JP2019136166A - データ処理装置、モニタリングシステム、覚醒システム、データ処理方法、及びデータ処理プログラム - Google Patents
データ処理装置、モニタリングシステム、覚醒システム、データ処理方法、及びデータ処理プログラム Download PDFInfo
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Abstract
Description
特許文献1には、自動車運転時を模擬した実験システム、すなわちドライビングシミュレータシステムを用い、スクリーンに投影される前方車両のナンバープレート上部を注視点として固視させるなどの実験タスクを被験者に課した状態で試験を行った結果が開示されている。
前記人又は該人が操作する物の状態が、前記人の前庭動眼反射運動の算出に適した所定の状態にあるか否かを判定する状態判定部と、
前記人の瞳孔運動及び頭部運動を測定する測定部と、
該測定部により測定された前記人の頭部運動及び瞳孔運動に係るデータに、前記状態判定部による判定結果を示す識別情報を付与する付与部とを備えていることを特徴としている。
前記算出部が、前記データのうち、前記第1の識別情報が付与された前記データを用いて、前記前庭動眼反射運動を算出するものであることを特徴としている。
前記介入制御部により前記介入制御が行われた後、前記測定部により測定された前記データが、前記前庭動眼反射運動の算出に適したデータであるか否かを判定するデータ判定部とを備え、
前記付与部が、前記測定部により測定された前記データのうち、前記データ判定部により前記適したデータと判定された前記データに第1の識別情報を付し、前記適したデータではないと判定された前記データに第2の識別情報を付すものであり、
前記算出部が、前記データのうち、前記第1の識別情報が付与された前記データを用いて、前記前庭動眼反射運動を算出するものであることを特徴としている。
前記車両の加速度を取得する取得部を備え、
前記状態判定部が
前記取得部で取得された前記車両の加速度と、前記測定部により測定された前記運転者の頭部運動又は瞳孔運動とが所定の関係にある場合に、前記所定の状態にあると判定するものであることを特徴としている。
前記データ処理装置の前記測定部が、前記カメラから取得した前記画像を用いて、前記人の瞳孔運動及び頭部運動を測定するものであることを特徴としている。
上記覚醒システムによれば、前記覚醒制御部により前記覚醒装置が制御されるので、該覚醒装置により前記人を覚醒させることができる。
前記人又は該人が操作する物の状態が、前記人の前庭動眼反射運動の算出に適した所定の状態にあるか否かを判定する状態判定ステップと、
前記測定ステップにより測定された前記人の頭部運動及び瞳孔運動に係るデータに、前記状態判定ステップにより判定された結果を示す識別情報を付与する付与ステップとを含むステップを実行させることを特徴としている。
前記少なくとも1つのコンピュータに、
人の瞳孔運動及び頭部運動を測定する測定ステップと、
前記人又は該人が操作する物の状態が、前記人の前庭動眼反射運動の算出に適した所定の状態にあるか否かを判定する状態判定ステップと、
前記測定ステップにより測定された前記人の頭部運動及び瞳孔運動に係るデータに、前記状態判定ステップにより判定された結果を示す識別情報を付与する付与ステップとを実行させることを特徴としている。
図1は、実施の形態に係るデータ処理装置をモニタリングシステムへ適用させた例を示す概略図である。
モニタリングシステム1は、車両2に搭載され、車両2の運転者3をモニタリングするためのデータ処理を行うデータ処理装置10と、運転者3の顔を含む画像を撮像するカメラ20とを含んで構成されている。
また、ナビゲーション装置50、電子制御ユニット60又は振動装置70では、データ処理装置10から取得した所定の制御信号に基づいて、所定の制御動作が実行されるようになっている。
図2は、実施の形態に係るモニタリングシステム1のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
データ処理装置10は、データ取得部11、及び制御ユニット12、記憶ユニット13を含んで構成されている。
