JP2018032337A - 運転者体調検知装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出する。
【解決手段】車両を運転する運転者の体調を検知する運転者体調検知装置であって、車両の走行中の動きの変化を検出する車両検出部と、運転者の頭部の動きの変化を検出する運転者検出部と、走行中の動きの変化に対する頭部の動きの変化に基づき、運転者の体調が異常であるか否かの判定処理を実行する体調判定部と、を備える。
【選択図】図1

Description

ここに開示された技術は、運転者の体調を検知する運転者体調検知装置及び方法に関するものである。
交通事故の死亡原因の一つに、運転中における運転者の体調の急変がある。運転者の体調の急変の要因には、脳血管疾患及び心疾患等の種々の疾患が含まれており、体調の急変により運転が継続できなくなった運転者の状態は一定ではない。従来、運転者の体調の急変を検出する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の技術では、運転者の運転姿勢に基づいて、運転者の異常を推定し、体調悪化の兆候を検出しようとしている。
特開2015−021912号公報
一般に、運転者の運転姿勢自体に大きな変化が現れるのは、ある程度、異常状態が進行した後であることが多い。しかしながら、運転者の安全を確保するためには、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することが必要である。
ここに開示された技術は、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することを目的とする。
ここに開示された技術の一態様は、車両を運転する運転者の体調を検知する運転者体調検知装置であって、前記車両の走行中の動きの変化を検出する車両検出部と、前記運転者の頭部の動きの変化を検出する運転者検出部と、前記走行中の動きの変化に対する前記頭部の動きの変化に基づき、前記運転者の体調が異常であるか否かの判定処理を実行する体調判定部と、を備えるものである。
この態様では、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の動きの変化に基づき、運転者の体調が異常であるか否かの判定処理が、体調判定部によって実行される。車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の動きの変化は、運転者の体調が異常になり始めた段階で、体調が正常なときと異なるものとなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
上記態様において、例えば、前記車両検出部は、前記車両の左右方向における前記走行中の動きの変化を検出してもよい。前記運転者検出部は、前記左右方向における前記頭部の動きの変化を検出してもよい。前記体調判定部は、前記左右方向における前記走行中の動きの変化に対する、前記左右方向における前記頭部の動きの変化に基づき、前記判定処理を実行してもよい。
この態様では、車両の左右方向における走行中の動きの変化に対する、車両の左右方向における運転者の頭部の動きの変化に基づき、判定処理が、体調判定部によって実行される。車両の左右方向における走行中の動きの変化に対する、車両の左右方向における運転者の頭部の動きの変化は、車両の前後方向の場合に比べて、運転者の体調が異常になり始めた段階で、体調が正常なときと大きく異なるものとなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
上記態様において、例えば、前記運転者検出部は、前記頭部の動きの変化として、前記頭部の加速度を検出してもよい。前記体調判定部は、前記走行中の動きの変化に対する前記頭部の加速度の比率が所定値以上のときに、前記運転者の体調が異常であると判定してもよい。
この態様では、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の加速度の比率が所定値以上のときに、運転者の体調が異常であると体調判定部によって判定される。車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の加速度の比率は、運転者の体調が異常になり始めた段階で、体調が正常なときに比べて大きくなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
上記態様において、例えば、前記運転者検出部は、前記頭部の動きの変化として、前記頭部の移動距離を検出してもよい。前記体調判定部は、前記走行中の動きの変化に対する前記頭部の移動距離が予め定められた判定閾値以上のときに、前記運転者の体調が異常であると判定してもよい。
この態様では、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の移動距離が予め定められた判定閾値以上のときに、運転者の体調が異常であると体調判定部によって判定される。車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の移動距離は、運転者の体調が異常になり始めた段階で、体調が正常なときに比べて大きくなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
上記態様において、例えば、前記走行中の動きの変化が大きくなると大きくなるように予め定められた前記判定閾値を記憶する記憶部をさらに備えてもよい。
この態様では、判定閾値は、車両の走行中の動きの変化が大きくなると大きくなるように予め定められている。車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の移動距離は、運転者の体調が正常である場合でも異常である場合でも、車両の走行中の動きの変化が大きくなると大きくなる。したがって、本態様によれば、運転者の体調が異常であることを適切に判定することができる。
上記態様において、例えば、時間データに対して周波数解析を行って周波数データを算出する周波数解析部をさらに備えてもよい。前記運転者検出部は、前記頭部の動きとして、前記頭部の加速度を検出してもよい。前記周波数解析部は、前記頭部の加速度の時間データに対して周波数解析を行ってパワースペクトル密度の周波数データを算出してもよい。前記体調判定部は、前記パワースペクトル密度の周波数データの最大値が基準値より大きいときに、前記運転者の体調が異常であると判定してもよい。
