JP2012000280A - Brain wave estimating device, brain wave estimation method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、脳波推定装置、脳波推定方法及びプログラムに係り、詳細には、車両運転時の脳波計測において、運転行動に伴う頸部筋電位の信号成分を脳波データから除去する運転時の脳波推定装置及び脳波推定方法に関する。 The present invention relates to an electroencephalogram estimation apparatus, an electroencephalogram estimation method, and a program, and more specifically, in an electroencephalogram measurement during driving of a vehicle, an electroencephalogram estimation during driving that removes a signal component of cervical myoelectric potential accompanying driving behavior from electroencephalogram data. The present invention relates to an apparatus and an electroencephalogram estimation method.
特許文献1には、運動に関連して変化する脳電位の信号成分を脳波データから取り出して、脳運動機能の解析診断を行う脳運動機能解析診断方法及び装置が記載されている。特許文献1記載の脳運動機能解析診断方法は、運動に関連して変化する脳電位変化が周波数の変化として検出しやすくなることに着目し、脳波データ中に埋没している運動関連脳電位の微小な信号成分を、ウェーブレット変換により、周波数分布の時間変化の形で容易に計測できるようにする。
図1は、特許文献1に記載の脳運動機能解析診断方法を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a brain motor function analysis and diagnosis method described in
図1に示すように、被験者であるヒトの頭皮から取得された脳電位のデジタルデータと、眼球電位のデジタルデータ、耳朶電位のデジタルデータ、皮膚から取得された筋電位のデジタルデータは、それぞれタイムマーカとともに一旦ファイル記憶装置21に格納される。
As shown in FIG. 1, digital data of brain potential acquired from the human scalp as a subject, digital data of eyeball potential, digital data of earlobe potential, and digital data of myoelectric potential acquired from the skin are time data. It is once stored in the
加算平均処理部22は、ファイル記憶装置21から脳電位デジタルデータの複数波形分を読み出して、加算平均処理する。加算平均された脳電位デジタルデータは、ウェーブレット変換処理部23においてウェーブレット変換される。
The addition
ダイナミックスペクトラム生成処理部24は、ウェーブレット変換結果からダイナミックスペクトラムを生成し、ファイル記憶装置25に格納する。
The dynamic spectrum
一方、脳電位と同時に皮膚から取得された眼球電位のデジタルデータ、耳朶電位のデジタルデータ、筋電位のデジタルデータは、それぞれウェーブレット変換処理部26でウェーブレット変換される。
On the other hand, the eyeball potential digital data, earlobe potential digital data, and myoelectric potential digital data acquired from the skin simultaneously with the brain potential are each wavelet transformed by the wavelet
ダイナミックスペクトラム生成処理部27は、それぞれのウェーブレット変換結果からダイナミックスペクトラムを生成し、ファイル記憶装置25に格納する。
The dynamic spectrum
変化生起時間検出処理部28は、運動の開始に伴って生起される筋電位の変化がパルス性であり、広帯域の周波数が含まれることから、ダイナミックスペクトラム上で広帯域の周波数成分の同時的変化を検出して、その時間位置を基準時間として出力する。
The change occurrence time
脳運動機能解析処理部29は、その基準時間に基づいて脳電位のダイナミックスペクトラムを解析し、運動関連脳電位を同定する。
The brain motor function
特許文献1記載の脳波推定装置は、運動に関連して変化する脳電位の信号成分を脳波データから取り出すために、筋電位測定用の電極を直接頸部に付着して、取得される筋電位データから運動開始時間を検出している。計測した脳波データに含まれるノイズの多くが頸部を動かすことによって発生する頸部筋電位であり、この頸部筋電位を精確に計測することが、脳波データの計測精度向上につながる。
The electroencephalogram estimation apparatus described in
しかしながら、運転中の脳波計測において頭部の皮膚に電極を付着させて計測を行うので、頸部を動かすことにより発生する筋電位が脳波データの計測に与える影響が大きい。すなわち、運転中は目視確認等の頸部を動かした安全確認行動により安定して脳波計測することが困難であり、また、運転者が安全確認行動を頻繁に行うため頸部へ電極を付着して計測することが困難であるという課題を有していた。 However, since electroencephalogram measurement during driving is performed by attaching electrodes to the skin of the head, the myoelectric potential generated by moving the neck portion has a great influence on the electroencephalogram data measurement. That is, during driving, it is difficult to stably measure the electroencephalogram due to safety confirmation actions such as visual confirmation that moved the neck, and because the driver frequently performs safety confirmation actions, electrodes are attached to the neck. Therefore, it was difficult to measure.