前記前方監視カメラや後方監視カメラには、ステレオカメラや単眼カメラなどが採用され得る。前記レーダは、ミリ波等の電波を車両周囲に送信し、車両周囲に存在する対象物で反射された電波を受信することで対象物の位置、方向、距離などを検出する。前記ライダーは、レーザー光を車両周囲に送信し、車両周囲に存在する対象物で反射された光を受信することで対象物の位置、方向、距離などを検出する。
データ取得部11で取得したカメラ20の画像データが、画像記憶部13aに記憶される。また、データ取得部11で取得した車載センサ30、ナビゲーション装置50、又は電子制御ユニット60のデータが、取得データ記憶部13bに記憶される。
状態判定部12aは、画像記憶部13a又は取得データ記憶部13bから状態判定に用いるデータを読み出し、読み出したデータを用いて、運転者3又は車両2の状態が、前庭動眼反射運動の算出に適した所定の状態にあるか否かを判定する処理を行う。
前記所定の状態には、運転者3の頭部が振動しやすい状態、換言すれば、前庭動眼反射運動のシグナル成分、特に変位量が大きくなる状態が含まれる。より具体的には、運転者3の頭部が上下、左右又は前後方向、或いはヨー又はピッチ方向に、変位又は振動しやすい状態などが含まれる。
測定部12bは、まず、テンプレートマッチングによりカメラ20で撮像された画像から運転者3の顔(顔領域)を検出する。顔領域の検出は、予め用意された顔のテンプレート画像を用いてよい。次に、測定部12bは、前記画像から検出された運転者3の顔領域に対して、テンプレートマッチングにより前記顔領域から瞳孔の位置を検出する。前記瞳孔の位置の検出は、予め用意された瞳孔のテンプレート画像を用いてよい。そして、測定部12bは、前記画像のフレーム毎に瞳孔の位置を検出し、これらフレーム毎の瞳孔の位置変化(移動量)から瞳孔運動を測定する。
測定部12bは、まず、テンプレートマッチングによりカメラ20で撮像された画像から運転者3の顔(顔領域)を抽出する。前記顔領域の検出は、予め用意された顔のテンプレート画像を用いてよい。また、前記瞳孔運動を測定する処理で検出された運転者3の顔領域のデータを用いてもよい。
そして、測定部12bは、前記画像のフレーム毎に運転者3の目尻と目頭の位置を検出し、これらフレーム毎の目尻と目頭の位置変化(移動量)から頭部運動を測定する。
前記距離画像データを取得するために、例えば、モニタリングシステム1に三次元画像計測部を装備してもよい。該三次元画像計測部は、撮像された画像の各画素に対象物までの距離の値(奥行きに関する情報)を持たせた三次元画像(距離画像)を取得するものである。前記三次元画像計測部は、例えば、ステレオ法などの受動型計測部であってもよいし、光レーダやパターン光などの光を投影する方式の能動型計測部であってもよい。
(1)介入制御部12dが、ナビゲーション装置50に対し、直線道路を走行するようにルート変更を指示するルート変更信号を出力する介入制御を行う。直線道路を走行している時は、通常、運転者3は前を向いているので、視線が一方向に定まりやすい状態にある。したがって、データ処理装置10では、前記介入制御により前庭動眼反射運動以外の眼球運動が生じにくい状態で、頭部運動及び瞳孔運動を測定することが可能となる。
ナビゲーション装置50は、データ処理装置10から上記報知信号を受信した場合、例えば、「前方を注視してください。」といった音声を出力したり、画面に表示したりする制御を実行する。前記介入制御により、運転者3の眼を前庭動眼反射運動の算出に適した状態、すなわち、前方を注視させる状態に誘導することが可能となる。周囲の安全の確認とは、例えば車両2の前方及び後方100mに先行車または後続車が検出されず、車両の周囲5m以内にその他の障害物が検出されないことを指す。ただし周囲の安全の確認方法はこれに限定されない。
ナビゲーション装置50は、データ処理装置10から上記報知信号を受信した場合、例えば、「前方を見たまま頭部を上下又は左右に動かしてください。」といった音声を出力したり、画面に表示したりする制御を実行する。前記介入制御により、運転者3の頭部を前庭動眼反射運動の算出に適した状態、すなわち頭部を振動させる状態に誘導することが可能となる。
振動装置70は、データ処理装置10から上記制御信号を受信した場合、例えば、所定期間、運転者3の座席を上下、左右、前後又はピッチ方向に所定の振動周期で振動させる制御を実行する。前記介入制御により、運転者3の頭部を前庭動眼反射運動の算出に適した状態、すなわち、頭部を振動させる状態にすることが可能となる。