この態様では、運転者の頭部の加速度の時間データに対して周波数解析が周波数解析部によって行われて、パワースペクトル密度の周波数データが算出される。パワースペクトル密度の周波数データの最大値が基準値より大きいときに、運転者の体調が異常であると体調判定部によって判定される。運転者の頭部の加速度の時間データに対して周波数解析が行われて算出されたパワースペクトル密度の周波数データの最大値は、運転者の体調が異常になり始めた段階で、体調が正常なときに比べて大きくなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
上記態様において、例えば、前記体調判定部は、前記走行中の動きの変化の大きさが予め定められた閾値以上のときのみ、前記判定処理を実行してもよい。
この態様では、車両の走行中の動きの変化の大きさが予め定められた閾値以上のときのみ、判定処理が体調判定部によって実行される。車両の走行中の動きの変化の大きさが予め定められた閾値未満の場合には、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の動きの変化について、運転者の体調が正常である場合と異常である場合との間で有意差を示さないことがある。したがって、本態様によれば、運転者の体調が異常であるか否かの判定処理を精度良く実行することができる。
上記態様において、例えば、前記車両検出部は、前記走行中の動きの変化として前記車両の加速度を検出する加速度センサを含んでもよい。
この態様では、車両の走行中の動きの変化として車両の加速度が加速度センサによって検出される。車両の加速度に対する運転者の頭部の動きの変化に基づき、運転者の体調が異常であるか否かの判定処理が、体調判定部によって実行される。車両の加速度に対する運転者の頭部の動きの変化は、運転者の体調が異常になり始めた段階で、体調が正常なときと異なるものとなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
上記態様において、例えば、予め定められた判定閾値を前記基準値として記憶する記憶部をさらに備えてもよい。この場合、前記判定閾値は、前記車両の動きの変化が大きくなると大きくなるように予め定められていてもよい。
上記態様において、例えば、前記車両のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過するまでの間に、前記周波数解析部によって算出された前記パワースペクトル密度の平均値のL倍(Lは1より大きい実数)を前記基準値として記憶する記憶部をさらに備えてもよい。例えば、Lは2以上、かつ3以下の実数でもよい。
ここに開示された技術の他の態様は、車両を運転する運転者の体調を検知する運転者体調検知装置における運転者体調検知方法であって、前記車両の走行中の動きの変化を検出する車両検出工程と、前記運転者の頭部の動きの変化を検出する運転者検出工程と、前記走行中の動きの変化に対する前記頭部の動きの変化に基づき、前記運転者の体調が異常であるか否かの判定処理を実行する体調判定工程と、を備えるものである。
この態様では、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の動きの変化に基づき、運転者の体調が異常であるか否かの判定処理が、体調判定工程において実行される。車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の動きの変化は、運転者の体調が異常になり始めた段階で、体調が正常なときと異なるものとなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
本開示の一態様によれば、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の動きの変化に基づき、運転者の体調が異常であるか否かの判定処理が実行されるため、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
第1実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の構成を概略的に示すブロック図である。 車両の左右方向における加速度の変化に起因して変化する運転者の頭部の左右方向における加速度の実験結果を概略的に示す図である。 第1実施形態の運転者体調検知装置における車両の加速度取得手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 第1実施形態の運転者体調検知装置における頭部の加速度取得手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 第1実施形態の運転者体調検知装置において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 運転者の頭部の左右方向における加速度の時間変化と車両の左右方向における加速度の時間変化とを概略的に示す図である。 運転者の頭部の左右方向における加速度の時間変化と車両の左右方向における加速度の時間変化とを概略的に示す図である。 第2実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の構成を概略的に示すブロック図である。 判定閾値の一例を概略的に示す図である。 第2実施形態の運転者体調検知装置における頭部の移動距離取得手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 第2実施形態の運転者体調検知装置において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 第3実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の構成を概略的に示すブロック図である。 周波数解析部により算出されたPSDの周波数データの一例を概略的に示す図である。 第3実施形態の運転者体調検知装置におけるPSDの周波数データの算出手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 第3実施形態の運転者体調検知装置において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 第3実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の図12と異なる構成を概略的に示すブロック図である。 図16の構成において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。
(本開示に係る一態様の着眼点)
まず、本開示に係る一態様の着眼点が説明される。本発明者は、種々の実験を重ねるうちに、運転者の体調が正常なときと異常なときとで、車両の動きの変化に対する運転者の頭部の動きの変化が異なることを見出した。
