JP2020057198A - Sleepiness prediction device - Google Patents

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JP2020057198A
JP2020057198A JP2018187359A JP2018187359A JP2020057198A JP 2020057198 A JP2020057198 A JP 2020057198A JP 2018187359 A JP2018187359 A JP 2018187359A JP 2018187359 A JP2018187359 A JP 2018187359A JP 2020057198 A JP2020057198 A JP 2020057198A
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drowsiness
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JP2018187359A
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善幸 畠山
Yoshiyuki Hatakeyama
善幸 畠山
間瀬 健二
Kenji Mase
健二 間瀬
振碩 文
Jin-Seok Moon
振碩 文
優 榎堀
Yu Enohori
優 榎堀
高嗣 平山
Takatsugu Hirayama
高嗣 平山
純哉 森田
Junya Morita
純哉 森田
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Nagoya University NUC
Toyota Motor Corp
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Nagoya University NUC
Toyota Motor Corp
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Abstract

To provide a device for predicting sleepiness of a driver of a vehicle and the like that allows the prediction of the sleepiness with higher accuracy before sleepiness level actually increases considering that a physiological state of the driver is affected by changes in the driving operation of the driver.SOLUTION: A device according to the present invention predicts that sleepiness occurs after a lapse of a predetermined time period from when a feature amount state determined by a physiological state feature amount calculated sequentially from time-series data of a driver's physiological state in a feature amount collection time range, and a vehicle motion feature amount that is sequentially calculated from a motion state of a vehicle or the like that changes according to a driving operation of the driver, amounts to a feature amount state where the driver's sleepiness level reaches a predetermined level within a predicted time range after a predetermined time has passed from a feature amount collection time range. Means for predicting the occurrence of sleepiness is prepared by machine learning using previously-prepared time-series data of the physiological state feature amount and the vehicle motion feature amount in which sleepiness level is labeled, as supervised learning data.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、人間の眠気の発生を予測する装置に係り、より詳細には、車両又は移動体の運転者の瞼の開閉動作から得られる指標値などを用いて運転中の運転者の眠気の発生を予測する装置に係る。   The present invention relates to an apparatus for predicting the occurrence of drowsiness of a human, and more particularly, to the drowsiness of a driver during driving using an index value obtained from the opening / closing operation of eyelids of a driver of a vehicle or a moving body. It relates to an apparatus for predicting occurrence.

人間の眠気を検知する装置として、人間の顔又は瞼を撮像し、その撮影画像に於いて瞼の動きやその他の顔の表情の変化を捉えて、その人が眠気を感じているか否かを判定する装置が種々提案されている。例えば、特許文献1に於いては、被検者の目とその周辺の撮影画像に於いて、瞼を連続して開いている時間(以下、開眼時間)を観測し、その開眼時間のばらつき(標準偏差)が算出され、その開眼時間の標準偏差が眠気増加に伴って低下し、所定の閾値を下回ったときに「居眠りが発生した」と判定する構成が提案されている。また、特許文献2に於いては、被検者の顔の画像から、ため息、あくび、目の見開き、しかめ顔をするときの口の動きの4種の顔表情の発生が計測され、異なる種類の顔表情の二つの組み合わせの発生頻度に対応して定義された覚醒度を、推定結果として出力する構成が提案されている。特許文献3〜5では、眠気が増加した際に、瞼の開閉運動が鈍くなるのではなく、意図的に瞬きを激しくしたり、目を見開いたり、或いは、瞬きをしないようして、返って、開閉運動が激しくなる被検者の場合にも、被検者の眠気の発生を従前よりも精度よく検知できるように、被検者の眠気の有無又は程度と相関を有する量である「瞼開閉特徴量」が、上下の閾値にて画定される被検者が眠気を感じていない状態に於ける値の範囲から、上側と下側とのいずれかに逸脱した場合に被検者が眠気を感じていると判定する眠気検知装置の構成が提案されている。非特許文献1に於いては、車両運転シミュレータにて運転操作をしている被検者の頭部から胸部の像をビデオ撮影し、そのビデオ映像に於ける被検者の表情を評定者に観察させて被検者の眠気の程度を数値として評定させることによって得られた被検者の眠気の程度を表す「眠気表情値」が、被検者の脳波、瞬目、心拍数等の客観的に計測される生理情報と相関を有しており、それらの生理情報を用いて眠気の程度を検知し或いは眠気発生の予測が可能であることが示唆されている。   As a device for detecting human drowsiness, an image of a human face or eyelids is taken, and in the captured image, changes in eyelid movements and other facial expressions are captured to determine whether or not the person feels drowsy. Various determination devices have been proposed. For example, in Patent Literature 1, in a photographed image of the subject's eyes and its surroundings, the time during which the eyelids are continuously opened (hereinafter, eye opening time) is observed, and the variation in the eye opening time ( (Standard deviation) is calculated, and when the standard deviation of the eye opening time decreases with an increase in drowsiness and falls below a predetermined threshold, it is proposed to determine that “snapping has occurred”. Further, in Patent Document 2, the occurrence of four types of facial expressions of sighing, yawning, eye opening, and mouth movements when frowning are measured from an image of the face of the subject, and different types of facial expressions are measured. A configuration has been proposed in which an arousal level defined corresponding to the frequency of occurrence of two combinations of facial expressions is output as an estimation result. In Patent Documents 3 to 5, when drowsiness increases, the opening and closing movement of the eyelids does not slow down, but intentionally intensifies blinks, opens eyes, or does not blink, and returns. In the case of a subject whose opening and closing movements become intense, even in the case of a subject in which opening and closing movements become intense, an amount correlated with the presence or absence or degree of drowsiness of the subject so that the occurrence of drowsiness of the subject can be detected more accurately than before. When the opening / closing feature value deviates from either the upper side or the lower side from the value range defined by the upper and lower thresholds when the subject does not feel drowsy, the subject becomes drowsy. There has been proposed a configuration of a drowsiness detection device that determines that the user feels sleep. In Non-Patent Document 1, a video of a chest image is taken from the head of a subject performing a driving operation with a vehicle driving simulator, and the expression of the subject in the video image is given to the evaluator. The sleepiness expression value, which indicates the degree of sleepiness of the subject obtained by observing and evaluating the degree of sleepiness of the subject as a numerical value, is an objective value of the subject's brain waves, blinks, heart rate, etc. It has a correlation with physiological information that is typically measured, and it is suggested that it is possible to detect the degree of drowsiness or predict the occurrence of drowsiness using such physiological information.

