JP2019012429A - 車両用警報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両を運転中の運転者の目の開き具合に基づく警告の精度を高める。【解決手段】測定部２は、車両の室内に設置され、車両の運転者との間の距離及び車両の運転者の開眼度を測定する。閾値取得部４１は、運転者に警報を通知するか否かを判定するために参照される所定の閾値を記憶部３から取得する。修正部４２は、測定部２と運転者との間の距離に基づいて、閾値と開眼度との少なくともいずれか一方を修正する。通知部４３は、開眼度が閾値未満となる場合に警報を通知する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用警報装置に関する。

近年、運転者の覚醒状態を推定して必要に応じて警報を発する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されている技術は、開眼幅計測手段により計測された開眼幅の時系列トレンドを追跡し、実測値に低域濾過フィルタのフィルタをかけることで開眼閾値を決定することが開示されている。

特開２０１０−０６７１３７号公報

運転者が動くことによって撮像部と運転者との距離が変わると、撮像部が撮像した映像における運転者の見かけ上の開眼度が変化する。一方、上記のような技術では、開眼幅の決定には一定の実測を要するため、決定まで一定の時間を要すると考えられる。このため、上記のような技術では、運転者の急な動きに対する開眼閾値の変更に対応しにくいと考えられる。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両を運転中の運転者の目の開き具合に基づく警告の精度を高める技術を提供することを目的とする。

本発明のある態様は、車両用警報装置である。この装置は、車両の室内に設置され、前記車両の運転者との間の距離及び前記車両の運転者の開眼度を測定する測定部と、前記運転者に警報を通知するか否かを判定するために参照される所定の閾値を記憶部から取得する閾値取得部と、前記測定部と前記運転者との間の距離に基づいて、前記閾値と前記開眼度との少なくともいずれか一方を修正する修正部と、前記開眼度が前記閾値未満となる場合に警報を通知する通知部と、を備える。

前記測定部は、前記運転者の顔の向きをさらに測定してもよく、前記車両用警報装置は、前記車両の前進方向と前記運転者の顔向き方向とがなす角度を取得する角度取得部をさらに備えてもよく、前記修正部は、前記角度に基づいて、前記閾値と前記開眼度との少なくともいずれか一方を修正してもよい。

前記修正部は、前記開眼度を測定するための基準距離よりも前記測定部と前記運転者との間の距離が大きいほど、前記開眼度が大きくなるように前記開眼度を修正してもよい。

前記修正部は、前記開眼度を測定するための基準距離よりも前記測定部と前記運転者との間の距離が大きいほど、前記閾値が小さくなるように前記閾値を修正してもよい。

本発明によれば、車両を運転中の運転者の目の開き具合に基づく警告の精度を高めることができる。

実施の形態に係る車両用警報装置の概要を説明するための模式図である。 実施の形態に係る測定部が測定する運転者の開眼度を説明するための図である。 実施の形態に係る車両用警報装置の機能構成を模式的に示す図である。 実施の形態に係る修正部による修正処理を説明するための模式図である。 実施の形態に係る修正部による修正処理を説明するための模式図である。 実施の形態に係る車両用警報装置が実行する警報処理の流れを説明するためのフローチャートである。 実施の形態の変形例に係る修正部による修正処理を説明するための模式図である。

＜実施の形態の概要＞
図１及び図２を参照して、実施の形態に係る車両用警報装置１の概要を述べる。
図１は、実施の形態に係る車両用警報装置１の概要を説明するための模式図である。図１に示す例では、車両用警報装置１は運転者Ｄが運転する車両Ｖに搭載されている。車両Ｖは、車両用警報装置１の一部として、測定部２も備えている。

測定部２は、車両Ｖの室内に設置され、車両Ｖの運転者Ｄとの間の距離及び車両Ｖの運転者Ｄの開眼度を測定する。既知の技術であるため詳細な説明は省略するが、測定部２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子と画像処理を実行する計算部とで実現されている。測定部２は、車両Ｖの運転者Ｄを撮像することで得られた映像を既知の画像処理技術を用いて解析することにより、運転者Ｄの目の開き具合を示す開眼度を取得する。