図2は、車両の左右方向における加速度の変化に起因して変化する運転者の頭部の左右方向における加速度の実験結果を概略的に示す図である。図2のセクション(A)は、車両の左右方向における加速度の推移を示す。図2のセクション(B)は、体調が正常な運転者の頭部の左右方向における加速度の推移を示す。図2のセクション(C)は、体調が異常な運転者の頭部の左右方向における加速度の推移を示す。図2のセクション(A)、(B)、(C)において、縦軸は加速度[G]を表し、横軸は時間[秒]を表す。
ここで、「車両の左右方向」は、車両の前後方向に水平面内で直交する方向である。言い換えると、「車両の左右方向」は、直線道路を走行中の車両の進行方向に水平面内で直交する方向である。「車両の左右方向」は、「車幅方向」又は「車両の横方向」ということもできる。なお、図2では、セクション(A)の加速度は正の方向に変化し、セクション(B)、(C)の加速度は負の方向に変化しているが、これは、加速度の符号の取り方の違いによるものであり、加速度は、絶対値で比較すればよい。
図2のセクション(A)では、車両の左右方向における加速度CAは、ほぼ0[G]の状態から、0.15〜0.2[G]に上昇した後、再び、ほぼ0[G]に戻っている。直線道路を走行している車両が、カーブに進入し、再び直線道路に戻ると、車両の左右方向における加速度CAは、図2のセクション(A)に示されるような推移を示す。
車両の左右方向における加速度CAは、そのまま運転者に作用されると考えられる。このとき、体調が正常な運転者の頭部の左右方向における加速度HDの変動幅WDは、図2のセクション(B)に示されるように、約0.1[G]になった。これに対して、体調不良の運転者の頭部の左右方向における加速度HDの変動幅WDは、図2のセクション(C)に示されるように、約0.3[G]になった。
この相違について、発明者は、以下のように解釈している。すなわち、体調が正常な運転者は、カーブに進入する際に、車両から左右方向における加速度CAが作用されることを予期しており、頭部がふらつかないように、首の筋力を用いて、車両から作用される左右方向における加速度CAに抵抗しようとする。その結果、体調が正常な運転者の頭部の左右方向における加速度HDの変動幅WDは、図2のセクション(B)に示されるように車両の左右方向における加速度CAと比べると、ほぼ同じか少し小さい。
これに対して、運転者が体調不良のときには、若干の意識低下に起因して、特に首の筋力が低下する。このため、車両から作用される左右方向における加速度CAに抵抗することが困難となる。その結果、体調不良の運転者の頭部の左右方向における加速度HDの変動幅WDは、図2のセクション(C)に示されるように車両の左右方向における加速度CAに比べて大きい。
なお、体調不良の運転者を模擬的に実現するために、視覚及び聴覚が奪われた被験者を助手席に着座させて、図2の実験が実施された。視覚及び聴覚が奪われているため、被験者は、カーブに進入する際に、車両から左右方向における加速度CAが作用されることを予期することができない。このため、首の筋力を用いて、車両から作用される左右方向における加速度CAに抵抗しようとすることが困難となる。このようにして、首の筋力が低下した体調不良の運転者が模擬的に実現されている。
以上のような考察から、本発明者は、車両の動きの変化に対する運転者の頭部の動きの変化を調べることによって、運転者の体調不良を早期に発見することが可能であることを見出した。
(実施の形態)
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態が説明される。なお、各図では、同様の要素には同様の符号が付され、適宜、説明が省略される。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の構成を概略的に示すブロック図である。車両10は、例えば4輪自動車である。車両10は、図1に示されるように、カメラ101、加速度センサ102、警報音発生器201、警報ランプ202、電子制御ユニット(ECU)300を備える。
カメラ101(運転者検出部の一例)は、車両10の室内の例えば運転席の前方の天井に、カメラ101の光軸が車両10の運転者用シートを向くように取り付けられる。カメラ101は、車両10の運転者を前方から撮像して、左右方向に動く運転者の頭部を撮像する。カメラ101は、撮像したフレーム画像を例えば1/60秒ごとにECU300に出力する。代替的に、カメラ101は、車両10の室内の運転者用シートの上方の天井に、カメラ101の光軸が車両10の運転者用シートを向くように取り付けられてもよい。さらに代替的に、複数のカメラが、車両10の室内の天井等に、各々の光軸が車両10の運転者用シートを向くように取り付けられてもよい。カメラ101は、車両10の運転者の頭部の左右方向における動きを撮像できるように、車両10の室内に取り付けられていればよい。
加速度センサ102(車両検出部の一例)は、車両10の例えば直交3軸方向の加速度を検出する。加速度センサ102は、検出した車両10の加速度をECU300に出力する。警報音発生器201は、例えば電子ブザーを含み、運転者への警報音を発生する。警報ランプ202は、例えば発光ダイオードを含み、運転者への警報を表示する。なお、警報ランプ202は、専用のランプに限られず、計器パネルのメータ等を点滅させることにより、警報ランプとして兼用してもよい。
ECU300は、車両10の全体の動作を制御する。ECU300は、メモリ310、中央演算処理装置(CPU)320、その他の周辺回路を含む。メモリ310(記憶部の一例)は、例えば、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、ハードディスク、又は他の記憶素子で構成される。メモリ310は、プログラムを保存するメモリ、データを一時的に保存するメモリ等を含む。メモリ310は、プログラムを保存する領域、データを一時的に保存する領域等を備えた単一のメモリで構成されていてもよい。
CPU320は、メモリ310に保存されているプログラムに従って動作することにより、加速度制御部321、体調判定部322、加速度演算部323、頭部検出部324、警報制御部325として機能する。
加速度制御部321は、予め定められた時間(例えば100msec)毎に、加速度センサ102から出力される車両10の例えば直交3軸方向の加速度データから車両10の動きの左右方向における加速度を取得する。加速度制御部321は、予め定められた時間分(本実施形態では、例えば10秒間)の、車両10の動きの左右方向における加速度の時間データをメモリ310に保存する。例えば予め定められた時間が10秒間で、100msec毎に加速度のデータが加速度センサ102から取得される場合には、100個の加速度の時間データがメモリ310に保存されることとなる。
