能
122…頭部挙動算出機能
20…判断基準設定部
21…第1判断基準設定機能
22…第2判断基準設定機能
23…単調区間検出部
231…カーブ区間検出部
24…通常区間検出部
30…判断部
200…ナビゲーション装置
300…車両コントローラ
400…車間距離測定装置
500…報知装置
600…運転支援装置600
700…カメラ
701…イメージセンサ
702…近赤外線照明
800…画像処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1000 ... Driving assistance system 100 ... Arousal state determination system 10 ... Behavior detection part 11 ... 1st parameter | index detection part 111 ... Eye area | region specific function 112 ... Eye-closed determination function 113 ... Eye-closed rate calculation function 12 ... 2nd parameter | index detection part 121 ... Head Part reference position specifying function 122 ... Head behavior calculation function 20 ... Judgment reference setting part 21 ... First judgment reference setting function 22 ... Second judgment reference setting function 23 ... Monotone section detection part 231 ... Curve section detection part 24 ... Normal section Detection unit
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Judgment part 200 ... Navigation apparatus 300 ... Vehicle controller 400 ... Inter-vehicle distance measurement apparatus 500 ... Notification apparatus 600 ... Driving assistance apparatus 600
700 ... Camera 701 ... Image sensor 702 ... Near-infrared illumination 800 ... Image processing apparatus

Claims (17)

運転者の撮像画像に基づいて、運転者の頭部の挙動を検出する頭部挙動検出手段と、
取得した道路情報、車両情報及び/又は車間距離情報とから判断した車両の運転が単調となる単調区間において検出された前記運転者の頭部の挙動に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準を設定する判断基準設定手段と、
前記設定された判断基準に従い、前記検出された運転者の頭部の挙動に基づいて、前記運転者の覚醒状態を判断する判断手段と、を有する覚醒状態判断装置。
Head behavior detecting means for detecting the behavior of the driver's head based on the driver's captured image;
Criteria for determining the driver's arousal level based on the behavior of the driver's head detected in the monotonous section where the driving of the vehicle is determined monotonically based on the acquired road information, vehicle information and / or inter-vehicle distance information A criterion setting means for setting
A wakefulness state determination device comprising: a determination unit that determines the wakefulness state of the driver based on the detected behavior of the head of the driver according to the set determination criterion.
請求項1に記載の覚醒状態判断装置において、
前記頭部挙動検出手段は、前記撮像画像に基づいて、前記運転者の頭部領域に含まれる基準位置を特定する頭部基準位置特定部と、
前記特定された基準位置に対する前記運転者の頭部の挙動量を算出する頭部挙動量算出部と、を有する覚醒状態判断装置。
In the awakening state determination apparatus according to claim 1,
The head behavior detecting means includes a head reference position specifying unit that specifies a reference position included in the driver's head region based on the captured image;
A wakefulness state determination device comprising: a head behavior amount calculation unit that calculates a behavior amount of the driver's head with respect to the specified reference position.
請求項2に記載の覚醒状態判断装置において、
前記頭部挙動量算出部は、前記基準位置に対する水平方向の運転者の頭部の挙動成分に基づいて前記運転者の頭部の挙動量を算出する覚醒状態判断装置。
In the wakefulness state determination device according to claim 2,
The head behavior amount calculation unit is a wakefulness state determination device that calculates a behavior amount of the driver's head based on a behavior component of the driver's head in a horizontal direction with respect to the reference position.