特開2011−167398JP 2011-167398A 特開2007−236488JP 2007-236488 特開2016−146978JP-A-2006-146978 特開2016−202419JP-A-2006-219419 特開2017−209262JP 2017-209262A

日本機械学会論文集(C編) 63巻613号(1997−9) 論文 No.96−1780 3059−3066頁Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C) 63, 613 (1997-9) 96-1780 3059-3066

ところで、上記の特許文献に記載されている如き被検者の瞼の開閉運動或いは瞬目運動から得られる特徴量を用いて被検者の眠気の有無又は程度を検知する眠気検知装置が自動車等の車両又は移動体(車両等)の運転中の運転者の眠気の検知のために利用される場合、車両等の走行状態によっては、眠気の検知精度が低下する場合があることが見出された。本発明の発明者等による研究によれば、車両等の運転中に於いて、例えば、カーブ路走行時又はレーン変更時に於ける操舵や車両の加減速操作などの運転操作が行われる際には、運転者が特定の地点を注視したり、緊張したりすることなどによって、運転者の瞼の開閉運動或いは瞬目運動が、通常の状態、即ち、定常的な走行中の状態から変化する場合があることが判明した。即ち、運転者の瞼の開閉運動若しくは瞬目運動の状態は、眠気の程度に関わらず、運転者の運転操作の変化に起因して変化することがあり、瞼の開閉運動若しくは瞬目運動又はそれらから得られる特徴量が眠気の発生のみにより起因して変化すると仮定して眠気の検知を行う構成に於いては、運転者が運転操作を実行することが、眠気の検知精度の低下の一つの要因となり得る。同様のことは、人の眠気の発生に相関のあるその他の生理状態、例えば、呼吸状態、心拍状態、脈拍状態、脳波など、を用いて、車両等の運転者の運転中の眠気の発生を検知する場合にも起き得る。従って、運転者の瞼の開閉運動或いは瞬目運動或いはその他の生理状態から得られる特徴量を用いた眠気発生を検知するための構成に於いて、運転者の運転操作も運転者の瞼の開閉運動或いは瞬目運動に影響することを考慮しておけば、眠気発生の検知精度を向上できることが期待される。   Meanwhile, a drowsiness detection device for detecting the presence or absence or degree of drowsiness of a subject using a feature amount obtained from eyelid opening / closing motion or blinking motion of the subject as described in the above-mentioned patent document is used in an automobile or the like. It is found that when used for detecting the drowsiness of a driver while driving a vehicle or a moving body (vehicle or the like), the detection accuracy of drowsiness may be reduced depending on the running state of the vehicle or the like. Was. According to a study by the inventors of the present invention, during driving of a vehicle or the like, for example, when a driving operation such as steering or acceleration / deceleration operation of a vehicle is performed during traveling on a curved road or changing lanes. When the driver gazes at a specific point or is nervous, the driver's eyelid opening / closing movement or blinking movement changes from a normal state, that is, a state during steady running. It turned out that there is. That is, the state of the driver's eyelid opening / closing motion or blinking motion may change due to a change in the driver's driving operation regardless of the degree of drowsiness, and the eyelid opening / closing motion or blinking motion or In a configuration in which the drowsiness is detected by assuming that the feature amount obtained from the change only due to the occurrence of drowsiness, performing the driving operation by the driver may reduce the drowsiness detection accuracy. Can be one of the factors. The same applies to the occurrence of drowsiness during driving of a driver such as a vehicle using other physiological conditions correlated with the occurrence of drowsiness of a person, for example, a respiratory state, a heartbeat state, a pulse state, and an electroencephalogram. It can also occur when detecting. Therefore, in the configuration for detecting the occurrence of drowsiness using the characteristic amount obtained from the driver's eyelid opening / closing movement or blinking movement or other physiological state, the driver's driving operation also includes the driver's eyelid opening / closing. It is expected that the detection accuracy of the occurrence of drowsiness can be improved by considering the influence on the exercise or the blink movement.

また、車両等の運転の安全性を担保するために、上記の如き運転者の眠気発生の検知する装置を用いようとする場合、運転者の眠気が実際に発生する前に、或いは、眠気の程度が実際に高くなる前に、事前に、そのことを予測でき、運転者又はその他の乗員に報知又は伝達できるようになっていることが好ましい。強い眠気の発生を、その発生前に予測できれば、そのような眠気の発生を予防したり、或いは、強い眠気が発生する前に、車両等を停止したり、パーキングエリアに進入するなどして車両等を走行路から安全に退避させることが可能となり、非常に有利である。従って、車両等の運転の安全性のためには、眠気検知のための装置は、車両等の運転者の実際の眠気の発生を検知する装置というよりは、車両等の運転者の、近い将来の、眠気の発生の可能性を検知できる装置、即ち、眠気発生を予測する装置であることが好ましい。   Further, in the case of using the device for detecting the occurrence of driver drowsiness as described above in order to ensure the safety of driving a vehicle or the like, before the drowsiness of the driver actually occurs, or Preferably, the degree can be predicted in advance and notified or communicated to the driver or other occupants before the degree actually increases. If the occurrence of strong drowsiness can be predicted before the occurrence, the occurrence of such drowsiness can be prevented, or the vehicle can be stopped or the parking area can be entered before the strong drowsiness occurs. And the like can be safely retracted from the traveling path, which is very advantageous. Therefore, for the safety of driving a vehicle or the like, a device for detecting drowsiness is not a device for detecting the actual occurrence of drowsiness of a driver of a vehicle or the like, but rather a device of the driver of a vehicle or the like in the near future. It is preferable to use a device that can detect the possibility of drowsiness, that is, a device that predicts drowsiness.

かくして、本発明の一つの課題は、車両等の運転中の運転者の瞼の開閉運動又はその他の生理状態から得られる指標値等を用いて運転者の眠気の発生を予測する装置であって、運転者の運転操作の実行によって運転者の瞼の開閉運動又はその他の生理状態が影響されることも考慮して、より精度よく、且つ、眠気の程度が実際に高くなる前に、眠気発生或いは眠気の程度が高くなることの予測が可能となる装置を提供することである。   Thus, one object of the present invention is an apparatus that predicts the occurrence of drowsiness of a driver by using an index value obtained from the opening and closing movement of eyelids or other physiological states of a driver while driving a vehicle or the like. In consideration of the fact that the opening and closing movement of the driver's eyelids or other physiological conditions are affected by the execution of the driving operation by the driver, the drowsiness occurs more accurately and before the degree of drowsiness actually increases. Another object of the present invention is to provide a device capable of predicting that the degree of drowsiness will increase.