頭部検出部324は、カメラ101により撮像されたフレーム画像から、例えばテンプレートマッチングによって、運転者の頭部を検出する。頭部検出部324は、カメラ101の撮像範囲内における、運転者の頭部の例えば中心の位置座標を、フレーム画像毎にメモリ310に保存する。頭部検出部324は、予め定められた時間分の運転者の頭部の位置座標の時間データをメモリ310に保存する。予め定められた時間が例えば1秒間で、フレーム画像が1/60秒ごとにカメラ101から出力される場合には、60個の運転者の頭部の位置座標の時間データがメモリ310に保存されることとなる。
加速度演算部323は、メモリ310に保存されている運転者の頭部の位置座標の時間データを用いて、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度を算出する。例えば、加速度演算部323は、フレーム画像ごとの頭部の位置座標からフレーム画像間の移動距離を算出し、算出した移動距離のフレーム画像ごとの変化量から加速度を算出する。加速度演算部323は、予め定められた時間分の運転者の頭部の動きの加速度の時間データをメモリ310に保存する。上述のように、予め定められた時間が例えば1秒間で、フレーム画像が1/60秒ごとにカメラ101から出力される場合には、60個の運転者の頭部の動きの加速度の時間データがメモリ310に保存されることとなる。
体調判定部322は、車両10の動きの左右方向における加速度と、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度とを比較し、その比較結果に基づき、運転者の体調が異常であるか否かを判定する。具体的には、体調判定部322は、メモリ310に保存されている、車両10の動きの左右方向における加速度CAの時間データのうち最新の加速度CAnと、メモリ310に保存されている、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度HDの時間データのうち最新の加速度HDnと、を比較する。体調判定部322は、判定閾値K1を用いて、頭部の最新の加速度HDnが、車両の最新の加速度CAnのK1倍より大きいときに、運転者の体調が異常であると判定する。判定閾値K1は、予め定められてメモリ310に保存されている。本実施形態では例えば、K1=1に設定されている。体調判定部322は、運転者の体調が異常であると判定すると、運転者の体調が異常であることを警報制御部325に通知する。
体調判定部322は、車両10の動きの左右方向における加速度が予め定められた加速度閾値ACth以上のときにのみ、運転者の体調が異常であるか否かの判定を行う。この理由は、車両10の動きの左右方向における加速度が小さいときは、運転者が正常である場合と異常である場合とで、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度HDの大きさに有意差が生じないからである。図2から分かるように、車両10の動きの左右方向における加速度CAが0.15[G]〜0.2[G]のときに、正常である場合と異常である場合との間に有意差が生じている。このため、加速度閾値ACthは、0.15[G]〜0.2[G]以下に設定できることが分かる。この実施形態では例えば、ACth=0.1[G]に設定されている。
警報制御部325は、運転者の体調が異常であることが体調判定部322から通知されると、警報音発生器201を作動させるとともに、警報ランプ202を点滅させて、運転者に注意を促す。警報制御部325は、例えばブレーキを動作させて車両10を減速又は停止させたり、ステアリングホイールを制御して車両10を路肩に移動させたりして、運転者の運転を支援してもよい。
図3は、第1実施形態の運転者体調検知装置における車両の加速度取得手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図3のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。ステップS300において、加速度制御部321は、加速度センサ102から出力される車両10の例えば直交3軸方向の加速度データから車両10の動きの左右方向における加速度を取得する。ステップS310において、加速度制御部321は、予め定められた時間分(本実施形態では、例えば10秒間)の、車両10の動きの左右方向における加速度の時間データをメモリ310に保存する。つまり、加速度制御部321は、新しい加速度のデータが得られると、最も古い加速度のデータをメモリ310から消去して、予め定められた時間分の加速度のデータがメモリ310に保存されるようにしている。その後、図3の処理は終了する。
図4は、第1実施形態の運転者体調検知装置における頭部の加速度取得手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図4のフローは、予め定められた時間毎(例えばカメラ101からのフレーム画像の出力毎、つまり本実施形態では1/60sec毎)に実行される。
ステップS400において、頭部検出部324は、カメラ101により撮像されたフレーム画像のデータを取得する。ステップS410において、頭部検出部324は、取得したフレーム画像から運転者の頭部を検出し、運転者の頭部の例えば中心の位置座標を算出する。ステップS420において、頭部検出部324は、予め定められた時間分の運転者の頭部の位置座標の時間データをフレーム画像毎にメモリ310に保存する。つまり、頭部検出部324は、新しい位置座標のデータが得られると、最も古い位置座標のデータをメモリ310から消去して、予め定められた時間分の位置座標のデータがメモリ310に保存されるようにしている。
ステップS430において、加速度演算部323は、メモリ310に保存されている運転者の頭部の位置座標の時間データを用いて、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度を算出する。ステップS440において、加速度演算部323は、予め定められた時間分の運転者の頭部の動きの加速度の時間データをメモリ310に保存する。ステップS420と同様に、加速度演算部323は、新しい加速度のデータが得られると、最も古い加速度のデータをメモリ310から消去して、予め定められた時間分の加速度のデータがメモリ310に保存されるようにしている。その後、図4の処理は終了する。
図5は、第1実施形態の運転者体調検知装置において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図5のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。
図6、図7は、運転者の頭部の左右方向における加速度の時間変化と車両の左右方向における加速度の時間変化とを概略的に示す図である。図6、図7の各セクション(A)、(B)において、縦軸は加速度[G]を表し、横軸は時間[秒]を表す。