本発明の目的は、頸部へ電極を付着することなく頸部筋電位を推定して、推定した頸部筋電位をノイズ成分として脳波データから除去する脳波推定装置、脳波推定方法及びプログラムを提供することである。 An object of the present invention is to provide an electroencephalogram estimation apparatus, an electroencephalogram estimation method, and a program for estimating a cervical myoelectric potential without attaching an electrode to the cervix and removing the estimated cervical myoelectric potential from the electroencephalogram data as a noise component It is to be.
本発明の脳波推定装置は、脳波を計測する脳波計測部と、顔向き角度を計測する顔向き計測部と、前記顔向き計測部により計測した顔向き角度に応じて頸部筋電位を推定する頸部筋電位推定部と、前記脳波計測部により計測した脳波データから前記頸部筋電位推定部により推定した頸部筋電位をノイズ成分として除去する脳波信号処理部と、を備える構成を採る。 An electroencephalogram estimation apparatus according to the present invention estimates a cervical myoelectric potential in accordance with an electroencephalogram measurement unit that measures an electroencephalogram, a face orientation measurement unit that measures a face orientation angle, and a face orientation angle measured by the face orientation measurement unit. A configuration is provided that includes a cervical myoelectric potential estimation unit and an electroencephalogram signal processing unit that removes the cervical myoelectric potential estimated by the cervical myoelectric potential estimation unit from the electroencephalogram data measured by the electroencephalogram measurement unit as a noise component.
本発明の脳波推定方法は、脳波を計測するステップと、顔向き角度を計測するステップと、計測した前記顔向き角度に応じて頸部筋電位を推定する頸部筋電位推定ステップと、計測した前記脳波データから推定した前記頸部筋電位をノイズ成分として除去するステップとを有する。 The method of estimating an electroencephalogram according to the present invention includes a step of measuring an electroencephalogram, a step of measuring a face orientation angle, a cervical myoelectric potential estimation step of estimating a cervical myoelectric potential according to the measured face orientation angle, Removing the cervical myoelectric potential estimated from the electroencephalogram data as a noise component.
また他の観点から、本発明は、上記脳波推定方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。 From another viewpoint, the present invention is a program for causing a computer to execute each step of the above-described electroencephalogram estimation method.
本発明によれば、頸部へ電極を付着することなく頸部筋電位を推定して、推定した頸部筋電位をノイズ成分として脳波データから除去することができる。頸部筋電位を直接計測することなく、運転中の運転行動が直接影響する頸部筋電位を脳波データから除去することで、運転中の脳波計測を行うことができる。 According to the present invention, a cervical myoelectric potential can be estimated without attaching an electrode to the cervix, and the estimated cervical myoelectric potential can be removed from the electroencephalogram data as a noise component. Without directly measuring the cervical myoelectric potential, it is possible to measure the electroencephalogram during driving by removing the cervical myoelectric potential directly affected by driving behavior during driving from the electroencephalogram data.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態)
図2は、本発明の一実施の形態に係る脳波推定装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、車両運転時の脳波計測において、運転行動に伴う頸部筋電位の信号成分を脳波データから除去する脳波推定装置に適用した例である。
(Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the electroencephalogram estimation apparatus according to one embodiment of the present invention. The present embodiment is an example applied to an electroencephalogram estimation apparatus that removes a signal component of cervical myoelectric potential associated with driving behavior from electroencephalogram data in electroencephalogram measurement during vehicle driving.
図2に示すように、脳波推定装置100は、エンジン動作判定部110、脳波計測部120、顔向き計測部130、頸部筋電位蓄積部140、頸部筋電位推定部150、及び脳波信号処理部160を備える。
2, the
脳波推定装置100は、頸部筋電位を直接計測することなく、運転中の運転行動が直接影響する頸部筋電位成分を脳波データから除去する。
The
エンジン動作判定部110は、車両のエンジンが始動しているか否かを判定する。
The engine
脳波計測部120は、脳波を計測する。
The
顔向き計測部130は、運転者の顔向き角度を計測する。運転者の顔の向きの算出方法は、例えば非特許文献1に記載の適応的拡散制御を伴うパーティクルフィルタを用いた画像解析による頭部姿勢算出方法がある。運転者の顔の向きの算出方法の詳細については、図3により後述する。
The face
頸部筋電位蓄積部140は、顔向き計測部130で計測した顔向き角度と脳波計測部130で計測した脳波データとを対応付けて頸部筋電位データとして蓄積する。
The cervical myoelectric
頸部筋電位推定部150は、予め顔向き計測部130で計測した顔向き角度と脳波計測部120で計測した脳波データを対応付けて頸部筋電位蓄積部140へ蓄積し、顔向き計測部130で計測した顔向き角度に応じて頸部筋電位を推定する。詳細には、頸部筋電位推定部150は、エンジン動作判定部110で車両のエンジンが始動していないと判定した場合には顔向き計測部130で計測した顔向き角度と脳波データを対応付けて頸部筋電位蓄積部140へ蓄積し、エンジンが始動していると判定した場合には顔向き計測部130で計測した顔向き角度に応じて頸部筋電位を推定する。
The cervical myoelectric
脳波信号処理部160は、脳波計測部120で計測した脳波データから頸部筋電位推定部150で推定した頸部筋電位をノイズ成分として除去する。詳細には、脳波信号処理部160は、エンジン動作判定部110で車両のエンジンが始動していると判定した場合に脳波計測部120で計測した脳波データから頸部筋電位推定部150で推定した頸部筋電位をノイズ成分として除去する。
The electroencephalogram
図3は、上記顔向き計測部130の構成の一例を示す図であり、適応的拡散制御を伴うパーティクルフィルタを用いた頭部姿勢算出方法の構成を示す。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the face
本実施の形態では、運転席前方に設置した2台のカメラからの入力画像を基に頭部の3次元的な姿勢を推定する。 In this embodiment, the three-dimensional posture of the head is estimated based on input images from two cameras installed in front of the driver's seat.