サスペンション制御ユニット61は、データ処理装置10から上記制御信号を受信した場合、例えば、一定期間、アクティブサスペンション機構の減衰力を調整して、車体を上下又は左右などに揺動させやすい状態にする制御を実行する。前記介入制御により、運転者3の頭部を前庭動眼反射運動の算出に適した状態、すなわち、頭部を振動させる状態にすることが可能となる。
データ判定部12eが前庭動眼反射運動の算出に適したデータであると判定した場合、データ判定部12eは、付与部12cに第1のラベルの付与を指示する信号(第1の付与指示信号)を出力する。
一方、データ判定部12eが前庭動眼反射運動の算出に適したデータではないと判定した場合、データ判定部12eは、介入制御部12dに前記介入制御を指示する信号(介入指示信号)を出力するとともに、付与部12cに第2のラベルの付与を指示する信号(第2の付与指示信号)を出力する。
(1)データ判定部12eは、瞳孔運動及び頭部運動のデータが測定部12bで取得できたか否かを判定する。そもそも、瞳孔運動及び頭部運動のデータが取得できていなければ、前庭動眼反射運動の算出を行うことができない。
例えば、瞳孔の運動量が頭部の運動量よりも大きい場合、又は頭部の移動又は回転方向に追従して瞳孔が移動又は回転している場合など、眼球の回転速度や回転角などの眼球運動が所定の閾値より大きい場合、瞳孔運動のデータには、サッカード運動などのノイズ成分が多く含まれ、前庭動眼反射運動の算出に適した瞳孔運動データではないと判定してもよい。
そこで、データ判定部12eは、車速データが所定の速度(例えば、徐行速度)より小さい場合、前庭動眼反射運動の算出に適したデータではないと判定する。又は前記車速データが所定の速度より大きい場合、前庭動眼反射運動の算出に適したデータであると判定してもよい。
前庭動眼反射運動は、運転者3の頭部が運動しなければ発生しない眼球運動である。したがって、データ判定部12eは、測定部12bで測定した頭部運動の運動量(平行移動又は回転移動)が、所定の運動量より小さい場合、前庭動眼反射運動の算出に適したデータではないと判定してもよい。
車両2の上下、左右又は前後方向に所定の加速度が発生している場合、運転者3の頭部が上下、左右又はピッチ方向に運動しやすい状態になる。
また、データ判定部12eは、車両2の加速度データから得られた車両2の振動と頭部運動とが、同じ方向に同等の周波数で振動しているなどの一定の関係にある場合、前庭動眼反射運動の算出に適したデータであると判定する。
車両2の加速度データは、車両2に装備した加速度センサ32からのデータを用いることができる他、車外センサ31で認識された物体との距離の時系列変化から車両2の速度を求め、該速度から求めた加速度データを用いてもよい。
VORゲインは、原理的には頭部の運動(回転角速度)に対する瞳孔の運動(回転角速度)の応答度合を意味し、瞳孔の運動(回転角速度)/頭部の運動(回転角速度)で表すことができる。
眼球回転角速度e(t)は、測定部12bで測定された瞳孔運動データに基づいて眼球運動角を求め、該眼球運動角を微分処理して求めることができる。理想眼球角速度h(t)は、測定部12bで測定された頭部運動データに基づいて頭部運動角を求め、該頭部運動角を微分処理して求めることができる。なお、VORゲインは、運転者3の前後、上下、左右、ヨー、及びピッチ方向の少なくとも1つの方向について算出すればよい。
覚醒装置80が、例えば、音又は光などで運転者3に警告を発する警報装置で構成されている場合、覚醒制御部12hは、前記警報装置を所定期間作動させる制御信号を前記警報装置に出力する。
また、覚醒装置80が、冷風、温風、又は香気成分や臭気成分を含む気体などを運転者3に吹き付ける空調装置で構成されている場合、覚醒制御部12hは、前記空調装置を所定期間作動させる制御信号を前記警報装置に出力する。
また、覚醒装置80が、ステアリングやシートベルトなどを振動させる振動装置で構成されている場合、覚醒制御部12hは、前記振動装置を所定期間作動させる制御信号を前記振動装置に出力する。
図3は、実施の形態に係るデータ処理装置10における制御ユニット12が行う処理動作を示したフローチャートである。本処理動作は、例えば、車両2の始動スイッチ40がオンされた後に実行されるようになっている。