本発明によれば、上記の課題は、車両又は移動体の運転中の運転者(即ち、被検者)の眠気の発生を予測する装置(以下、「眠気発生予測装置」と称する。)であって、
前記運転者の生理状態を検出する手段と、
前記生理状態の時系列データから生理状態特徴量を逐次的に算出する手段と、
前記運転者の運転操作によって変化する車両又は移動体の運動状態を検出する手段と、
前記車両又は移動体の運動状態の時系列データから車両運動特徴量を逐次的に算出する手段と、
前記生理状態特徴量と前記車両運動特徴量とを用いて、前記運転者の眠気の発生を事前に予測する眠気発生予測手段にして、第一の時間幅の特徴量収集時間域に於ける前記生理状態特徴量と前記車両運動特徴量とにより決定される特徴量状態が、前記特徴量収集時間域の最終時点から第二の時間幅の余裕時間域の経過の後の第三の時間幅の予測時間域内にて前記運転者の眠気レベルが所定レベルに到達することとなる特徴量状態となったときに、前記特徴量収集時間域の最終時点から前記余裕時間域の経過後の前記予測時間域の内に前記運転者の眠気レベルが所定レベルに到達するとの眠気発生の予測をする手段と、
前記眠気発生予測手段による眠気発生の予測結果を出力する眠気発生予測結果出力手段と
を含み、
前記眠気発生予測手段が、教師付き学習データとして眠気レベルがラベル付けされた前記生理状態特徴量及び前記車両運動特徴量の予め調製された複数の時系列データを用いた機械学習により、前記第一の時間幅に於ける前記生理状態特徴量及び前記車両運動特徴量によって張られる特徴量空間内に於いて画定された、前記学習データのうちの第一の群に於ける前記眠気レベルが前記所定レベルに到達した時点よりも前記第二の時間幅だけ前の時点から前記第三の時間幅だけ遡った時間域内に於ける特徴量状態の分布域に、前記学習データのうちの第二の群に於ける特徴量状態が入った時点から、前記第二の時間幅の経過後の前記第三の時間幅の時間域内に、前記学習データのうちの第二の群に於ける前記眠気レベルが前記所定レベルに到達した時点が入るように調製されている装置によって達成される。
According to the present invention, the above-described object is an apparatus (hereinafter, referred to as a “sleepiness occurrence prediction device”) that predicts the occurrence of drowsiness of a driver (ie, a subject) while driving a vehicle or a moving object. So,
Means for detecting a physiological state of the driver;
Means for sequentially calculating the physiological state feature quantity from the time series data of the physiological state,
Means for detecting the motion state of the vehicle or the moving body that changes according to the driving operation of the driver,
Means for sequentially calculating a vehicle motion feature amount from time-series data of the motion state of the vehicle or the moving body,
Using the physiological state feature amount and the vehicle motion feature amount, the drowsiness occurrence prediction means for predicting in advance the occurrence of drowsiness of the driver, the first time width in the feature amount collection time range The feature amount state determined by the physiological state feature amount and the vehicle motion feature amount is the third time width after the elapse of the second time width margin time period from the last time point of the feature amount collection time range. When the drowsiness level of the driver reaches a predetermined level within the prediction time range, the prediction time after the lapse of the margin time range from the last time of the feature value collection time range when the feature amount state is reached in which the driver's drowsiness level reaches a predetermined level. Means for predicting drowsiness occurrence when the drowsiness level of the driver reaches a predetermined level within a range,
Sleepiness occurrence prediction result output means for outputting a sleepiness occurrence prediction result by the sleepiness occurrence prediction means,
The drowsiness occurrence prediction means performs the first learning by machine learning using a plurality of previously prepared time-series data of the physiological state feature amount and the vehicle motion feature amount labeled with a drowsiness level as supervised learning data. The drowsiness level in the first group of the learning data defined in the feature space defined by the physiological state feature and the vehicle motion feature in the time width of A second group of the learning data is placed in a distribution range of the feature amount state in a time range that is traced back by the third time width from a time point before the second time width before reaching the level. In the time range of the third time width after the elapse of the second time width from the point in time when the feature amount state of the learning data enters, the drowsiness level in the second group of the learning data is Reach the predetermined level Point in time is achieved by a device which is prepared to enter.

上記の構成に於いて、「運転者の生理状態」は、人の眠気の発生又は程度と相関を有する任意の生理状態、例えば、呼吸状態、心拍状態、脈拍状態、脳波など、であってよいところ、典型的には、運転者の「瞼の開閉状態」であってよい。従って、「運転者の生理状態を検出する手段」は、呼吸状態、心拍状態、脈拍状態、脳波等を逐次的に検出する手段であってよいところ、典型的には、瞼の開閉状態を逐次的に検出する手段、即ち、被検者(運転者)の瞼が開いているか閉じているかを逐次的に判定できる任意の装置であってよい。瞼の開閉状態を逐次的に検出する手段としては、より具体的には、カメラにより撮影された被検者の瞼の画像に基づいて瞼の開閉状態を判定する装置や被検者の眼電信号に基づいて瞼の開閉状態を判定する装置が採用される。生理状態の時系列データから算出される「生理状態特徴量」は、上記の逐次的に検出された生理状態に於いて、人の眠気の程度に応じて変化する任意の生理状態を表す状態量であってよい。検出される生理状態が「瞼の開閉状態」である場合には、「瞼の開状態と閉状態との間の遷移の時間間隔」(瞼の開閉状態を検出する手段によって時々刻々に(時系列に)得られた瞼が開いているか閉じているかの判定結果のデータに於いて、瞼が開状態から閉状態へ又は閉状態から開状態への遷移が生じた時点の間隔)等を用いて算出される任意の瞼開閉特徴量であってよい。どのような特徴量が、本発明の装置に於ける「生理状態特徴量」又は「瞼開閉特徴量」として利用可能であるかは、実験的に選択することが可能である。実施の形態に於いては、生理状態特徴量(瞼開閉特徴量)として、具体的には、次の三つの量の時系列データが有利に用いられる。
(1)演算単位時間に於ける閉眼時間(瞼が閉状態にある時間の長さ)の占める割合[閉眼の時間割合]、
(2)演算単位時間に於ける瞬き(瞼の開状態から閉状態への遷移)の発生した回数[瞬きの回数]、
(3)演算単位時間に於ける瞬き間隔、即ち、開眼時間(瞼が開状態にある時間の長さ)の分散[瞬き間隔の分散]
更に、「生理状態特徴量」としては、瞼開閉状態遷移時間間隔、呼吸状態、心拍状態、脈拍状態、脳波などの統計量(標準偏差値、分散、平均値、中央値など)なども利用可能である。
In the above configuration, the “physiological state of the driver” may be any physiological state having a correlation with the occurrence or degree of drowsiness of a person, for example, a respiratory state, a heartbeat state, a pulse state, an electroencephalogram, or the like. However, typically, the driver's "eyelid open / closed state" may be used. Therefore, the “means for detecting the physiological condition of the driver” may be a means for sequentially detecting a respiratory state, a heartbeat state, a pulse state, an electroencephalogram, and the like. Any device that can sequentially determine whether the eyelid of the subject (driver) is open or closed may be used. As means for sequentially detecting the open / closed state of the eyelid, more specifically, a device for determining the open / closed state of the eyelid based on an image of the eyelid of the subject taken by a camera, or an eye electrogram of the subject A device that determines the open / closed state of the eyelids based on the number is adopted. The “physiological state feature amount” calculated from the time series data of the physiological state is a state quantity representing an arbitrary physiological state that changes according to the degree of sleepiness of the person in the above-described sequentially detected physiological state. It may be. When the detected physiological state is the “open / closed state of the eyelids”, the “time interval of transition between the open state and the closed state of the eyelids” (every hour by the means for detecting the open / closed state of the eyelids) In the obtained data of the judgment result of whether the eyelid is open or closed, the interval at which the transition of the eyelid from the open state to the closed state or from the closed state to the open state occurs) Any eyelid opening / closing feature amount calculated by the above method may be used. It is possible to experimentally select what feature amount can be used as the “physiological state feature amount” or the “lid opening / closing feature amount” in the apparatus of the present invention. In the embodiment, specifically, the following three quantities of time-series data are advantageously used as the physiological condition feature quantity (eyelid opening / closing feature quantity).
(1) The ratio of the closed eye time (the length of time the eyelids are in the closed state) in the calculation unit time [eye closed time ratio],
(2) the number of occurrences of blinks (transition from the open state of the eyelids to the closed state) [number of blinks] in the calculation unit time,
(3) Blink interval in calculation unit time, that is, dispersion of eye opening time (length of time the eyelid is in the open state) [variation of blink interval]
Furthermore, as the "physiological state feature value", statistics (standard deviation value, variance, average value, median value, etc.) such as eyelid opening / closing state transition time interval, breathing state, heartbeat state, pulse state, and brain wave can be used. It is.