図3に示すように、顔向き計測部130は、ユーザの頭部の3次元モデルを自動的に獲得する初期化部131と、パーティクルフィルタから頭部姿勢を追跡する追跡部132とを備える。
As shown in FIG. 3, the face
追跡部132は、パーティクルフィルタの頭部動作モデルにおける仮説の拡散を適応的に制御する。ユーザの頭部が静止している場合の推定精度を高く維持すると共に、ユーザが突発的に動作する場合の追従性にも強いという特性があることから、運転者の顔向きを算出するものとして適している。
The
前記非特許文献1に記載の画像解析による頭部姿勢算出方法では、頭部の3次元的な姿勢を推定することができる。本実施の形態における頸部筋電位推定方法では、頭部の中心軸に対する横方向の角度に応じて脳波出力に変化が見られるため、顔向き計測部130では頭部の中心軸に対する横方向の角度を算出する。
In the head posture calculation method based on image analysis described in
また、運転者の顔の向きを頭部の中心軸から横方向へ角度(0度〜±40度)移動した時の脳波データを計測する代わりに、顔向き計測部130は、ルームミラー・サイドミラーの位置等、車室内の固定目標物を予め設定し、その目標物方向へ運転者の顔の向きが移動したことを検出し、その時の脳波データと顔向き角度を関連付けて頸部筋電位蓄積部140に蓄積してもよい。
Further, instead of measuring the electroencephalogram data when the driver's face direction is moved laterally from the central axis of the head by an angle (0 ° to ± 40 °), the face
以下、上述のように構成された脳波推定装置100の動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the
脳波推定装置100は、運転前と運転中の状態でかかる構成による処理内容が異なり、運転前は計測した脳波データを運転者の顔向き角度に対応付けて蓄積する処理を行い、運転中は顔向き角度に対応した頸部筋電位を推定し、脳波データから頸部筋電位を除去する処理を行う。このため、本実施の形態では、エンジン動作判定部110が運転者の状態判定を行う。
The
図4は、脳波推定装置100の運転時の脳波推定方法の処理を示すフローチャートである。図中、Sはフローの各ステップを示す。
FIG. 4 is a flowchart showing the process of the electroencephalogram estimation method when the
ステップS1からステップS4では、運転前の安静な状態で計測した脳波データを運転者の顔向き角度に対応付けて蓄積する処理を行う。 In steps S1 to S4, a process of accumulating the electroencephalogram data measured in a quiet state before driving in association with the driver's face orientation angle is performed.
ステップS11からステップS15では、運転中の顔向き角度に対応した頸部筋電位を推定し、脳波データから頸部筋電位を除去する処理を行う。 In steps S11 to S15, a cervical myoelectric potential corresponding to the face orientation angle during driving is estimated, and a process of removing the cervical myoelectric potential from the electroencephalogram data is performed.