ステップS4では、介入制御部12dが、運転者3又は車両2が前記所定の状態になるように介入制御を行い、次に制御ユニット12はステップS5を実行する。なお、ステップS4では、上記説明した(1)〜(5)のいずれかの介入制御を行うように構成してもよいし、車両2又は運転者3の状態に応じて、上記(1)〜(5)のうちの2以上の介入制御を適宜組み合わせて実行するように構成してもよい。
ステップS11では、付与部12cが、上記ステップS5、6で測定された前記データに、前庭動眼反射運動の算出に適していること(算出適)を示す第1のラベルを付与する処理を行い、次に制御ユニット12はステップS12を実行する。
ステップS9では、測定部12bが、運転者3の瞳孔運動を測定する処理を行い、次に制御ユニット12はステップS10を実行する。瞳孔運動の測定処理は、ステップS5と同様の測定処理を行うようになっている。
ステップS15では、覚醒制御部12hが、ナビゲーション装置50又は振動装置70に、運転者3を覚醒させるための所定の制御信号を出力する処理を行い、次に制御ユニット12はステップS16を実行する。
上記実施の形態に係るデータ処理装置10によれば、付与部12cにより付与される識別情報(第1のラベルと第2のラベル)によって、測定部12bで測定された前記データが、前庭動眼反射運動の算出に適した前記所定の状態のときに測定されたデータであるかどうかを適切に識別することができる。
したがって、前記識別情報に基づいて、前記所定の状態のときに測定された前記第1のラベルが付与されたデータを用いることで、実車環境であっても前庭動眼反射運動のモニタリング精度を高めることができる。
また、データ処理装置10と覚醒装置80とを備えた覚醒システムにより、実車環境下において、運転者3を適切に覚醒させることができるシステムを提供することができる。
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく、種々の改良や変更を行うことができることは言うまでもない。
データ処理装置10の制御ユニット12は、図2に示した各部を全て備えている必要はなく、別の実施の形態では、制御ユニット12が、少なくとも状態判定部12a、測定部12b、付与部12cを備えた第1の構成、該第1の構成に介入制御部12dをさらに備えた第2の構成、前記第2の構成にデータ判定部12eをさらに備えた第3の構成、前記第1〜第3の構成のいずれかに算出部12fをさらに備えた第4の構成、前記第4の構成に眠気判定部12gをさらに備えた第5の構成、又は前記第5の構成に覚醒制御部12hをさらに備えた第6の構成によって構成されてもよい。
図3で説明した制御ユニット12が行う処理動作において、ステップS2とステップS3との間に、ステップS9の瞳孔運動の測定処理と、ステップS10の頭部運動の測定処理とを実行する。そして、頭部運動の測定処理の後、ステップS3の判定処理を行い、ステップS3において、前記所定の状態にあると判断した場合に、ステップS11に進み、算出適の第1のラベルを付し、ステップS12以降の処理を行うようにしてもよい。また、この場合、ステップS3の状態判定処理に代えて、ステップS7のデータ判定処理を実行するようにしてもよい。
また、ステップS7のデータ判定処理では、運転者3の瞳孔運動及び頭部運動のデータが前庭動眼反射運動の算出に適用可能であるか否かを2値判定で行っているが、別の実施の形態では、2値判定ではなく、適用可能な状態に応じた重み付け判定を行うようにしてもよい。そして、ステップS8において、重み付けに応じたラベルを付与した後、ステップS12に進み、ステップS12では、重み付けラベルが付与された瞳孔運動及び頭部運動のデータを用いて、前庭動眼反射運動を算出するようにしてもよい。
係る構成を採用した場合、測定部12bで測定された前記データが、前庭動眼反射運動の算出に適したデータであるか否かを前記重み付けによって細かく判定することができる。また、前記重み付けを加味して前庭動眼反射運動を算出することにより、前記データの一部だけではなく全てを用いて、実車環境に対応した前庭動眼反射運動をモニタリングすることができる。
また、上記実施の形態では、モニタリングシステム1及びデータ処理装置10が車両2に搭載されている場合について説明したが、モニタリングシステム1及びデータ処理装置10は、車載用に限定されるものではない。