また、上記の構成に於いて、「車両又は移動体の運動状態」は、車両又は移動体の運転中の運転者の身体運動による運転操作に対応して変化する車両又は移動体の運動状態を表す値であってよく、具体的には、運転者の上半身(腕)の動きに対応するハンドル操作、運転者の下半身(足、脚)の動きに対応するアクセルペダル操作、ブレーキペダル操作などによって変化する車両又は移動体の運動状態を表す値であってよい。従って、運転者の運転操作によって変化する車両又は移動体の運動状態を検出する手段としては、操舵角センサ、アクセル開度(スロットル開度)センサ、車速センサ(車輪速センサ)などであってよく、検出される車両又は移動体の運動状態は、操舵角、アクセル開度、車速、加減速度などであってよい。車両又は移動体の運動状態の時系列データから逐次的に算出される車両運動特徴量としては、運転者の生理状態又は瞼の開閉状態に影響を及ぼす運転操作が反映される車両又は移動体の走行状態の変化を表す任意の状態量であってよい。どのような特徴量が、本発明の装置に於ける「車両運動特徴量」として利用可能であるかは、実験的に選択することが可能である。実施の形態に於いては、車両運動特徴量として、次の三つの量の時系列データが有利に用いられる。
(1)演算単位時間に於ける操舵角度の微分値の分散[ハンドル切り角(ゼロ位置からの変化量)変化の分散]
(2)演算単位時間に於けるアクセル開度の微分値の分散[アクセル踏み量変化の分散](3)演算単位時間に於ける車速の微分値の分散[加速度の分散]
また、「車両運動特徴量」としては、各車両運動指標値から算出されるその他の量(標準偏差値、分散、平均値、中央値、微分値、積分値など)も利用可能である。
Further, in the above configuration, the “motion state of the vehicle or the moving body” refers to the motion state of the vehicle or the moving body that changes in response to the driving operation by the physical movement of the driver while driving the vehicle or the moving body. The value may be represented by a steering wheel operation corresponding to the movement of the driver's upper body (arm), an accelerator pedal operation corresponding to the movement of the driver's lower body (foot, leg), a brake pedal operation, or the like. It may be a value representing a changing motion state of the vehicle or the moving body. Therefore, the means for detecting the motion state of the vehicle or the moving body that changes according to the driving operation of the driver may be a steering angle sensor, an accelerator opening (throttle opening) sensor, a vehicle speed sensor (wheel speed sensor), or the like. The detected motion state of the vehicle or the moving body may be a steering angle, an accelerator opening, a vehicle speed, an acceleration / deceleration, or the like. As the vehicle motion feature amount sequentially calculated from the time series data of the motion state of the vehicle or the moving body, the driving operation that affects the physiological state of the driver or the open / closed state of the eyelid is reflected on the vehicle or the moving body. Any state quantity representing a change in the running state may be used. Which feature can be used as the "vehicle motion feature" in the apparatus of the present invention can be experimentally selected. In the embodiment, the following three quantities of time-series data are advantageously used as the vehicle motion feature quantity.
(1) Variance of steering angle differential value per unit time of calculation [variance of change in steering wheel turning angle (change from zero position)]
(2) Dispersion of differential value of accelerator opening in operation unit time [variance of change in accelerator depression amount] (3) Dispersion of differential value of vehicle speed in operation unit time [variance of acceleration]
Further, as the “vehicle motion feature amount”, other amounts (standard deviation value, variance, average value, median value, differential value, integral value, etc.) calculated from each vehicle motion index value can also be used.