まず、運転前の運転者が安静な状態で顔の向きを頭部の中心軸から横方向へ角度(0度〜±40度)移動した時の脳波データを計測する。車両のエンジン始動前の運転者が安静な状態での脳波データを計測するために、エンジン動作判定部110は、車両のエンジンが始動しているか否かを判定する。
First, the electroencephalogram data is measured when the driver before driving moves his / her face from the central axis of the head in the lateral direction by an angle (0 ° to ± 40 °) in a resting state. In order to measure the electroencephalogram data when the driver before starting the engine of the vehicle is in a resting state, the engine
エンジン動作判定部110でエンジンが始動していないと判定した場合に、顔向き計測部130は、運転者が顔の向きを移動したときの顔向き角度を計測し、脳波計測部120は脳波を計測する。
When the engine
次いで、頸部筋電位推定部150は、顔向き計測部130にて計測した顔向き角度と、脳波計測部120にて計測した脳波データを関連付け、頸部筋電位蓄積部140へ蓄積する。運転者の顔向き角度が頸部筋電位に相関があることに着眼し、運転前の安静な状態で計測した脳波データを運転者の顔向き角度と対応付け、頸部筋電位して蓄積する。以上の処理を、車両のエンジンが始動するまでの間繰り返す。
Next, the cervical myoelectric
次いで、運転中の運転者の脳波データを計測する。エンジン動作判定部110は、車両のエンジンが始動しているか否かを判定する。
Next, the electroencephalogram data of the driving driver is measured. The engine
エンジン動作判定部110でエンジンが始動していると判定した場合に、顔向き計測部130は、運転者が顔の向きを移動したときの顔向き角度を計測し、脳波計測部120は脳波を計測する。
When the engine
次いで、頸部筋電位推定部150は、頸部筋電位蓄積部140を利用して、前記顔向き計測部130で計測された顔向き角度から頸部筋電位を推定する。脳波信号処理部160は、脳波計測部120で計測した脳波データから前記頸部筋電位推定部150により推定した頸部筋電位を除去し、運転中の頸部筋電位を除去した脳波データを推定する。
Next, the cervical myoelectric
次いで、エンジン動作判定部110は、車両のエンジンが終動しているか否かを判定する。エンジン動作判定部110でエンジンが終動と判定した場合には、本処理フローを終了する。
Next, the engine
[運転前の運転者が安静な状態の処理]
次に、運転前の安静な状態での脳波計測方法の処理フローを詳細に説明する。
[Processing when the driver is resting before driving]
Next, the processing flow of the electroencephalogram measurement method in a resting state before driving will be described in detail.
まず、ステップS1からステップS4において、運転前の安静な状態で顔向き角度に対応した脳波データを計測し、運転中の頸部筋電位として蓄積する処理を説明する。 First, in steps S1 to S4, a description will be given of a process of measuring brain wave data corresponding to the face orientation angle in a resting state before driving and accumulating it as cervical myoelectric potential during driving.
ステップS1において、エンジン動作判定部110は、車両のエンジンが始動しているか否かを判定する。エンジン動作判定部110でエンジンが始動していないと判定した場合に、ステップS2へ進む。
In step S1, the engine
ステップS2において、顔向き計測部130は、運転者の顔の向きを頭部の中心軸から横方向の角度で算出する。運転者の顔の向きの算出方法は、図3により説明した。
In step S <b> 2, the face
ステップS3において、脳波計測部120は、頭部に電極を付着させて脳波を計測する。計測時間は約30秒間、顔の向きを頭部の中心軸から横方向へ角度−40度から40度まで10度単位で固定、静止させた状態で計測を行う。
In step S3, the
ステップS4において、頸部筋電位推定部150は、脳波計測部120にて計測した時系列の脳波データにフーリエ変換(FFT)を行い、周波数成分を抽出する。これを頸部筋電位の周波数成分とし、顔向き計測部130にて計測した顔向き角度とを対応付けて頸部筋電位蓄積部140へ蓄積する。
In step S4, the cervical myoelectric
図5は、頸部筋電位蓄積部140のデータ構造を示す図、図6は、頸部筋電位蓄積部140の頸部筋電位例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a data structure of the cervical myoelectric
図5に示すように、頸部筋電位蓄積部140は、顔向き角度、データ個数、計測時刻、頸部筋電位格納アドレス、頸部筋電位データ個数、のデータ項目より構成されている。また、図6に示すように、頸部筋電位は、周波数、パワーのデータ項目より構成されている。顔向き角度は、−40度から40度まで10度単位で格納し、また、頸部筋電位の周波数は、0.1Hzから45Hzまで、0.1Hz単位で格納する。
As shown in FIG. 5, the cervical myoelectric
例えば、顔向き計測部130において顔向き角度30度とした場合、筋電位推定部150は、脳波計測部120により計測した脳波データにフーリエ変換(FFT)を行い、脳波データの周波数成分を抽出する。筋電位推定部150は、抽出した脳波データの周波数成分を頸部筋電位蓄積部140の頸部筋電位へ0.1Hzから45Hzまで0.1Hz単位で格納し、顔向き角度30度における計測時刻と、頸部筋電位の格納アドレスと、頸部筋電位データ個数を格納し、データ個数を+1加算する処理を行う。
For example, when the face orientation angle is set to 30 degrees in the face
ステップS4で頸部筋電位推定部150の頸部筋電位蓄積部140格納処理が終わった場合、ステップS1に戻り、エンジン始動前はステップS1からステップS4までの処理を繰り返す。
When the storage process of the cervical myoelectric
[運転時の脳波推定方法の処理]
次に、運転時の脳波推定方法の処理フローを詳細に説明する。
[Processing of EEG estimation method during driving]
Next, the processing flow of the brain wave estimation method during driving will be described in detail.