また、測定部２は、測定部２と運転者Ｄとの間の距離も取得する。測定部２が二つの撮像素子を持つ複眼カメラの場合、測定部２は示唆画像を解析することで測定部２と運転者Ｄとの間の距離を求めることができる。測定部２が単眼カメラの場合には、測定部２は赤外光等を用いる測距センサによって測定部２と運転者Ｄとの間の距離を求めることができる。

ここで、「目の開き具合を示す開眼度」は、例えば、測定部２のキャリブレーション時に測定部２が測定した運転者Ｄの目の開き具合を基準とする百分率によって表される。

図２（ａ）−（ｃ）は、実施の形態に係る測定部２が測定する運転者Ｄの開眼度を説明するための図である。具体的には、図２（ａ）は、測定部２のキャリブレーション時の基準距離Ｌｃを示す模式図である。図２（ｂ）は、開眼度が１００％である運転者Ｄの顔を示す模式図である。図２（ｃ）は、開眼度が３０％である運転者Ｄの顔を示す模式図である。

測定部２は、図２（ａ）に示すように測定部２と運転者Ｄの顔との距離が基準距離Ｌｃのとき、図２（ｂ）に示すように覚醒時の運転者Ｄの目の開き具合を開眼度１００％とする。また、測定部２は、例えば映像中において運転者Ｄの目を構成する画素の縦方向の基準画素数Ｎｃを記憶する。これにより、測定部２は、撮影した映像中において運転者Ｄの目を構成する画素の縦方向の画素数Ｎの基準画素数Ｎｃに対する百分率を開眼度として取得することができる。

ここで、開眼度が小さいことは運転者Ｄの目が閉じていること又は閉じかかっていること、すなわち運転者Ｄが覚醒していない可能性を示唆する。このため、実施の形態に係る車両用警報装置１は、測定部２が算出した開眼度が所定の閾値未満となる場合、運転者Ｄに対して警報を通知する。これにより、運転者Ｄに覚醒を促すことができる。

ところで、測定部２と運転者Ｄの顔との距離が基準距離Ｌｃであることを前提として測定部２が開眼度を算出する場合、測定部２と運転者Ｄの顔との距離が基準距離Ｌｃからずれると、開眼度が不正確となる。例えば、測定部２と運転者Ｄの顔との距離が基準距離Ｌｃよりも長くなると、運転者Ｄの目の開き具合が同じであっても算出される開眼度は小さくなる。反対に、測定部２と運転者Ｄの顔との距離が基準距離Ｌｃよりも短くなると、運転者Ｄの目の開き具合が同じであっても算出される開眼度は大きくなる。

そこで、実施の形態に係る車両用警報装置１は、測定部２と運転者Ｄとの間の距離に基づいて、閾値と開眼度との少なくともいずれか一方を修正する。これにより、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの目の開き具合に関する開眼度に基づく警報の精度を高めることができる。

＜車両用警報装置１の機能構成＞
図３は、実施の形態に係る車両用警報装置１の機能構成を模式的に示す図である。実施の形態に係る車両用警報装置１は、測定部２、記憶部３、及び制御部４を備える。

測定部２は、車両Ｖの室内に設置され、車両Ｖの運転者Ｄとの間の距離及び車両Ｖの運転者Ｄの開眼度を測定する。記憶部３は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性記憶装置、及びＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の一時記憶部を含む。不揮発性記憶装置は、実施の形態に係る車両用警報装置１を実現するための各種プログラム及びデータの格納部として機能する。一時記憶部は、制御部４の作業メモリとして機能する。

制御部４は、車両ＶのＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のプロセッサである。制御部４は、記憶部３に格納されているプログラムを実行することにより、開眼度取得部４０、閾値取得部４１、修正部４２、通知部４３、及び角度取得部４４として機能する。