そして、上記の構成に於いて、「眠気発生予測手段」は、端的に述べれば、生理状態特徴量と車両運動特徴量とを用いて、現在の時点から任意に設定される時間の経過後に、車両又は移動体の運転者の眠気レベルが所定のレベルに達する可能性がある場合には、そのことを、事前に、即ち、眠気の程度が所定レベルに達する前に検知するよう構成される。換言すれば、眠気発生予測手段は、生理状態特徴量と車両運動特徴量を参照して、現在の時点から所定の時間の経過後に運転者の眠気レベルが所定のレベルに達する可能性があるかどうかを監視する。なお、「眠気レベル」とは、人の眠気の程度を表す指標値であり、人が全く眠気を感じていない状態から強い眠気を感じている状態までの度合を複数の段階(例えば、2段階乃至4段階)にて表現したものであり、被検者の表情の(評定者による)観察、被検者自身による主観的な評価、脳波計測などにより決定可能である(例えば、非特許文献1の「眠気表情値」参照)。「眠気レベル」に対する「所定のレベル」は、車両又は移動体の運転の安全性を考慮して、装置の設計者又は使用者により適宜設定可能である。   In the above configuration, the “drowsiness occurrence predicting means” is, in a nutshell, using a physiological condition feature value and a vehicle motion feature value, and after an elapse of a time arbitrarily set from the current time, If the drowsiness level of the driver of the vehicle or the moving object is likely to reach a predetermined level, it is configured to detect this in advance, that is, before the degree of drowsiness reaches the predetermined level. In other words, the drowsiness occurrence predicting means refers to the physiological state feature value and the vehicle motion feature value and determines whether the drowsiness level of the driver may reach the predetermined level after a lapse of a predetermined time from the current time. Monitor whether. The “drowsiness level” is an index value indicating the degree of drowsiness of a person, and the degree of drowsiness from a state in which a person does not feel drowsiness to a state in which a person feels strong drowsiness is determined in a plurality of stages (for example, two levels). To 4 stages), and can be determined by observation of the expression of the subject (by the evaluator), subjective evaluation by the subject himself, brain wave measurement, etc. (for example, Non-Patent Document 1) See “Sleepiness expression value”). The “predetermined level” for the “drowsiness level” can be appropriately set by the designer or user of the device in consideration of the driving safety of the vehicle or the moving object.

上記の眠気発生予測手段では、より具体的には、まず、第一の時間幅の特徴量収集時間域に於ける生理状態特徴量と車両運動特徴量とにより決定される特徴量状態(現在の状態)が参照される。ここで、「特徴量状態」は、車両又は移動体の運転中の運転者の「第一の時間幅」を有する「特徴量収集時間域」に於ける特徴量を算出した各時点の生理状態特徴量と車両運動特徴量とを変数とした特徴量ベクトルであり(即ち、特徴量ベクトルの次元数は、(特徴量収集時間域内の特徴量の算出時点の数)×(生理状態特徴量と車両運動特徴量の数)である。)、「第一の時間幅」は、少なくとも一つの特徴量算出時点を含む幅であり、後述の機械学習を通じて適切な値に決定される(第一の時間幅内の算出時点の数が1である場合もあり得る。その場合は、算出時点毎に各時点の生理状態特徴量と車両運動特徴量により特徴量ベクトルが定められることとなる。)。そして、現在の特徴量状態が、現在の時点から(つまり、その特徴量収集時間域の最終時点から)「第二の時間幅」を有する「余裕時間域」の経過の後の「第三の時間幅」を有する「予測時間域」内にて運転者の眠気レベルが所定レベルに到達すると予測される特徴量状態となったときに、「余裕時間域」の経過後から「予測時間域」の内に運転者の眠気レベルが所定レベルに到達する可能性があるという予測、即ち、眠気発生の予測、が為されることとなる。   In the drowsiness occurrence predicting means, more specifically, first, the feature amount state (the current state) determined by the physiological state feature amount and the vehicle motion feature amount in the feature amount collection time range of the first time width. State). Here, the “feature amount state” is a physiological state at each time point when the feature amount in the “feature amount collection time zone” having the “first time width” of the driver driving the vehicle or the moving body is calculated. This is a feature amount vector using the feature amount and the vehicle motion feature amount as variables (that is, the number of dimensions of the feature amount vector is (number of calculation times of the feature amount within the feature amount collection time range) × (physiological state feature amount and The "first time width" is a width including at least one feature value calculation time point, and is determined to an appropriate value through machine learning described later (the first time width). There may be a case where the number of calculation points within the time width is 1. In such a case, a feature quantity vector is determined by the physiological state feature quantity and the vehicle motion feature quantity at each calculation time point.) Then, the current feature amount state is changed to the “third time period” after the lapse of the “margin time zone” having the “second time width” from the current time point (that is, from the last time point of the feature amount collection time area). When the drowsiness level of the driver is predicted to reach a predetermined level within the "predicted time range" having the "time width", the "predicted time range" Is predicted that the drowsiness level of the driver may reach a predetermined level, that is, prediction of drowsiness occurrence is made.

上記の眠気発生予測手段の構成に於いて、「余裕時間域」の「第二の時間幅」は、眠気発生の予測が得られる時点(眠気発生の予測の報知が可能となる時点)と眠気発生が予測される将来の時間域の最初の時点との間の時間幅であり、眠気発生の予測を事前に運転者等に報知する場合に適当な時間的な余裕を考慮して適宜設定される。即ち、第二の時間幅が短過ぎると、運転者等に眠気発生の予測を報知してもそれに対処するための時間的な余裕(安全に車両等を停車できる場所(パーキングエリアなど)へ退避させるまでの時間的余裕、眠気を解消するための対策(飲料を飲む、ガムを噛む、音楽をかけるなど)を取るまでの時間的余裕など)が少なくなってしまい、事前に知らせる効果が低下することとなる。一方、第二の時間幅が長過ぎると、つまり、予測の報知が早過ぎると、予測に対する信頼性が低下したり、運転者が眠気発生に対する対策を取るには早過ぎてしまう場合がある。そこで、第二の時間幅は、設計者又は使用者により、眠気発生の予測される時点よりも前に眠気発生の予測を報知するのに適当な時間幅に設定される。また、「予測時間域」の「第三の時間幅」は、眠気発生が予測される(将来の)時間域の幅であり、本装置に於ける眠気発生の予測性能を考慮して適宜設定される。実施の形態に於いては、眠気発生の予測が得られる時点が、眠気発生が予測される時点の60〜900秒前となるように、即ち、第二の時間幅が60秒程度に、第三の時間幅が840秒程度に設定されてよい。   In the above configuration of the drowsiness occurrence predicting means, the “second time width” of the “margin time zone” indicates a time point at which a drowsiness occurrence prediction is obtained (a time point at which the drowsiness occurrence prediction can be notified) and a drowsiness. This is the time width between the first time point in the future time range where the occurrence is predicted and is appropriately set in consideration of an appropriate time margin when notifying the driver or the like in advance of the prediction of drowsiness. You. In other words, if the second time width is too short, even if the driver or the like is informed of the prediction of the occurrence of drowsiness, evacuation to a place where the vehicle or the like can be safely stopped (a parking area or the like) to cope with the drowsiness. Less time to get them to sleep, and less time to take measures to reduce drowsiness (drinking beverages, chewing gum, playing music, etc.) It will be. On the other hand, if the second time width is too long, that is, if the notification of the prediction is too early, the reliability of the prediction may be reduced, or the driver may be too early to take measures against drowsiness. Therefore, the second time width is set to an appropriate time width by the designer or the user to notify the prediction of drowsiness occurrence before the time point at which drowsiness is predicted. The “third time width” of the “prediction time range” is the width of the (future) time range in which drowsiness is predicted, and is appropriately set in consideration of the drowsiness prediction performance of the present apparatus. Is done. In the embodiment, the time at which the prediction of drowsiness is obtained is made 60 to 900 seconds before the time at which drowsiness is predicted, that is, the second time width is set to about 60 seconds, The third time width may be set to about 840 seconds.