エンジンが始動した場合、ステップS11に移行する。 When the engine is started, the process proceeds to step S11.
ステップS11の処理では、ステップS2と同様の顔向き計測処理を行い、ステップS12の処理では、ステップS3と同様の脳波計測処理を行う。 In the process of step S11, the same face orientation measurement process as in step S2 is performed, and in the process of step S12, the same electroencephalogram measurement process as in step S3 is performed.
ステップS13において、頸部筋電位推定部150は、脳波計測部120で計測した脳波データの周波数成分を抽出する処理と、頸部筋電位蓄積部140を用いて頸部筋電位を推定する処理を行う。
In step S <b> 13, the cervical myoelectric
例えば、顔向き計測部130が顔向き角度30度と計測した場合、頸部筋電位推定部150は、脳波計測部120で計測された運転中の脳波データにフーリエ変換(FFT)を行い周波数成分を抽出する。また、頸部筋電位推定部150は、頸部筋電位蓄積部140の顔向き角度30度における頸部筋電位格納アドレス、データ個数を参照し、頸部筋電位の周波数と、パワーをデータ個数分抽出する。これを顔向き角度30度における頸部筋電位として推定し、脳波信号処理部160へ渡す処理を行う。
For example, when the face
ステップS14において、脳波信号処理部160は、運転中の頸部筋電位をノイズ成分として除去した脳波データを推定する処理を行う。
In step S14, the electroencephalogram
図7は、運転者の顔向き角度を頭部の中心軸から右方向へ30度移動したときの脳波周波数解析例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating an electroencephalogram frequency analysis example when the driver's face angle is moved 30 degrees to the right from the central axis of the head.
図7は、運転者の顔向き角度を右方向へ30度移動したときの脳波周波数解析例であり、図7を参照して、運転中の脳波波形の中から頸部筋電位を除去する方法について説明する。 FIG. 7 is an example of electroencephalogram frequency analysis when the driver's face orientation angle is moved 30 degrees to the right. A method of removing cervical myoelectric potential from the electroencephalogram waveform during driving with reference to FIG. Will be described.
脳波信号処理部160は、頸部筋電位推定部150で得られた脳波データの周波数成分と頸部筋電位の2つを入力とする。頸部筋電位は、運転者の顔向き角度に応じて変化するものである。例えば、運転者が顔向き角度を右方向へ30度移動した場合、顔向き計測部130は、運転者の顔向き角度が30度であることを検出し、頸部筋電位推定部150は、顔向き角度30度に対応した頸部筋電位データを頸部筋電位として推定する。
The electroencephalogram
脳波信号処理部160は、所望の脳波データに対して頸部筋電位を除去する処理を行う。例えば、β波(13〜20Hz)を所望の脳波データとして抽出し運転者の覚醒状態を検出する場合は、前記図5において、周波数が13〜20Hzまでの範囲の脳波の周波数成分波形(A)及び、顔向き角度30度における頸部筋電位推定波形(B)を脳波信号処理部160における入力波形とし、(A)−(B)の波形を顔向き角度30度におけるβ波波形として分析を行い、運転者の覚醒状態を出力とする。
The electroencephalogram
ステップS15において、エンジン動作判定部110は、車両のエンジンが終動しているか否かを判定する。エンジンが終動していない場合はステップS11へ戻り、ステップS11からステップS14までの処理を繰り返す。エンジンが終動している場合は、本処理フローを終了する。
In step S15, the engine
上述の処理フローでは、ステップS13で顔向き角度に対応した頸部筋電位が蓄積されている場合を説明したが、顔向き角度に対応した頸部筋電位が蓄積されていない場合について説明する。 In the processing flow described above, the case where the cervical myoelectric potential corresponding to the face orientation angle is accumulated in step S13 has been described, but the case where the cervical myoelectric potential corresponding to the face orientation angle is not accumulated will be described.
図8は、国際10−20法の電極位置を示す図である。図9は、運転者の顔向き角度に応じた脳波周波数解析結果を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing electrode positions in the international 10-20 method. FIG. 9 is a diagram illustrating a result of analyzing the electroencephalogram frequency according to the driver's face orientation angle.