開眼度取得部４０は、測定部２から、運転者Ｄの目の開き具合に関する開眼度、開眼度算出の基準とする基準距離Ｌｃ、及び測定部２と運転者Ｄの顔との実際の距離Ｌを取得する。閾値取得部４１は、運転者Ｄに警報を通知するか否かを判定するために参照される所定の閾値Ｔを記憶部３から取得する。閾値Ｔの具体的な値は、測定部２の精度や警報の強度等を考慮して定めればよいが、例えば５０％である。運転者Ｄは、車両Ｖの図示しないユーザインタフェースを介して、閾値Ｔの値を変更することもできる。

修正部４２は、測定部２と運転者Ｄとの間の距離Ｌに基づいて、閾値Ｔと開眼度との少なくともいずれか一方を修正する。通知部４３は、修正部４２による修正後の開眼度が閾値Ｔ未満となる場合に警報を通知する。これにより、車両用警報装置１は、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの目の開き具合に基づく警告の精度を高めることができる。

以下、実施の形態に係る修正部４２による修正処理についてより詳細に説明する。
図４（ａ）−（ｃ）は、実施の形態に係る修正部４２による修正処理を説明するための模式図である。具体的には、図４（ａ）は、測定部２のキャリブレーション時の基準距離Ｌｃと、開眼度が１００％である運転者Ｄの顔とを示す模式図である。図４（ｂ）は、測定部２と運転者Ｄの顔との距離Ｌが基準距離Ｌｃよりも長い場合の様子を示す模式図である。

図４（ｂ）に示す運転者Ｄの目の開き具合は、図４（ａ）に示す運転者Ｄの目の開く具合と同一である。しかしながら、図４（ｂ）に示す運転者Ｄは、図４（ａ）に示す運転者Ｄよりも測定部２から離れている。このため、測定部２が撮像する映像においては、図４（ｂ）に示す運転者Ｄの目を構成する画素の縦方向の画素数Ｎは、図４（ａ）に示す運転者Ｄの目を構成する画素の縦方向の画素数である基準画素数Ｎｃよりも少なくなる。図４（ｂ）は、運転者Ｄの見かけ上の開眼度が９０％となっている場合の例を図示している。

図４（ｃ）は、測定部２と運転者Ｄの顔との距離と、見かけ上の開眼度との関係を説明するための模式図である。図４（ｃ）において、運転者Ｄの目の縦方向の長さをＰ、運転者Ｄの目との距離がＬｃとなる点を点Ａ、運転者Ｄの目との距離がＬとなる点を点Ｂとする。また、点Ａから運転者Ｄの目を見たときの見込み角をα［ｒａｄ］、点Ｂから運転者Ｄの目を見たときの見込み角をβ［ｒａｄ］とする。Ｌｃ＜Ｌの時、α＞βとなる。

このとき、Ｐ、Ｌｃ、α、Ｌ、βは、以下の式を満たす。
Ｐ＝Ｌｃ×ｔａｎ（α） （１）
Ｐ＝Ｌ×ｔａｎ（β） （２）

Ｐは人間の目の大きさであるため、大きくても２センチメートル程度である。また、測定部２が車両Ｖのダッシュボード付近に設置される場合、Ｌｃは少なくとも５０センチメートル程度である。この場合、αは０．０４［ｒａｄ］程度となる。

ここで、φを角度とし、ｙ＝ｔａｎ（φ）とする。このとき、φ＜＜１であれば、ｙ＝ｔａｎ（φ）≒φとなる。この関係を利用すると、式（１）及び式（２）は、それぞれ以下のように変形できる。
Ｐ＝Ｌｃ×α （１）’
Ｐ＝Ｌ×β （２）’
式（１）’及び式（２）’より以下の式（３）を得る。
β＝α×Ｌｃ／Ｌ （３）