図6、図7のセクション(A)は、運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データを示す。図6、図7のセクション(B)は、車両の左右方向における加速度の時間データを示す。図6のセクション(B)は、体調が正常な運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データを示す。図7のセクション(B)は、体調が異常な運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データを示す。
図5のステップS500において、体調判定部322は、メモリ310に保存されている車両10の左右方向における加速度の時間データのうち(本実施形態では、例えば10秒間のデータ)、最新の加速度CAnを取得する。ステップS510において、体調判定部322は、取得した車両の左右方向における最新の加速度CAnの絶対値が、加速度閾値ACth以上であるか否かを判定する。車両の左右方向における最新の加速度CAnの絶対値が加速度閾値ACth未満であれば(ステップS510でNO)、図5の処理は終了する。一方、車両の左右方向における最新の加速度CAnの絶対値が加速度閾値ACth以上であれば(ステップS510でYES)、処理は、ステップS520に進む。
上述のように、本実施形態では、例えばACth=0.1[G]である。また、例えば図6において、時刻t1は、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]以上になった時刻である。時刻t2は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]未満になった時刻である。時刻t3は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]以上になった時刻である。時刻t4は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]未満になった時刻である。時刻t5は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]以上になった時刻である。時刻t6は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]未満になった時刻である。
したがって、例えば図6において、最初から時刻t1までの間はステップS510でNOとなり、図5の処理は終了する。その後は、時刻t1から時刻t2までの間、時刻t3から時刻t4までの間、時刻t5から時刻t6までの間において、それぞれ、ステップS510でYESとなり、処理はステップS520に進む。
また、例えば図7において、時刻t11は、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]以上になった時刻である。時刻t12は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]未満になった時刻である。時刻t13は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]以上になった時刻である。時刻t14は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]未満になった時刻である。
したがって、例えば図7において、最初から時刻t11までの間はステップS510でNOとなり、図5の処理は終了する。その後は、時刻t11から時刻t12までの間、時刻t13から時刻t14までの間において、それぞれ、ステップS510でYESとなり、処理はステップS520に進む。
図5に戻って、ステップS520において、体調判定部322は、メモリ310に保存されている運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データのうち、最新の加速度HDnをメモリ310から取得する。
続いて、ステップS530において、体調判定部322は、頭部の最新の加速度HDnが車両の最新の加速度CAnのK1倍より大きいか否かを判定する。上述のように、本実施形態ではK1=1であるので、体調判定部322は、頭部の最新の加速度HDnが車両の最新の加速度CAnより大きいか否かを判定する。頭部の最新の加速度HDnが車両の最新の加速度CAn以下であれば(ステップS530でNO)、運転者の体調は正常であると判定されて、図5の処理は終了する。一方、頭部の最新の加速度HDnが車両の最新の加速度CAnより大きければ(ステップS530でYES)、処理はステップS540に進む。
ステップS540において、体調判定部322は、運転者の体調が異常であると判定して、警報制御部325にその旨を通知する。ステップS550において、警報制御部325は、警報音発生器201及び警報ランプ202を作動させて、体調が異常であることを運転者に報知する。その後、図5の処理は終了する。
以上説明されたように、この第1実施形態では、体調判定部322は、判定閾値K1を用いて、頭部の左右方向における加速度が、車両の左右方向における加速度のK1倍より大きいときに、運転者の体調が異常であると判定する。運転者が体調不良になると、若干の意識低下から首の筋力が低下してくるため、頭部の左右方向における加速度が、車両の左右方向における加速度のK1倍より大きくなる。したがって、第1実施形態によれば、運転者の体調の異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
また、第1実施形態では、体調判定部322は、車両10の動きの左右方向における加速度が予め定められた加速度閾値ACth以上のときにのみ、運転者の体調が異常であるか否かの判定を行う。したがって、第1実施形態によれば、運転者の体調の良否を正確に判定できる。
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の構成を概略的に示すブロック図である。第1実施形態では、運転者の頭部の加速度を用いて運転者の体調を判定していたのに対して、この第2実施形態では、運転者の頭部の移動距離を用いて運転者の体調を判定している。
第2実施形態では、CPU320は、メモリ310に保存されているプログラムに従って動作することにより、加速度制御部321、体調判定部322、移動距離演算部331、頭部検出部324、警報制御部325として機能する。
加速度制御部321は、第1実施形態と同様に、例えば図3に示される手順で、車両10の左右方向における加速度を取得し、取得した加速度の時間データをメモリ310に保存する。
移動距離演算部331は、頭部検出部324によってメモリ310に保存された運転者の頭部の位置座標の時間データを用いて、運転者の頭部の左右方向における移動距離を算出する。移動距離演算部331は、フレーム画像ごとの頭部の位置座標から頭部の移動開始位置を算出する。静止していた頭部が移動を開始すると、その静止していた位置が移動開始位置となる。また、移動している頭部の移動方向が反転すると、その反転した位置が移動開始位置となる。