請求項3に記載の覚醒状態判断装置において、
前記判断基準設定部は、取得した道路情報、車両情報及び/又は車間距離情報に基づいて、車両の走行区間が単調区間以外の通常区間から単調区間に遷移した後に、車両が所定のカーブ区間を走行する場合を判断し、当該カーブ区間の走行開始後の所定時間内に検出された運転者の水平方向の頭部の挙動に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準を設定し、
前記判断手段は、前記頭部挙動検出手段により検出された運転者の頭部の水平方向の挙動が前記判断基準以上である場合は前記運転者の覚醒度合いが低いと判断し、前記頭部挙動検出手段により検出された運転者の頭部の水平方向の挙動が前記判断基準よりも低い場合は前記運転者の覚醒度合いが高いと判断する覚醒状態判断装置。
In the wakefulness state determination device according to claim 3,
Based on the acquired road information, vehicle information, and / or inter-vehicle distance information, the determination criterion setting unit determines whether the vehicle has a predetermined curve section after the vehicle travel section transitions from a normal section other than the monotonous section to a monotonous section. Judgment of the case of traveling, based on the behavior of the driver's horizontal head detected within a predetermined time after the start of traveling of the curve section, to set a criterion for determining the driver's arousal level,
The determination means determines that the driver's arousal level is low when the horizontal behavior of the driver's head detected by the head behavior detection means is equal to or greater than the determination criterion, and the head behavior An arousal state determination device that determines that the degree of arousal of the driver is high when the horizontal behavior of the driver's head detected by the detection means is lower than the determination criterion.
請求項2〜4の何れか一項に記載の覚醒状態判断装置において、
前記頭部挙動観測部は、前記基準位置に対する垂直方向の運転者の頭部の挙動成分に基づいて前記運転者の頭部の挙動量を算出する覚醒状態判断装置。
In the wakefulness determination apparatus as described in any one of Claims 2-4,
The head behavior observation unit is a wakefulness state determination device that calculates a behavior amount of the driver's head based on a behavior component of the driver's head perpendicular to the reference position.
請求項5に記載の覚醒状態判断装置において、
前記判断基準設定部は、取得した道路情報、車両情報及び/又は車間距離情報に基づいて、車両の走行区間が単調区間以外の通常区間から単調区間に遷移する場合を判断し、当該単調区間に遷移した後の所定時間内に検出された運転者の垂直方向の頭部の挙動に基づいて、運転者の覚醒度合いの判断基準を設定し、
前記判断手段は、前記頭部挙動検出手段により検出された運転者の頭部の垂直方向の挙動が前記判断基準以上である場合は前記運転者の覚醒度合いが低いと判断し、前記頭部挙動検出手段により検出された運転者の頭部の垂直方向の挙動が前記判断基準よりも低い場合は前記運転者の覚醒度合いが高いと判断する覚醒状態判断装置。
In the wakefulness state determination device according to claim 5,
The determination criterion setting unit determines, based on the acquired road information, vehicle information, and / or inter-vehicle distance information, a case where the traveling section of the vehicle transitions from a normal section other than the monotonous section to a monotonic section, and Based on the behavior of the driver's vertical head detected within a predetermined time after the transition, set a criterion for determining the driver's arousal level,
The determination means determines that the driver's arousal level is low when the vertical behavior of the driver's head detected by the head behavior detection means is equal to or greater than the determination criterion, and the head behavior An arousal state determination device that determines that the degree of arousal of the driver is high when the vertical behavior of the driver's head detected by the detection means is lower than the determination criterion.
請求項1〜6の何れか一項に記載の覚醒状態判断装置において、
運転者の撮像画像に基づいて、運転者の顔に含まれる目領域の挙動を検出する目部挙動検出手段をさらに備え、
前記目部挙動検出手段は、前記撮像画像に基づいて、前記運転者の顔のうち目の開閉動作に関わる目領域を特定する目領域特定部と、
前記特定された目領域の撮像画像に基づいて、前記運転者の閉眼状態を判定する閉眼判定部と、
前記閉眼判定部の判定結果に基づいて、前記運転者の閉眼率を算出する閉眼率算出部と、を有する覚醒状態判断装置。
In the wakefulness determination apparatus as described in any one of Claims 1-6,
Further comprising eye behavior detection means for detecting the behavior of the eye region included in the driver's face based on the driver's captured image,
The eye behavior detecting means, based on the captured image, an eye region specifying unit that specifies an eye region related to an eye opening / closing operation of the driver's face;
Based on the captured image of the specified eye region, the closed eye determination unit that determines the closed eye state of the driver;
A wakefulness state determination device comprising: an eye closure rate calculation unit that calculates an eye closure rate of the driver based on a determination result of the eye closure determination unit.