角度α及び角度βは、それぞれ測定部２が撮像した映像における運転者Ｄの目を構成する画素の縦方向の画素数Ｎに比例する。以上より、測定部２から距離Ｌ離れた場所に存在する運転者Ｄの見かけ上の開眼度Ｙは、真の開眼度をＸとすると、
Ｙ＝Ｘ×Ｌｃ／Ｌ （４）
となる。ゆえに、測定部２から距離Ｌ離れた場所に存在する運転者Ｄの真の開眼度Ｘは、見かけ上の開眼度Ｙを用いて、
Ｘ＝Ｙ×Ｌ／Ｌｃ （５）
と変形できる。

式（５）は、基準距離Ｌｃよりも測定部２と運転者Ｄとの間の距離Ｌが大きいほど、真の開眼度Ｘは、見かけ上の開眼度Ｙよりも大きくなることを示している。そこで修正部４２は、開眼度を測定するための基準距離Ｌｃよりも測定部２と運転者Ｄとの間の距離Ｌが大きいほど、開眼度が大きくなるように開眼度を修正する。

通知部４３は、修正部４２による修正後の開眼度が閾値Ｔ未満となる場合、すなわち以下の式（６）を満たす場合、警報を通知する。
Ｔ＞Ｙ×Ｌ／Ｌｃ （６）
これにより、車両用警報装置１は、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの目の開き具合に基づく警告の精度を高めることができる。

式（６）を変形すると、以下の式（７）を得る。
Ｔ×Ｌｃ／Ｌ＞Ｙ （７）

式（７）は、修正部４２が測定部２と運転者Ｄとの間の距離Ｌに基づいて見かけ上の開眼度Ｙを修正することに替えて、閾値ＴをＴ×Ｌｃ／Ｌとなるように修正してもよいことを示している。すなわち、修正部４２は、開眼度を測定するための基準距離Ｌｃよりも測定部２と運転者Ｄとの間の距離Ｌが大きいほど、閾値Ｔが小さくなるように閾値Ｔを修正してもよい。通知部４３は、修正部４２による修正後の閾値Ｔよりも見かけ上の開眼度Ｙが小さくなる場合、警報を通知する。これにより、車両用警報装置１は、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの目の開き具合に基づく警告の精度を高めることができる。

以上、修正部４２が、測定部２と運転者Ｄとの間の距離Ｌに基づいて、閾値Ｔと見かけ上の開眼度Ｙとの少なくともいずれか一方を修正する場合について説明した。ここで、見かけ上の開眼度Ｙは、測定部２と運転者Ｄとの間の距離Ｌのみならず、運転者Ｄの顔の向きによっても変化する。

図５（ａ）−（ｃ）は、実施の形態に係る修正部４２による修正処理を説明するための模式図である。具体的には、図５（ａ）は、測定部２のキャリブレーション時の基準距離Ｌｃと開眼度が１００％である運転者Ｄの顔を示す模式図である。図５（ｂ）は、運転者Ｄの顔が上向きの場合の様子を示す模式図である。

図５（ｂ）に示す運転者Ｄの目の開き具合は、図５（ａ）に示す運転者Ｄの目の開く具合と同一である。しかしながら、図５（ｂ）に示す運転者Ｄは、図５（ａ）に示す運転者Ｄと異なり上を向いている。このため、測定部２が撮像する映像においては、図５（ｂ）に示す運転者Ｄの目を構成する画素の縦方向の画素数Ｎは、図５（ａ）に示す運転者Ｄの目を構成する画素の縦方向の画素数である基準画素数Ｎｃよりも少なくなる。図５（ｂ）は、運転者Ｄの見かけ上の開眼度Ｙが８０％となっている場合の例を図示している。

図５（ｃ）は、運転者Ｄの顔向き方向を示す目の俯角と、見かけ上の開眼度との関係を説明するための模式図である。図５（ｃ）において、運転者Ｄの目の縦方向の長さをＰ、運転者Ｄが上方を見上げる場合の運転者Ｄの目の俯角θとする。