被験者は、脳波計(ティアック製、ポリメイトAP−1132)を装着し、電極の配置は国際10−20法(図8)を用い、導出電極をOz(後頭部。O1とO2の中間)、基準電極をA2(右耳朶)、接地電極を前額部とした。脳波データの計測は、A2の電位を基準としたOzの電位を計測し、サンプリング周波数200Hz、時定数3秒で計測した結果である。 The test subject wears an electroencephalograph (manufactured by TEAC, polymate AP-1132), uses an international 10-20 method (FIG. 8) for the electrode arrangement, the lead electrode is Oz (occipital region; intermediate between O1 and O2), reference electrode Is A2 (right earlobe) and the ground electrode is the forehead. The measurement of the electroencephalogram data is a result of measuring the potential of Oz with reference to the potential of A2, and measuring at a sampling frequency of 200 Hz and a time constant of 3 seconds.
脳波は、種々の周波数や波形をもつ多くの構成要素から成立する。最も一般的な脳波の分類は、出現した波形を周波数帯域に分類する方法である。この方法に拠って、δ波(0.5〜3Hz)、θ波(4〜8Hz)、α波(8〜13Hz)、β波(13〜20Hz)と分類することができる。図9の計測結果から、顔向きの横方向の角度変化に応じて脳波の周波数成分の出力(パワー)に変化が見られる。 An electroencephalogram is composed of many components having various frequencies and waveforms. The most common classification of the electroencephalogram is a method of classifying the appearing waveform into a frequency band. Based on this method, it can be classified as δ wave (0.5 to 3 Hz), θ wave (4 to 8 Hz), α wave (8 to 13 Hz), and β wave (13 to 20 Hz). From the measurement result of FIG. 9, there is a change in the output (power) of the frequency component of the electroencephalogram according to the change in the lateral angle of the face.
これにより、顔向き角度に対応した頸部筋電位が蓄積されていない場合でも、脳波の周波数成分波形は、顔向き角度が10度未満の場合(図9:パターン1)、10度以上30度未満の場合(図9:パターン2)、30度以上の場合(図9:パターン3)のように、顔向き角度に応じたパターンを複数定義することにより、例えば、顔向き角度が35度の場合はパターン3を頸部筋電位として推定することができる。 Thereby, even when the cervical myoelectric potential corresponding to the face orientation angle is not accumulated, the frequency component waveform of the electroencephalogram is 10 degrees or more and 30 degrees when the face orientation angle is less than 10 degrees (FIG. 9: pattern 1). If the angle is less than (FIG. 9: pattern 2), and if it is 30 degrees or more (FIG. 9: pattern 3), by defining a plurality of patterns according to the face orientation angle, for example, the face orientation angle is 35 degrees In this case, pattern 3 can be estimated as cervical myoelectric potential.
以上詳細に説明したように、本実施の形態の脳波推定装置100は、車両のエンジンが始動しているか否かを判定するエンジン動作判定部110と、脳波を計測する脳波計測部120と、運転者の顔向き角度を計測する顔向き計測部130と、計測した顔向き角度と脳波計測部120で計測した脳波データとを対応付けて頸部筋電位データとして蓄積する頸部筋電位蓄積部140と、頸部筋電位蓄積部140に蓄積された頸部筋電位データを参照し、計測した顔向き角度に応じて頸部筋電位を推定する頸部筋電位推定部150と、計測した脳波データから前記頸部筋電位をノイズ成分として除去する脳波信号処理部160とを備え、頸部筋電位を直接計測することなく、運転中の運転行動が直接影響する頸部筋電位成分を脳波データから除去する。
As described above in detail, the
かかる構成によれば、運転者の顔向き角度が頸部筋電位に相関があることに着眼し、運転前は、運転者の安静な状態での脳波データと顔向き角度とを対応付けて頸部筋電位蓄積部140へ蓄積することにより、運転前の安静な状態での脳波データを頸部筋電位として推定することができる。
According to such a configuration, attention is paid to the fact that the driver's face orientation angle has a correlation with the cervical myoelectric potential, and before driving, the brain wave data in the driver's resting state and the face orientation angle are associated with each other in the neck. By accumulating in the cervical myoelectric
また、運転中は、頸部筋電位推定部150が頸部筋電位蓄積部140を利用して運転者の顔向き角度に対応した頸部筋電位を推定する。これにより、頸部筋電位を直接計測することなく、運転中の運転行動が直接影響する頸部筋電位をノイズ成分として脳波データから除去することで、運転中の脳波計測を行うことが可能となる。
Further, during driving, the cervical myoelectric
このように、運転前に予め頸部筋電位蓄積部140に蓄積した頸部筋電位データと、運転中に顔向き計測部130により計測した顔向き変化量から、頸部筋電位推定部150により筋電位成分(頸部筋電位)を推定する。脳波信号処理部160は、脳波データから前記頸部筋電位を除去することで、頸部筋電位を直接計測することなく、運転時の脳波計測が可能となる。
As described above, the cervical myoelectric
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。 The above description is an illustration of a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to this.