移動距離演算部331は、頭部の移動開始位置から、頭部が再び静止した位置又は頭部の移動方向が反転した位置までの左右方向における距離を算出する。移動距離演算部331は、この算出した距離を運転者の頭部の左右方向における移動距離としてメモリ310に保存する。
体調判定部322は、運転者の頭部の動きの左右方向における移動距離が、予め定められた判定閾値TH(図9)以上であれば、運転者の体調が異常であると判定する。
図9は、判定閾値THの一例を概略的に示す図である。図9において、縦軸は判定閾値THを表し、横軸は車両の左右方向における加速度を表す。図9に示されるように、車両の加速度が増大すると、判定閾値THが増大するように予め定められている。判定閾値THは、メモリ310に予め保存されている。このような判定閾値THを用いることによって、運転者の体調が異常であるか否かを判定することができる。
なお、判定閾値THは、図9に示されるように、車両の加速度の増大とともに直線的に増大するのに限られない。例えば、車両の加速度が増大するにしたがって、階段状に増大してもよく、指数関数的に増大してもよく、対数関数的に増大してもよい。メモリ310は、図9に示される判定閾値THを、ルックアップテーブルとして記憶してもよい。
図10は、第2実施形態の運転者体調検知装置における頭部の移動距離取得手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図10のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。
図10のステップS400,S410は、それぞれ、図4のステップS400,S410と同じである。続くステップS1000において、移動距離演算部331は、ステップS410で算出された運転者の頭部の位置座標の時間データを用いて、運転者の頭部の左右方向における移動開始位置を算出し、算出した移動開始位置をメモリ310に保存する。ステップS1010において、移動距離演算部331は、運転者の頭部の移動開始位置からの左右方向における移動距離を算出し、算出した移動距離をメモリ310に保存する。その後、図10の処理は終了する。
図11は、第2実施形態の運転者体調検知装置において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図11のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。
図11のステップS500,S510は、図5のステップS500,S510と同じである。車両の左右方向における最新の加速度CAnが加速度閾値ACth以上であれば(ステップS510でYES)、処理は、ステップS1100に進む。
ステップS1100において、体調判定部322は、メモリ310に保存されている運転者の頭部の左右方向における移動距離をメモリ310から取得する。続いて、ステップS1110において、体調判定部322は、ステップS500で取得した車両の加速度に対応する判定閾値THをメモリ310から取得する。続いて、ステップS1120において、体調判定部322は、運転者の頭部の左右方向における移動距離が、判定閾値TH以上であるか否かを判定する。運転者の頭部の左右方向における移動距離が、判定閾値TH未満であれば(ステップS1120でNO)、運転者の体調は正常であると判定されて、図11の処理は終了する。一方、運転者の頭部の左右方向における移動距離が、判定閾値TH以上であれば(ステップS1120でYES)、処理はステップS540に進む。ステップS540,S550は、それぞれ、図5のステップS540,S550と同じである。
以上説明されたように、この第2実施形態では、体調判定部322は、運転者の頭部の左右方向における移動距離が、判定閾値TH以上であれば、運転者の体調が異常であると判定する。運転者が体調不良になると、若干の意識低下から首の筋力が低下してくるため、頭部の左右方向における移動距離が大きくなる。したがって、第2実施形態によれば、運転者の体調の異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
また、第2実施形態では、車両の加速度が増大すると、判定閾値THが増大するように予め定められている。車両の加速度が増大すると、運転者の頭部の左右方向における移動距離も大きくなる。したがって、第2実施形態によれば、運転者の体調の良否を正確に判定できる。
(第3実施形態)
図12は、第3実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の構成を概略的に示すブロック図である。第1実施形態では、運転者の頭部の加速度を用いて運転者の体調を判定していたのに対して、この第3実施形態では、運転者の頭部の加速度の時間データを周波数解析した結果を用いて運転者の体調を判定している。
第3実施形態では、CPU320は、メモリ310に保存されているプログラムに従って動作することにより、加速度制御部321、体調判定部322、加速度演算部323、頭部検出部324、警報制御部325、周波数解析部341、学習値制御部342として機能する。
加速度制御部321は、第1実施形態と同様に、例えば図3に示される手順で、車両10の左右方向における加速度を取得し、取得した加速度の時間データをメモリ310に保存する。
加速度演算部323は、第1実施形態と同様に、頭部検出部324によってメモリ310に保存されている運転者の頭部の位置座標の時間データを用いて、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度を算出する。加速度演算部323は、第1実施形態と同様に、予め定められた時間分の運転者の頭部の動きの加速度の時間データをメモリ310に保存する。この第3実施形態では、予め定められた時間は、例えば10秒間である。
周波数解析部341は、加速度演算部323によってメモリ310に保存されている運転者の頭部の動きの加速度の時間データを、例えば高速フーリエ変換等の手法を用いて周波数解析して、パワースペクトル密度(PSD)の周波数データを算出する。周波数解析部341は、算出したPSDの周波数データをメモリ310に保存する。
図13は、周波数解析部341により算出されたPSDの周波数データの一例を概略的に示す図である。図13において、縦軸はPSDを表し、横軸は周波数[Hz]を表す。図13のPSDの周波数データNMは、例えば図6のセクション(A)に示される、運転者の体調が正常なときの運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データを周波数解析して得られたデータである。図13のPSDの周波数データABは、例えば図7のセクション(A)に示される、運転者が体調不良のときの運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データを周波数解析して得られたデータである。