このとき、運転者Ｄの目を正面から見た場合における運転者Ｄの目の縦方向の見かけ上の長さＱは、
Ｑ＝Ｐｃｏｓ（θ） （８）
となる。

したがって、測定部２の目の俯角がθである場合の運転者Ｄの見かけ上の開眼度Ｙは、真の開眼度をＸとすると、
Ｙ＝Ｘ×ｃｏｓ（θ） （９）
となる。ゆえに、真の開眼度Ｘは、
Ｘ＝Ｙ／ｃｏｓ（θ） （１０）
となる。

通知部４３は、修正部４２による修正後の開眼度が閾値Ｔ未満となる場合、すなわち以下の式（１１）を満たす場合、警報を通知する。
Ｔ＞Ｙ／ｃｏｓ（θ） （１１）
これにより、車両用警報装置１は、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの目の開き具合に基づく警告の精度を高めることができる。

式（１１）を変形すると、以下の式（１２）を得る。
Ｔ×ｃｏｓ（θ）＞Ｙ （１２）

式（１２）は、修正部４２が測定部２と運転者Ｄとの間の距離Ｌに基づいて見かけ上の開眼度Ｙを修正することに替えて、閾値ＴをＴ×ｃｏｓ（θ）となるように修正してもよいことを示している。

そこで、測定部２は、運転者Ｄの顔の向きをさらに測定する。角度取得部４４は、車両Ｖの前進方向と運転者Ｄの顔向き方向とがなす角度である俯角θを取得する。修正部４２は、角度に基づいて、閾値Ｔと開眼度との少なくともいずれか一方を修正する。具体的には、修正部４２は、式（１０）に基づいて見かけ上の開眼度Ｙを補正するか、あるいは式（１２）を用いて閾値Ｔを修正する。これにより、車両用警報装置１は、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの目の開き具合に基づく警告の精度を高めることができる。なお、上記の議論は、運転者Ｄの顔向き方向が下方である場合も同様に成り立つ。

＜車両用警報装置１が実行する警報処理の処理フロー＞
図６は、実施の形態に係る車両用警報装置１が実行する警報処理の流れを説明するためのフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば車両Ｖのエンジンが始動したときに開始する。

測定部２は、運転者Ｄの開眼度を測定するためのキャリブレーションを実行して基準距離Ｌｃと基準画素数Ｎｃとを取得する（Ｓ２）。測定部２は、車両Ｖの走行中に、車両Ｖの運転者Ｄとの間の距離Ｌを測定する（Ｓ４）。

測定部２は、運転者Ｄの見かけ上の開眼度Ｙを測定する（Ｓ６）。閾値取得部４１は、運転者Ｄに警報を通知するか否かを判定するために参照される所定の閾値Ｔを記憶部３から取得する（Ｓ８）。測定部２は、運転者Ｄの顔向き方向を測定する（Ｓ１０）。

角度取得部４４は、車両Ｖの前進方向と運転者Ｄの顔向き方向とがなす角度である俯角θを取得する（Ｓ１２）。角度取得部４４は、車両Ｖの運転者Ｄとの間の距離Ｌ及び車両Ｖの前進方向と運転者Ｄの顔向き方向とがなす角度である俯角θとに基づいて、閾値Ｔと見かけ上の開眼度Ｙとの少なくともいずれか一方を修正する（Ｓ１４）。

修正後の真の開眼度Ｘが閾値Ｔより小さいか、又は見かけ上の開眼度Ｙが修正後の閾値Ｔよりも小さい場合（Ｓ１６のＹｅｓ）、通知部４３は警報を通知する（Ｓ１８）。修正後の真の開眼度Ｘが閾値Ｔ以上、かつ見かけ上の開眼度Ｙが修正後の閾値Ｔ以上の場合（Ｓ１６のＮｏ）、又は通知部４３が警報を通知すると、本フローチャートにおける処理は終了する。