請求項7に記載の覚醒状態判断装置において、
前記判断基準設定部は、取得した道路情報及び/又は車両情報とから求めた車両の運転が単調となる単調区間における前記運転者の閉眼率に基づいて、運転者の覚醒度合いに関する第1判断基準を設定するとともに、取得した道路情報、車両情報及び/又は車間距離情報から求めた車両の運転が単調となる単調区間における前記運転者の頭部の挙動量に基づいて、運転者の覚醒度合いに関する第2判断基準を設定し、
前記判断手段は、前記運転者の閉眼率及び前記運転者の頭部の挙動量と、前記設定された第1判断基準及び第2判断基準とを用いて前記運転者の覚醒状態を判断する覚醒状態判断装置。
In the awakening state determination apparatus according to claim 7,
The determination criterion setting unit is configured to determine a first determination criterion related to a driver's arousal level based on the driver's closed eye rate in a monotonous section in which driving of the vehicle is monotonous obtained from the acquired road information and / or vehicle information. And the degree of arousal of the driver based on the behavior amount of the driver's head in a monotonous section where the driving of the vehicle is monotonous obtained from the acquired road information, vehicle information and / or inter-vehicle distance information. Set the second criteria,
The determination means determines the driver's arousal state using the driver's eye-closing rate and the driver's head behavior amount, and the set first determination criterion and second determination criterion. State judgment device.
請求項8に記載の覚醒状態判断装置において、
前記判断手段は、前記運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が前記第1判断基準以下であり、かつ前記運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の頭部の挙動量が前記第2判断基準以下である場合は、前記運転者の覚醒度は正常と判断する覚醒状態判断装置。
In the wakefulness state determination device according to claim 8,
The determination means includes a driver's head whose eye closure rate detected based on the driver's captured image is equal to or lower than the first determination criterion, and detected based on the driver's captured image. A wakefulness determination device that determines that the driver's wakefulness is normal when the behavior amount of the vehicle is below the second determination criterion.
請求項8又は9に記載の覚醒状態判断装置において、
前記運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が前記第1判断基準以下であり、かつ前記運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の頭部の挙動量が前記第2判断基準よりも高い場合は、前記運転者の覚醒度は正常であるものの、当該運転者は葛藤状態にあり、当該運転者の覚醒度が低下する過程にあると判断する覚醒状態判断装置。
In the wakefulness state determination device according to claim 8 or 9,
The driver's closed eye rate detected based on the driver's captured image is less than or equal to the first criterion, and the behavior amount of the driver's head detected based on the driver's captured image is When higher than the second determination criterion, the driver's arousal level is normal, but the driver is in a conflict state and determines that the driver's arousal level is in the process of decreasing. .
請求項8〜10の何れか一項に記載の覚醒状態判断装置において、
前記判断手段は、前記運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が前記第1判断基準よりも高い場合は、前記運転者の覚醒度は異常と判断する覚醒状態判断装置。
In the wakefulness determination apparatus as described in any one of Claims 8-10,
The determination means is an awakening state determination device that determines that the driver's arousal level is abnormal when the driver's closed eye rate detected based on the captured image of the driver is higher than the first determination criterion.
請求項11に記載の覚醒状態判断装置において、
前記判断手段は、前記運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が前記第1判断基準よりも高く、かつ前記運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の頭部の挙動量が前記第2判断基準以下である場合は、前記運転者が眠いと感じる弱い第1異常状態であると判断する覚醒状態判断装置。
In the wakefulness state determination device according to claim 11,
The determination means includes a driver's head detected by the driver's closed eye rate based on the driver's captured image that is higher than the first determination criterion and based on the driver's captured image. A waking state determination device that determines that the driver is in a weak first abnormal state that the driver feels drowsy when the behavior amount is less than or equal to the second determination criterion.