図13に示されるように、体調が異常なときのPSDの周波数データABの最大値(ピーク値)は、体調が正常なときのPSDの周波数データNMの最大値に比べて、大きくなっている。第3実施形態では、この最大値の差異に基づき、運転者の体調の良否が判定されている。
図12に戻って、学習値制御部342は、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過するまでの間は、運転者の体調が正常であるとみなして、この間に得られたPSDの周波数データの最大値の平均値を学習値としてメモリ310に保存する。
体調判定部322は、PSDの周波数データの最大値と、メモリ310に保存されている学習値とを比較し、その比較結果に基づき、運転者の体調が異常であるか否かを判定する。具体的には、体調判定部322は、PSDの周波数データの最大値が、学習値のK2倍より大きければ、運転者の体調が異常であると判定する。図13から分かるように、K2が2〜3程度の値であれば、運転者の体調が異常であるか否かを判別することができる。そこで、本実施形態では、K2=2に設定されている。
図14は、第3実施形態の運転者体調検知装置におけるPSDの周波数データの算出手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図14のフローは、予め定められた時間(例えば50msec)毎に実行される。図14のフローを50msec以下の周期で実行することにより、図13に示されるような、10Hz以下のPSDの周波数データを得ることができる。
図14のステップS400,S410,S420は、それぞれ、図4のステップS400,S410,S420と同じである。続くステップS1300において、学習値制御部342は、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過したか否かを判定する。
車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過していなければ(ステップS1300でNO)、処理はS1310に進む。一方、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過していれば(ステップS1300でYES)、処理はステップS1350に進む。すなわち、ステップS1300でNOであれば、運転者の体調が正常であるとみなされて、処理はステップS1310に進んで、学習値を求める処理が行われる。一方、ステップS1300でYESであれば、処理はステップS1350に進んで、現在の加速度を算出する処理が行われる。
ステップS1310において、加速度演算部323は、メモリ310に保存されている運転者の頭部の左右方向における位置座標の時間データを用いて、運転者の頭部の左右方向における加速度を算出する。加速度演算部323は、所定時間分の加速度を、時刻に対応付けてメモリ310に保存する。
ステップS1320において、周波数解析部341は、メモリ310に保存されている運転者の頭部の加速度の時間データから、PSDの周波数データを算出する。ステップS1330において、学習値制御部342は、メモリ310に保存されている車両10の左右方向における加速度を取得する。
ステップS1340において、学習値制御部342は、車両10の加速度に対応付けて、PSDの周波数データのうち最大値を学習値としてメモリ310に保存する。このとき、車両10の加速度ごとに、PSDの周波数データの最大値が保存される。すなわち、学習値制御部342は、車両10の同じ加速度に対応する新たなPSDが得られたとき、この新たなPSDの最大値が、保存されている学習値以下であれば、学習値をそのまま維持し、新たなPSDの最大値が、保存されている学習値より大きければ、学習値を新たなPSDの最大値で更新する。その後、図14の処理は終了する。
ステップS1350において、加速度演算部323は、メモリ310に保存されている運転者の頭部の左右方向における位置座標の時間データを用いて、運転者の頭部の左右方向における加速度を算出する。加速度演算部323は、所定時間分の加速度を、時刻に対応付けてメモリ310に保存する。ステップS1360において、周波数解析部341は、メモリ310に保存されている運転者の頭部の加速度の時間データから、PSDの周波数データを算出する。周波数解析部341は、算出したPSDの周波数データの最大値をメモリ310に保存する。その後、図14の処理は終了する。
図15は、第3実施形態の運転者体調検知装置において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図15のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。
図15のステップS500,S510は、図5のステップS500,S510と同じである。車両の左右方向における最新の加速度CAnが加速度閾値ACth以上であれば(ステップS510でYES)、処理は、ステップS1400に進む。
ステップS1400において、体調判定部322は、メモリ310に保存されているPSDの周波数データの最大値(ピーク値)を取得する。ステップS1410において、体調判定部322は、ステップ500で取得した車両10の加速度に対応するPSDの学習値をメモリ310から取得する。
ステップS1420において、体調判定部322は、PSDの周波数データの最大値がPSDの学習値のK2倍より大きいか否かを判別する。PSDの周波数データの最大値がPSDの学習値のK2倍以下であれば(ステップS1420でNO)、図15の処理は終了する。PSDの周波数データの最大値がPSDの学習値のK2倍より大きければ(ステップS1420でYES)、処理はステップS540に進む。ステップS540,S550は、それぞれ、図5のステップS540,S550と同じである。
以上説明されたように、この第3実施形態では、周波数解析部341は、運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データから、PSDの周波数データを算出する。体調判定部322は、PSDの周波数データの最大値が、学習値のK2倍より大きければ、運転者の体調が異常であると判定する。運転者が体調不良になると、若干の意識低下から首の筋力が低下してくるため、運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データを周波数解析して得られたPSDの最大値が、体調が正常なときに比べて小さくなる。したがって、第3実施形態によれば、運転者の体調の異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