別の実施の形態では、例えば、モニタリングシステム1及びデータ処理装置10を工場内や事務所内に設置して、工場内に装備された設備を操作する人、机で所定の作業を行う人などの眠気をモニタリングするシステムなどにも広く適用することができる。この場合、工場内で人が操作する物には、例えば、生産装置などが挙げられる。また、事務所内で人が操作する物には、例えば、パーソナルコンピュータなどの事務機器などが挙げられる。
本発明の実施の形態は、以下の付記の様にも記載され得るが、これらに限定されない。
(付記1)
人をモニタリングするためのデータ処理を行うデータ処理装置(10)であって、
前記人又は該人が操作する物の状態が、前記人の前庭動眼反射運動の算出に適した所定の状態にあるか否かを判定する状態判定部(12a)と、
前記人の瞳孔運動及び頭部運動を測定する測定部(12b)と、
測定部(12b)により測定された前記人の頭部運動及び瞳孔運動のデータに、状態判定部(12a)による判定結果を示す識別情報を付与する付与部(12c)とを備えていることを特徴とするデータ処理装置。
データ処理装置(10)と、
人を含む画像を撮像するカメラ(20)とを含み、
データ処理装置(10)の測定部(12b)が、
カメラ(20)から取得した前記画像を用いて、前記人の瞳孔運動及び頭部運動を測定するものであることを特徴とするモニタリングシステム(1)。
人をモニタリングするためのデータ処理方法であって、
前記人の瞳孔運動及び頭部運動を測定する測定ステップ(ステップS5、S6、またはステップS9、S10)と、
前記人又は該人が操作する物の状態が、前記人の前庭動眼反射運動の算出に適した所定の状態にあるか否かを判定する状態判定ステップ(ステップS3、またはステップS7)と、
前記測定ステップにより測定された前記人の頭部運動及び瞳孔運動を示すデータに、前記状態判定ステップにより判定された結果を示す識別情報を付与する付与ステップ(ステップS8、又はステップS9)と、を含むステップを実行させることを特徴とするデータ処理方法。
人をモニタリングするためのデータ処理を少なくとも1つのコンピュータに実行させるためのデータ処理プログラムであって、
前記少なくとも1つのコンピュータ(12)に、
人の瞳孔運動及び頭部運動を測定する測定ステップ(ステップS5、S6、またはステップS9、S10)と、
前記人又は該人が操作する物の状態が、前記人の前庭動眼反射運動の算出に適した所定の状態にあるか否かを判定する状態判定ステップ(ステップS3、またはステップS7)と、
前記測定ステップにより測定された前記人の頭部運動及び瞳孔運動を示すデータに、前記状態判定ステップにより判定された結果を示す識別情報を付与する付与ステップ(ステップS8、又はステップS9)と、を実行させることを特徴とするデータ処理プログラム。
2 車両
3 運転者
10 データ処理装置
11 データ取得部
12 制御ユニット
12a 状態判定部
12b 測定部
12c 付与部
12d 介入制御部
12e データ判定部
12f 算出部
12g 眠気判定部
12h 覚醒制御部
13 記憶ユニット
13a 画像記憶部
13b 取得データ記憶部
13c 測定データ記憶部
13d プログラム記憶部
20 カメラ
30 車載センサ
31 車外センサ
32 加速度センサ
33 ジャイロセンサ
34 操舵センサ
40 始動スイッチ
50 ナビゲーション装置
60 電子制御ユニット(ECU)
61 サスペンション制御ユニット
70 振動装置
80 覚醒装置
Claims (14)
- 人をモニタリングするためのデータ処理を行うデータ処理装置であって、
前記人又は該人が操作する物の状態が、前記人の前庭動眼反射運動の算出に適した所定の状態にあるか否かを判定する状態判定部と、
前記人の瞳孔運動及び頭部運動を測定する測定部と、
該測定部により測定された前記人の頭部運動及び瞳孔運動に係るデータに、前記状態判定部による判定結果を示す識別情報を付与する付与部とを備えていることを特徴とするデータ処理装置。 - 前記状態判定部により、前記人又は前記物の状態が前記所定の状態にはないと判定された場合に、前記人又は前記物の状態が前記所定の状態になるように介入制御を行う介入制御部を備えていることを特徴とする請求項1記載のデータ処理装置。