例えば、上記実施の形態において、運転前の安静な状態での脳波データと顔向き角度とを対応付けて頸部筋電位蓄積部140へ蓄積するためにエンジン動作判定部110を設けているが、エンジン動作判定部110を有しなくても安静な状態での脳波データと顔向き角度とを対応付けて頸部筋電位蓄積部140へ蓄積する構成を有していればよく、運転以外の場合にも適用が可能である。
For example, in the above-described embodiment, the engine
また、運転以外又は運転前以外の場所で計測したデータを予め蓄積しておく対応であれば、どのような態様でもよい。但し、頭部への電極の付着位置によって計測条件は大きく変動する。このため、電極の付着位置の変更がない状態で、運転前の安静な状態と運転中との差異を計測することが好ましい。 Moreover, as long as it is a response | compatibility which accumulate | stores beforehand the data measured in places other than a driving | operation or other than a driving | operation, what kind of aspect may be sufficient. However, the measurement conditions vary greatly depending on the position of the electrode attached to the head. For this reason, it is preferable to measure the difference between the resting state before driving and during driving without changing the electrode attachment position.
また、本実施の形態では、脳波推定装置及び脳波推定方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、装置は頸部筋電位を除去した脳波計測装置、方法は頸部筋電位推定方法等であってもよい。 In this embodiment, the names of an electroencephalogram estimation apparatus and an electroencephalogram estimation method are used. However, this is for convenience of explanation, and the apparatus is an electroencephalogram measurement apparatus from which cervical myoelectric potential is removed, and the method is cervical myoelectric potential estimation. It may be a method or the like.
さらに、上記脳波推定装置を構成する各構成部、例えばエンジン動作判定の種類、顔向き計測部の計測方法などは前述した実施の形態に限られない。 Further, each component constituting the above-described brain wave estimation apparatus, for example, the type of engine operation determination, the measurement method of the face direction measurement unit, and the like are not limited to the above-described embodiment.
以上説明した脳波推定方法は、この脳波推定方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。 The electroencephalogram estimation method described above is also realized by a program for causing the electroencephalogram estimation method to function. This program is stored in a computer-readable recording medium.
本発明に係る脳波推定装置及び脳波推定方法は、頸部筋電位を直接計測することなく、運転中の運転行動が直接影響する頸部筋電位をノイズ成分として脳波データから除去する効果を有し、運転中の覚醒低下、単調疲労、注意散漫などを検出するための脳波計測用途等として有用である。また、顔向き計測部を有する脳波計測装置は、運転中の脇見・居眠り等の警告用途にも応用できる。さらに、テレビを見ている時や、映像監視業務に携わっている時など、頸部を使った運転以外の場合にも応用が可能である。 The electroencephalogram estimation apparatus and the electroencephalogram estimation method according to the present invention have the effect of removing, from the electroencephalogram data, the cervical myoelectric potential directly affected by driving behavior as a noise component without directly measuring the cervical myoelectric potential. It is useful as an electroencephalogram measurement application for detecting a decrease in arousal during driving, monotonous fatigue, distraction, and the like. In addition, the electroencephalogram measurement apparatus having the face orientation measuring unit can be applied to warning applications such as aside looking and falling asleep while driving. Furthermore, it can be applied to cases other than driving using the neck, such as when watching TV or engaging in video surveillance.