請求項11に記載の覚醒状態判断装置において、
前記判断手段は、前記運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が前記第1判断基準よりも高く、かつ前記運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の頭部の挙動量が前記第2判断基準以下である状態から前記第2判断基準よりも高い状態に遷移する場合は、前記運転者が浅い眠りに入る第2異常状態であると判断する覚醒状態判断装置。
In the wakefulness state determination device according to claim 11,
The determination means includes a driver's head detected by the driver's closed eye rate based on the driver's captured image that is higher than the first determination criterion and based on the driver's captured image. An awakening state determination device that determines that the driver is in a second abnormal state in which the driver enters a light sleep when transitioning from a state where the behavior amount of the vehicle is less than or equal to the second determination criterion to a state higher than the second determination criterion .
請求項11に記載の覚醒状態判断装置において、
前記判断手段は、前記運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の閉眼率が前記第1判断基準よりも高く、かつ前記運転者の撮像画像に基づいて検出された運転者の頭部の挙動量が前記第2判断基準よりも高い状態から前記第2判断基準以下の状態に遷移する場合は、前記運転者が深い眠りに入る第3異常状態であると判断する覚醒状態判断装置。
In the wakefulness state determination device according to claim 11,
The determination means includes a driver's head detected by the driver's closed eye rate based on the driver's captured image that is higher than the first determination criterion and based on the driver's captured image. An awakening state determination device that determines that the driver is in a third abnormal state in which the driver enters deep sleep when the behavior amount of the vehicle transitions from a state higher than the second determination criterion to a state equal to or lower than the second determination criterion.
請求項1〜14の何れか一項に記載の覚醒状態判断装置において、
前記判断基準設定手段は、前記道路情報に含まれる道路形状又は前記車両情報に含まれる操舵角に基づいて、前記車両が走行する走行区間が直進区間であるかカーブ区間であるかを判断する機能を有する覚醒状態判断装置。
In the awake state determination apparatus as described in any one of Claims 1-14,
The determination criterion setting means determines whether the travel section in which the vehicle travels is a straight section or a curve section based on a road shape included in the road information or a steering angle included in the vehicle information. A wakefulness state determination device.
請求項1〜15の何れか一項に記載の覚醒状態判断装置において、
前記道路情報は道路形状、道路種別又は道路属性の何れか1つ以上を含み、前記車両情報は操舵角情報、車速情報、アクセル開度情報、又はブレーキ情報の何れか1つ以上を含み、車間距離情報は自車両周囲における他車両の存在の有無情報、又は自車両と他車両との距離情報の何れか1つ以上を含む覚醒状態判断装置。
In the wakefulness determination apparatus as described in any one of Claims 1-15,
The road information includes any one or more of road shape, road type, or road attribute, and the vehicle information includes any one or more of steering angle information, vehicle speed information, accelerator opening information, or brake information. The distance information is an awakening state determination device including any one or more of presence / absence information on the presence of another vehicle around the host vehicle or distance information between the host vehicle and the other vehicle.
運転者の撮像画像から運転者の頭部の挙動を検出し、
取得した道路情報、車両情報及び/又は車間距離情報とから車両の運転が単調となる単調区間を求め、当該単調区間において検出された前記運転者の頭部の挙動に基づいて運転者の覚醒度を判断するための判断基準を設定し、
前記設定された判断基準に従い、前記検出された運転者の頭部の挙動に基づいて、前記運転者の覚醒状態を判断する覚醒状態判断方法。
Detect the behavior of the driver's head from the captured image of the driver,
Based on the acquired road information, vehicle information and / or inter-vehicle distance information, a monotonous section where the driving of the vehicle is monotonous is obtained, and the driver's arousal level based on the behavior of the driver's head detected in the monotonic section Set the criteria for judging
An arousal state determination method for determining the arousal state of the driver based on the detected behavior of the head of the driver according to the set determination criterion.
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