- 前記データと前記識別情報とを用いて、前記前庭動眼反射運動を算出する算出部を備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のデータ処理装置。
- 前記付与部が、
前記所定の状態にある場合に測定された前記データに第1の識別情報を付与し、
前記所定の状態にない場合に測定された前記データに第2の識別情報を付与するものであり、
前記算出部が、
前記データのうち、前記第1の識別情報が付与された前記データを用いて、前記前庭動眼反射運動を算出するものであることを特徴とする請求項3記載のデータ処理装置。 - 前記データと前記識別情報とを用いて、前記前庭動眼反射運動を算出する算出部と、
前記介入制御部により前記介入制御が行われた後、前記測定部により測定された前記データが、前記前庭動眼反射運動の算出に適したデータであるか否かを判定するデータ判定部とを備え、
前記付与部が、
前記測定部により測定された前記データのうち、前記データ判定部により前記適したデータと判定された前記データに第1の識別情報を付し、前記適したデータではないと判定された前記データに第2の識別情報を付すものであり、
前記算出部が、
前記データのうち、前記第1の識別情報が付与された前記データを用いて、前記前庭動眼反射運動を算出するものであることを特徴とする請求項2記載のデータ処理装置。 - 前記算出部により算出された前記前庭動眼反射運動を用いて、前記人の眠気度を判定する眠気判定部を備えていることを特徴とする請求項3〜5のいずれかの項に記載のデータ処理装置。
- 前記眠気判定部により判定された前記眠気度に基づいて、前記人を覚醒させるための制御を行う覚醒制御部を備えていることを特徴とする請求項6記載のデータ処理装置。
- 前記物が車両であり、
前記人が前記車両を運転する運転者であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載のデータ処理装置。 - 前記状態判定部が、
前記データに含まれるノイズ、前記運転者の視線方向、前記車両の走行状態、及び前記車両の進行方向に存在する物体の検出状態のうちの少なくともいずれかに基づいて、前記所定の状態にあるか否かを判定するものであることを特徴とする請求項8記載のデータ処理装置。 - 前記車両の加速度を取得する取得部を備え、
前記状態判定部が
前記車両から取得した該車両の加速度の変化と、前記測定部により測定された前記運転者の頭部運動又は瞳孔運動とが所定の関係にある場合に、前記所定の状態にあると判定するものであることを特徴とする請求項8記載のデータ処理装置。 - 請求項1〜10のいずれかの項に記載のデータ処理装置と、
前記人を含む画像を撮像するカメラとを含み、
前記データ処理装置の前記測定部が、
前記カメラから取得した前記画像を用いて、前記人の瞳孔運動及び頭部運動を測定するものであることを特徴とするモニタリングシステム。 - 請求項7記載のデータ処理装置と、
該データ処理装置の前記覚醒制御部により制御される覚醒装置とを含んで構成されていることを特徴とする覚醒システム。 - 人をモニタリングするためのデータ処理方法であって、
前記人の瞳孔運動及び頭部運動を測定する測定ステップと、
前記人又は該人が操作する物の状態が、前記人の前庭動眼反射運動の算出に適した所定の状態にあるか否かを判定する状態判定ステップと、
前記測定ステップにより測定された前記人の頭部運動及び瞳孔運動に係るデータに、前記状態判定ステップにより判定された結果を示す識別情報を付与する付与ステップとを含むステップを実行させることを特徴とするデータ処理方法。 - 人をモニタリングするためのデータ処理を少なくとも1つのコンピュータに実行させるためのデータ処理プログラムであって、
前記少なくとも1つのコンピュータに、
人の瞳孔運動及び頭部運動を測定する測定ステップと、
前記人又は該人が操作する物の状態が、前記人の前庭動眼反射運動の算出に適した所定の状態にあるか否かを判定する状態判定ステップと、
前記測定ステップにより測定された前記人の頭部運動及び瞳孔運動に係るデータに、前記状態判定ステップにより判定された結果を示す識別情報を付与する付与ステップとを実行させることを特徴とするデータ処理プログラム。
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