100 脳波推定装置
110 エンジン動作判定部
120 脳波計測部
130 顔向き計測部
140 頸部筋電位蓄積部
150 頸部筋電位推定部
160 脳波信号処理部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
顔向き角度を計測する顔向き計測部と、
前記顔向き計測部により計測した顔向き角度に応じて頸部筋電位を推定する頸部筋電位推定部と、
前記脳波計測部により計測した脳波データから前記頸部筋電位推定部により推定した頸部筋電位をノイズ成分として除去する脳波信号処理部と、
を備える脳波推定装置。 An electroencephalogram measurement unit for measuring an electroencephalogram,
A face orientation measurement unit for measuring the face orientation angle;
A cervical myoelectric potential estimation unit that estimates a cervical myoelectric potential according to the face orientation angle measured by the face orientation measuring unit;
An electroencephalogram signal processing unit for removing the cervical myoelectric potential estimated by the cervical myoelectric potential estimation unit from the electroencephalogram data measured by the electroencephalogram measurement unit, as a noise component;
An electroencephalogram estimation apparatus comprising:
前記頸部筋電位推定部は、
前記エンジン動作判定部で車両のエンジンが始動していないと判定した場合には前記顔向き計測部で計測した顔向き角度と脳波データを対応付けて前記頸部筋電位蓄積部へ蓄積し、前記エンジンが始動していると判定した場合には前記顔向き計測部で計測した顔向き角度に応じて頸部筋電位を推定する、請求項2記載の脳波推定装置。 An engine operation determination unit for determining whether or not the vehicle engine is started,
The neck myoelectric potential estimation unit,
When the engine operation determination unit determines that the engine of the vehicle has not started, the face angle measured by the face direction measurement unit and the electroencephalogram data are associated with each other and stored in the cervical myoelectric potential storage unit, The electroencephalogram estimation apparatus according to claim 2, wherein when it is determined that the engine is started, a cervical myoelectric potential is estimated according to a face orientation angle measured by the face orientation measurement unit.
前記脳波信号処理部は、
前記エンジン動作判定部で車両のエンジンが始動していると判定した場合には前記脳波計測部で計測した脳波データから前記頸部筋電位推定部で推定した頸部筋電位をノイズ成分として除去する、請求項1記載の脳波推定装置。 An engine operation determination unit for determining whether or not the vehicle engine is started,
The electroencephalogram signal processor is
When it is determined by the engine operation determination unit that the vehicle engine is started, the cervical myoelectric potential estimated by the cervical myoelectric potential estimation unit is removed as a noise component from the electroencephalogram data measured by the electroencephalogram measurement unit. The electroencephalogram estimation apparatus according to claim 1.
前記頸部筋電位蓄積部は、測定した前記角度を前記脳波データと対応付けて蓄積する、請求項1記載の脳波推定装置。 The face direction measurement unit measures the angle when the face direction is moved laterally from the central axis of the head in a resting state before driving,
The electroencephalogram estimation apparatus according to claim 1, wherein the cervical myoelectric potential accumulation unit accumulates the measured angle in association with the electroencephalogram data.
前記脳波信号処理部は、前記筋電位成分を除去した脳波データを抽出する、請求項1記載の脳波推定装置。 The cervical myoelectric potential estimation unit estimates a cervical myoelectric potential component corresponding to an angle when the face is moved laterally from the central axis of the head during driving,
The electroencephalogram estimation apparatus according to claim 1, wherein the electroencephalogram signal processing unit extracts electroencephalogram data from which the myoelectric potential component is removed.
前記脳波信号処理部は、前記筋電位成分を除去した脳波データを抽出する、請求項1記載の脳波推定装置。 The cervical myoelectric potential estimation unit linearly complements the amount of change in angle and the myoelectric potential component when the face is moved laterally from the central axis of the head at the time of driving. Estimate
The electroencephalogram estimation apparatus according to claim 1, wherein the electroencephalogram signal processing unit extracts electroencephalogram data from which the myoelectric potential component is removed.
前記脳波信号処理部は、前記筋電位成分を除去した脳波データを抽出する、請求項1記載の脳波推定装置。 The cervical myoelectric potential estimation unit estimates the cervical myoelectric potential component by linearly complementing the moving speed and myoelectric potential component when the face is moved laterally from the central axis of the head during driving. And
The electroencephalogram estimation apparatus according to claim 1, wherein the electroencephalogram signal processing unit extracts electroencephalogram data from which the myoelectric potential component is removed.
顔向き角度を計測するステップと、
計測した前記顔向き角度に応じて頸部筋電位を推定する頸部筋電位推定ステップと、
計測した前記脳波データから推定した前記頸部筋電位をノイズ成分として除去するステップと
を有する脳波推定方法。 Measuring brain waves,
Measuring the face angle; and
A cervical myoelectric potential estimating step for estimating a cervical myoelectric potential according to the measured face orientation angle;
Removing the cervical myoelectric potential estimated from the measured electroencephalogram data as a noise component.
前記頸部筋電位推定ステップでは、蓄積された前記頸部筋電位データを参照し、計測した前記顔向き角度に応じて頸部筋電位を推定する、請求項10記載の脳波推定方法。 Further comprising the step of storing the measured face orientation angle and the measured electroencephalogram data in association with each other as cervical myoelectric potential data,
The electroencephalogram estimation method according to claim 10, wherein in the cervical myoelectric potential estimation step, the cervical myoelectric potential is estimated according to the measured face orientation angle with reference to the accumulated cervical myoelectric potential data.
The program for making a computer perform each step of the electroencephalogram estimation method of Claim 10 or Claim 11.
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