上記のような眠気発生の予測を実行するための眠気発生予測手段は、既に述べた如く、予め調製された、眠気レベルがラベル付けされた生理状態特徴量及び車両運動特徴量の時系列データを教師付き学習データとして用いた機械学習を通じて構成される。   The drowsiness occurrence prediction means for executing the drowsiness occurrence prediction as described above, as described above, converts the time series data of the physiological state feature amount and the vehicle motion feature amount, which are prepared in advance and labeled with the drowsiness level. It is configured through machine learning used as supervised learning data.

かかる機械学習では、まず、学習データのうちの第一の群のデータ(教師用データ)を用いて、第一の時間幅の生理状態特徴量と車両運動特徴量とによって張られる特徴量空間(特徴量ベクトルが分布する空間)内に於いて、眠気レベルが所定レベルに到達した時点(眠気発生時点)よりも第二の時間幅だけ前の時点から第三の時間幅だけ遡った時間域内に於ける特徴量状態が分布する領域(識別領域)を、その識別領域の境界面を決定するための関数(識別関数)を用いて画定する処理が実行される。なお、識別領域を決定する手法は、例えば、サポートベクトルマシン法、k−NN法など、特徴量空間に於いて、特定の特徴量の群の分布域を識別領域として画定できる任意の手法が用いられてよい。次いで、学習データのうちの第二の群のデータ(検証用データ)に於ける特徴量状態が上記の識別領域内に入ったときの時点(眠気予測時点)が、眠気発生時点よりも第二の時間幅だけ前の時点から第三の時間幅だけ遡った時間域内となっているか否か、換言すれば、そのデータに於ける眠気発生時点が、眠気予測時点から第二の時間幅の経過後から第三の時間幅が経過する前までに入るか否かを検査する処理が実行される。そして、第一の時間幅と識別関数の特性を決定する内部パラメータとを変更しながら、教師用データを用いて画定された識別領域内へ検証用データから得られる特徴量状態が入る眠気予測時点を決定する演算が繰り返し実行され、眠気予測時点から第二の時間幅の経過後の第三の時間幅の時間域内に眠気発生時点が入るデータ数(換言すると、眠気予測時点が眠気発生時点よりも第二の時間幅だけ前の時点から第三の時間幅だけ遡った時点までの範囲に入るデータ数)をできるだけ多くする第一の時間幅と識別関数の内部パラメータが探索され、確定され、識別関数が生成される。   In such machine learning, first, using a first group of data (teacher data) of learning data, a feature space (e.g., a physiological space feature of a first time span) and a vehicle motion feature are spanned. Within the space in which the feature vector is distributed), a time period that has been moved back by a third time width from a time point that is a second time width earlier than a time point when the drowsiness level reaches a predetermined level (a drowsiness occurrence time point). A process of defining an area (identification area) in which the feature amount state is distributed using a function (identification function) for determining a boundary surface of the identification area is executed. As a method of determining the identification region, for example, any method that can define a distribution region of a specific feature amount group as an identification region in a feature amount space, such as a support vector machine method and a k-NN method, is used. May be. Next, the point in time when the feature amount state in the data of the second group (verification data) of the learning data enters the above-described identification area (the drowsiness prediction point) is set to be a second time later than the drowsiness occurrence time. Whether it is within the time range that has been traced back by the third time width from the time point before the time width of, in other words, the drowsiness occurrence time in the data is the time elapsed from the sleepiness prediction time by the second time width. A process of checking whether or not the process is started before the third time width elapses is executed. Then, while changing the first time width and the internal parameters that determine the characteristics of the discriminant function, the drowsiness prediction time at which the feature amount state obtained from the verification data enters the discrimination area defined using the teacher data. Is repeatedly executed, and the number of data in which the drowsiness occurrence point falls within the time zone of the third time width after the elapse of the second time width from the drowsiness prediction time point (in other words, the drowsiness prediction time is Also, the first time width and the internal parameters of the discriminant function that maximize the number of data that fall within the range from the time before the second time width to the time before the third time width) are searched and determined, An identification function is generated.

上記の如く確定された第一の時間幅と識別関数の内部パラメータは、要すれば、或る時点の第二の時間幅の経過後から第三の時間幅の時間域内に於いて眠気レベルが所定レベルに到達する可能性が高いときには、その時点の(確定された第一の時間幅を用いて決定された)特徴量状態が、特徴量空間内の(確定された内部パラメータを用いて決定された)識別関数により画定される識別領域に入るように、特徴量状態と識別関数とを決定するパラメータとなっている。即ち、上記の如く確定された第一の時間幅を用いて決定された現在の時点の特徴量状態が、上記の如く確定された内部パラメータを用いて決定された識別関数により画定される識別領域に入ったときには、現在の時点から第二の時間幅(余裕時間域)の経過後、第三の時間幅の時間域(予測時間域)内に於いて眠気レベルが所定レベルに到達する可能性が高いと判別できることとなる。かくして、上記の如く確定された第一の時間幅と識別関数の内部パラメータが、それぞれ、現在の特徴量状態の決定と、識別領域(特徴量収集時間域の最終時点から第二の時間幅の余裕時間域の経過の後の第三の時間幅の予測時間域内にて運転者の眠気レベルが所定レベルに到達することとなる特徴量状態の分布域)を画定する識別関数の生成とに使用されることとなる。   The first time interval and the internal parameters of the discriminant function determined as described above are, if necessary, the sleepiness level within the third time interval after the passage of the second time interval at a certain point in time. When the possibility of reaching the predetermined level is high, the feature amount state (determined using the determined first time width) at that time is determined using the determined internal parameter in the feature amount space. This is a parameter for determining the feature amount state and the discrimination function so as to enter the discrimination area defined by the discrimination function. That is, the feature state at the current time point determined using the first time width determined as described above is the identification area defined by the identification function determined using the internal parameters determined as described above. When entering, the drowsiness level may reach the predetermined level within the third time span (predicted time zone) after the lapse of the second time span (the extra time zone) from the current time point Is high. Thus, the first time width and the internal parameters of the discriminant function determined as described above are respectively used for determining the current feature amount state and for the discrimination area (the second time width from the last time point of the feature amount collection time region). Used to generate a discriminant function that defines a feature state in which the driver's drowsiness level reaches a predetermined level within a predicted time range of the third time width after the allowance time range has elapsed. Will be done.