＜車両用警報装置１が奏する効果＞
以上説明したように、実施の形態に係る車両用警報装置１によれば、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの目の開き具合に基づく警告の精度を高めることができる。
実施の形態に係る車両用警報装置１は、測定部２と運転者Ｄとの間の距離による開眼度の見かけ上の変化を修正することにより、目の開き具合の推定精度を高めることができる。さらに、実施の形態に係る車両用警報装置１は、運転者の顔の向きによる開眼度の見かけ上の変化も修正するため、目の開き具合の推定精度を高めることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

＜変形例＞
上記では、運転者Ｄの顔の高さと測定部２の設置場所の高さとが同じであることを前提として説明した。しかしながら、測定部２の設置場所は、運転者Ｄの顔の位置よりも下方にずれることも起こり得る。

図７は、実施の形態の変形例に係る修正部４２による修正処理を説明するための模式図である。図７に示すように、変形例に係る車両用警報装置１においては、測定部２は、運転者Ｄの顔の下方に距離Ｈずれた位置に設置されている。

キャリブレーション時には、測定部２と運転者Ｄの顔との間の距離はＬｃ（図中点Ａと点Ｃとの間の距離）であるとする。また、点Ａから運転者Ｄの目を見たときの見込み角をα［ｒａｄ］とする。このとき、測定部２が撮像する映像における運転者Ｄの目の縦方向の大きさＰ’は、
Ｐ’＝Ｌｃ×ｓｉｎ（α） （１３）
となる。

ここで、φを角度とし、ｙ＝ｓｉｎ（φ）とする。このとき、φ＜＜１であれば、ｙ＝ｓｉｎ（φ）≒φとなる。この関係を利用すると、式（１３）は、
Ｐ’＝Ｌｃ×α （１３）’
となる。式（１３）’は式（１）’と同様の形となる。

したがって、運転者Ｄの目との距離がＬとなる点から運転者Ｄの目を見たときの見込み角をβ［ｒａｄ］とすれば、
Ｐ’＝Ｌ×β （１４）
も同様に成立する。

以上より、測定部２の設置場所が運転者Ｄの顔の位置よりも下方にずれる場合であっても、式（１３）’及び式（１４）が成り立つ。ゆえに、変形例に係る修正部４２は、実施の形態に係る修正部４２と同様に、測定部２と運転者Ｄとの間の距離Ｌに基づいて見かけ上の開眼度Ｙ又は閾値Ｔを修正すればよい。

１・・・車両用警報装置
２・・・測定部
３・・・記憶部
４・・・制御部
４０・・・開眼度取得部
４１・・・閾値取得部
４２・・・修正部
４３・・・通知部
４４・・・角度取得部
Ｖ・・・車両

Claims (4)

1. 車両の室内に設置され、前記車両の運転者との間の距離及び前記車両の運転者の開眼度を測定する測定部と、
   前記運転者に警報を通知するか否かを判定するために参照される所定の閾値を記憶部から取得する閾値取得部と、
   前記測定部と前記運転者との間の距離に基づいて、前記閾値と前記開眼度との少なくともいずれか一方を修正する修正部と、
   前記開眼度が前記閾値未満となる場合に警報を通知する通知部と、
   を備える車両用警報装置。
2. 前記測定部は、前記運転者の顔の向きをさらに測定し、
   前記車両用警報装置は、前記車両の前進方向と前記運転者の顔向き方向とがなす角度を取得する角度取得部をさらに備え、
   前記修正部は、前記角度に基づいて、前記閾値と前記開眼度との少なくともいずれか一方を修正する、
   請求項１に記載の車両用警報装置。
3. 前記修正部は、前記開眼度を測定するための基準距離よりも前記測定部と前記運転者との間の距離が大きいほど、前記開眼度が大きくなるように前記開眼度を修正する、
   請求項１又は２に記載の車両用警報装置。
4. 前記修正部は、前記開眼度を測定するための基準距離よりも前記測定部と前記運転者との間の距離が大きいほど、前記閾値が小さくなるように前記閾値を修正する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用警報装置。
   
   

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