また、第3実施形態では、学習値制御部342は、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過するまでの間は、運転者の体調が正常であるとみなして、この間に得られたPSDの周波数データの最大値の平均値を学習値としてメモリ310に保存する。このように、車両10のイグニションスイッチがオンにされる度に、学習値を求めているため、その運転者に適切な学習値を得ることができる。したがって、第3実施形態によれば、運転者の体調の良否を正確に判定できる。
なお、上記第3実施形態では、PSDの周波数データを学習値と比較しているが、これに限られない。例えば、PSDの周波数データを予め定められた判定閾値と比較してもよい。
図16は、第3実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の図12と異なる構成を概略的に示すブロック図である。図16のCPU320は、図12のCPU320が備える学習値制御部342を備えていない。
図16の体調判定部322は、PSDの周波数データの最大値が、メモリ310に予め保存されている判定閾値より大きければ、運転者の体調が異常であると判定する。判定閾値は、例えば予め実験的に求めておいて、メモリ310に記憶させておけばよい。判定閾値は、この第3実施形態では、図9のように、車両の加速度の増大に応じて増大するように設定されている。なお、判定閾値は、図13の例では、例えば0.5×10−3の近傍の固定値に設定されてもよい。このような判定閾値を用いることによって、運転者の体調が異常であるか否かを判定することができる。
図17は、図16の構成において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図17のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。
図17のステップS500,S510は、図5のステップS500,S510と同じである。図17のステップS1400は、図15のステップS1400と同じである。ステップS1400に続くステップS1600において、体調判定部322は、ステップ500で取得した車両10の加速度に対応する判定閾値をメモリ310から取得する。
ステップS1610において、体調判定部322は、PSDの周波数データの最大値が判定閾値以上であるか否かを判別する。PSDの周波数データの最大値が判定閾値未満であれば(ステップS1610でNO)、図17の処理は終了する。PSDの周波数データの最大値が判定閾値以上であれば(ステップS1610でYES)、処理はステップS540に進む。ステップS540,S550は、それぞれ、図5のステップS540,S550と同じである。
このように、PSDの周波数データを予め定められた判定閾値と比較しても、上記第3実施形態と同様に、運転者の体調の異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
101 カメラ
102 加速度センサ
310 メモリ
321 加速度制御部
322 体調判定部
323 加速度演算部
324 頭部検出部
331 移動距離演算部
341 周波数解析部
342 学習値制御部

Claims (9)

  1. 車両を運転する運転者の体調を検知する運転者体調検知装置であって、
    前記車両の走行中の動きの変化を検出する車両検出部と、
    前記運転者の頭部の動きの変化を検出する運転者検出部と、
    前記走行中の動きの変化に対する前記頭部の動きの変化に基づき、前記運転者の体調が異常であるか否かの判定処理を実行する体調判定部と、
    を備える運転者体調検知装置。
  2. 前記車両検出部は、前記車両の左右方向における前記走行中の動きの変化を検出し、
    前記運転者検出部は、前記左右方向における前記頭部の動きの変化を検出し、
    前記体調判定部は、前記左右方向における前記走行中の動きの変化に対する、前記左右方向における前記頭部の動きの変化に基づき、前記判定処理を実行する、
    請求項1に記載の運転者体調検知装置。
  3. 前記運転者検出部は、前記頭部の動きの変化として、前記頭部の加速度を検出し、
    前記体調判定部は、前記走行中の動きの変化に対する前記頭部の加速度の比率が所定値以上のときに、前記運転者の体調が異常であると判定する、
    請求項1又は2に記載の運転者体調検知装置。
  4. 前記運転者検出部は、前記頭部の動きの変化として、前記頭部の移動距離を検出し、
    前記体調判定部は、前記走行中の動きの変化に対する前記頭部の移動距離が予め定められた判定閾値以上のときに、前記運転者の体調が異常であると判定する、
    請求項1又は2に記載の運転者体調検知装置。
  5. 前記走行中の動きの変化が大きくなると大きくなるように予め定められた前記判定閾値を記憶する記憶部をさらに備える、
    請求項4に記載の運転者体調検知装置。
  6. 時間データに対して周波数解析を行って周波数データを算出する周波数解析部をさらに備え、
    前記運転者検出部は、前記頭部の動きとして、前記頭部の加速度を検出し、
    前記周波数解析部は、前記頭部の加速度の時間データに対して周波数解析を行ってパワースペクトル密度の周波数データを算出し、
    前記体調判定部は、前記パワースペクトル密度の周波数データの最大値が基準値より大きいときに、前記運転者の体調が異常であると判定する、
    請求項1又は2に記載の運転者体調検知装置。
  7. 前記体調判定部は、前記走行中の動きの変化の大きさが予め定められた閾値以上のときのみ、前記判定処理を実行する、
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の運転者体調検知装置。
  8. 前記車両検出部は、前記走行中の動きの変化として前記車両の加速度を検出する加速度センサを含む、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の運転者体調検知装置。
  9. 車両を運転する運転者の体調を検知する運転者体調検知装置における運転者体調検知方法であって、
    前記車両の走行中の動きの変化を検出する車両検出工程と、
    前記運転者の頭部の動きの変化を検出する運転者検出工程と、
    前記走行中の動きの変化に対する前記頭部の動きの変化に基づき、前記運転者の体調が異常であるか否かの判定処理を実行する体調判定工程と、
    を備える運転者体調検知方法。
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