上記の第一の時間幅と識別関数の内部パラメータの探索に於いて、利用可能な第一の時間幅と識別関数の内部パラメータが複数組見つかる場合、眠気発生の予測の報知は、(上記の条件を満たす範囲で)できるだけ早期に行える方が有利であるので、眠気予測時点と眠気発生時点との時間幅ができるだけ長くなる第一の時間幅と識別関数の内部パラメータの組が眠気発生予測手段に於いて使用される組として採用されてよい。   In the search for the internal parameters of the first time interval and the discriminant function, when a plurality of available sets of the first time interval and the internal parameters of the discriminant function are found, the notification of the prediction of the drowsiness occurrence is as described above. Since it is advantageous to be able to perform as early as possible (as long as the condition is satisfied), the combination of the first time width and the internal parameter of the discriminant function, in which the time width between the drowsiness prediction time and the drowsiness occurrence time is as long as possible, is used. May be adopted as a set used in the above.

上記の本発明の装置に於いて、眠気発生予測手段が上記の如く眠気の発生を予測したときには、その結果が眠気発生予測結果出力手段により出力され、車両又は移動体の運転者及び/又はその他の乗員に報知されるようになっていてよい。予測結果の出力は、音声、機械的振動、光刺激などによって為されてよい。また、予測結果は、検出された運転者の生理状態及び/又は車両又は移動体の運動状態、或いは、算出された生理状態特徴量及び/又は車両運動特徴量の時系列データと共に記録され、種々の用途に利用できるようになっていてよい。   In the above-described apparatus of the present invention, when the drowsiness occurrence predicting means predicts the occurrence of drowsiness as described above, the result is output by the drowsiness occurrence prediction result output means, and the driver of the vehicle or the moving body and / or the like. May be notified to the occupant. The output of the prediction result may be made by voice, mechanical vibration, light stimulation, or the like. In addition, the prediction result is recorded together with the detected physiological condition of the driver and / or the motion condition of the vehicle or the moving body, or the calculated physiological condition feature value and / or time-series data of the vehicle motion feature value. It may be possible to use it for the purpose.

上記の如く、本発明の装置に於いては、運転者の生理状態から得られる生理状態特徴量だけでなく、運転者の運転操作によって変化する車両等の運動状態から得られる車両運動特徴量をも変数として用いて、眠気発生の予測を行うように構成される。従って、車両又は移動体の走行環境の変化に応じて運転者の運転操作に変化があった場合には、そのことが車両運動特徴量を通じて、眠気発生の予測処理に於いて反映されることとなるので、運転者の生理状態に於いて車両又は移動体の運転操作に起因する変化があり、その影響が生理状態特徴量に含まれていても、精度良く、眠気発生の可能性の有無が判定できるようになることが期待される。また、本発明の装置に於いては、眠気発生予測手段の眠気発生を予測する構成が機械学習により調製されるようになっているので、適時、学習を繰り返すことによって、眠気発生の予測精度を向上することも可能であり、例えば、運転者の年齢、運転経験期間等に応じて学習データを準備して、眠気発生予測の機械学習を実行し、運転者の条件により適合した眠気発生の予測ができるようになっていてもよい。   As described above, in the device of the present invention, not only the physiological state feature amount obtained from the driver's physiological state, but also the vehicle motion feature amount obtained from the motion state of the vehicle or the like that is changed by the driving operation of the driver. Is also used as a variable to predict drowsiness. Therefore, when there is a change in the driving operation of the driver according to the change in the traveling environment of the vehicle or the moving body, the change is reflected in the drowsiness prediction process through the vehicle motion feature amount. Therefore, there is a change in the physiological state of the driver due to the driving operation of the vehicle or the moving body, and even if the influence is included in the physiological state feature amount, the presence or absence of the possibility of drowsiness is accurately determined. It is expected that judgment will be possible. Further, in the apparatus of the present invention, the configuration for predicting the drowsiness of the drowsiness occurrence predicting means is prepared by machine learning. Therefore, by repeating the learning in a timely manner, the prediction accuracy of the drowsiness occurrence can be improved. It is also possible to improve, for example, prepare learning data according to the driver's age, driving experience period, etc., execute machine learning for drowsiness prediction, and predict drowsiness generation more suitable for driver conditions. You may be able to.

また更に、特記されるべきことは、本発明の装置に於いては、有意な或いは強い眠気が発生する前に、即ち、眠気レベルが所定レベルへ到達する前に、眠気レベルが所定レベルに向かって増大する兆候を、生理状態特徴量と車両運動特徴量とを参照して、捉え、十分な時間的な余裕をもって、眠気発生の可能性があることを運転者や乗員に報知又は伝達できるよう構成される。従って、車両又は移動体の運転中に運転者の眠気が強くなる前に、車両等を走行路から退避させるなどの対処が可能となるので、車両等の運転の安全性の向上が期待される。   Still further, it should be noted that in the device of the present invention, the drowsiness level reaches the predetermined level before significant or strong drowsiness occurs, that is, before the drowsiness level reaches the predetermined level. With reference to the physiological condition feature value and the vehicle motion feature value, the signs that increase due to the danger can be caught, and the driver or the occupant can be notified or transmitted of the possibility of drowsiness with sufficient time. Be composed. Therefore, it is possible to take measures such as evacuating the vehicle or the like from the traveling road before the driver becomes drowsy while driving the vehicle or the moving body, and thus improvement in driving safety of the vehicle or the like is expected. .

上記の本発明の装置の眠気発生予測手段に於いて、実際に眠気発生が予測される場合でなくても、一時的に又は過渡的に特徴量状態が運転者の眠気レベルが所定レベルに到達することとなる状態に入ることも起き得る。そこで、特徴量状態が所定の時間に亙って眠気レベルが所定レベルに到達することとなる状態となってから、或いは、特徴量状態が所定の時間に亙って眠気レベルが所定レベルに到達することとなる状態に入った回数が所定の回数を超えてから、眠気が発生するとの予測が為されるようになっていてもよい。   In the drowsiness occurrence predicting means of the device of the present invention, the drowsiness level of the driver temporarily or transiently reaches the predetermined level even if the drowsiness occurrence is not actually predicted. It can happen that you enter a state where you are going to. Therefore, after the feature amount state reaches a state where the drowsiness level reaches the predetermined level over a predetermined time, or the feature amount state reaches the predetermined level during a predetermined time. It may be so arranged that the number of times that the user enters the state to be sleepy exceeds a predetermined number of times, and then a prediction that drowsiness occurs will be made.

かくして、上記の本発明の構成によれば、車両等の運転中の運転者の瞼の開閉運動又はその他の生理状態から得られる指標値等を用いて運転者の眠気の発生を予測する装置に於いて、運転者の生理状態から得られる生理状態特徴量と共に車両又は移動体の運動状態から得られる車両運動特徴量を用いて、眠気の発生の監視が行われることとなる。これにより、本発明の装置では、車両等の運転者の瞼の開閉運動又はその他の生理状態に於ける運転操作の変化の影響による眠気発生の誤検出或いは見落としが排除され、より精度の良い眠気発生の検出或いは監視が可能となることが期待される。また、本発明の装置は、眠気発生予測手段にて機械学習を通じて生理状態特徴量と車両運動特徴量とから運転者の運転操作を考慮した上での生理状態に於ける眠気が発生する兆候を事前に捉え、報知できるよう構成されていることになるので、車両等の運転者は、実際に強い眠気を感じる前にしかるべき対処又は運転行動を取ることが可能となり、車両等の運転安全性を更に高められることが期待される。   Thus, according to the configuration of the present invention described above, an apparatus that predicts the occurrence of drowsiness of a driver by using an index value or the like obtained from the eyelid opening / closing movement or other physiological states of a driver while driving a vehicle or the like is provided. In this case, the occurrence of drowsiness is monitored using the vehicle motion characteristic amount obtained from the motion state of the vehicle or the moving body together with the physiological state characteristic amount obtained from the driver's physiological state. As a result, in the device of the present invention, erroneous detection or oversight of the occurrence of drowsiness due to the influence of the driver's opening / closing movement of the driver such as a vehicle or a change in driving operation in other physiological conditions is eliminated, and more accurate drowsiness is obtained. It is expected that the occurrence can be detected or monitored. Further, the device of the present invention uses the drowsiness occurrence predicting means to detect the drowsiness sign in the physiological condition in consideration of the driver's driving operation from the physiological condition feature value and the vehicle motion feature value through machine learning. Since it is configured to be able to catch and inform in advance, it becomes possible for the driver of the vehicle etc. to take appropriate measures or driving actions before actually feeling strong drowsiness, and the driving safety of the vehicle etc. Is expected to be further enhanced.

本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention.

図1(A)は、本実施形態の眠気発生予測装置の構成を模式的に表した図である。図1(B)は、本発明の眠気発生予測装置の作動をフローチャートの形式で表した図である。FIG. 1A is a diagram schematically illustrating a configuration of a sleepiness occurrence prediction device according to the present embodiment. FIG. 1B is a diagram showing the operation of the drowsiness occurrence prediction device of the present invention in the form of a flowchart. 図2(A)は、本実施形態の眠気発生予測装置に於いて、カメラ画像を用いて目と瞼の画像を撮影する場合の被検者の顔面の模式図である。図2(B)は、瞼の画像から得られる瞼の開度の時間変化の例と、瞼の開度を二値化して得られる瞼開閉状態指標値の時間変化の例を示している。図2(C)は、本実施形態の眠気発生予測装置に於いて眼電信号により瞼の開度を検出する場合に被検者の顔面に取り付けられる電極の配置を模式的に示している。図2(D)は、計測値(開眼時間又は閉眼時間)から特徴量(瞼開閉特徴量)を算出する手法を説明する図である。FIG. 2A is a schematic diagram of a subject's face when an image of eyes and eyelids is captured using a camera image in the drowsiness occurrence prediction device of the present embodiment. FIG. 2B shows an example of a temporal change of the eyelid opening obtained from the eyelid image and an example of a temporal change of the eyelid opening / closing state index value obtained by binarizing the eyelid opening. FIG. 2C schematically shows an arrangement of electrodes attached to the face of the subject when the degree of eyelid opening is detected by an electrooculogram signal in the drowsiness occurrence prediction device of the present embodiment. FIG. 2D is a diagram illustrating a method of calculating a feature value (eyelid opening / closing feature value) from a measured value (eye opening time or eye closing time). 図3(A)、(B)は、それぞれ、瞼開閉状態指標値の時系列データに於いて計測される開眼時間と閉眼時間の時系列データの例である。3A and 3B are examples of time series data of the eye opening time and the eye closing time measured in the time series data of the eyelid opening / closing state index value, respectively. 図4(A)〜(C)は、本実施形態の眠気発生予測装置に於いて生理状態特徴量として好適に用いられる閉眼時間の割合、瞬き回数、瞬き間隔の分散の時系列データの例である。FIGS. 4A to 4C are examples of time-series data of the ratio of the eye closing time, the number of blinks, and the variance of the blink interval, which are preferably used as the physiological state features in the drowsiness occurrence prediction device of the present embodiment. is there. 図5(A)〜(C)は、本実施形態の眠気発生予測装置に於いて車両又は移動体の運動状態として参照される操舵角、スロットル開度(アクセル開度)、車速の時系列データの例である。FIGS. 5A to 5C are time-series data of a steering angle, a throttle opening (accelerator opening), and a vehicle speed referred to as a motion state of a vehicle or a moving body in the drowsiness occurrence prediction device of the present embodiment. This is an example. 図6(A)〜(C)は、本実施形態の眠気発生予測装置に於いて車両運動特徴量として好適に用いられるハンドル切り角の分散、アクセル踏込量変化の分散、加速度の分散の時系列データの例である。FIGS. 6A to 6C are time series of variance of steering wheel turning angle, variance of accelerator depression amount change, and variance of acceleration, which are preferably used as vehicle motion feature amounts in the drowsiness occurrence prediction device of the present embodiment. It is an example of data. 図7は、眠気レベルの時間変化を模式的に表した図であり、本実施形態の眠気発生予測装置に於いて眠気発生予測が出される時点Tと眠気が発生すると予測される時点(眠気レベルが所定レベルAに達すると予想される時点)Sとの関係を説明している。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a temporal change of the drowsiness level. In the drowsiness occurrence prediction device of the present embodiment, the time T at which the drowsiness occurrence is predicted and the time T at which the drowsiness is predicted to occur (the drowsiness level). Is expected to reach the predetermined level A) S. 図8は、本実施形態の眠気発生予測装置の眠気発生予測処理部に於ける眠気発生予測処理に使用するための識別器のパラメータ群及び識別関数の学習を行う過程をフローチャートの形式で表した図である。FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of learning a classifier parameter group and a discriminant function for use in a drowsiness occurrence prediction process in the drowsiness occurrence prediction processing unit of the drowsiness occurrence prediction device of the present embodiment. FIG. 図9(A)は、本実施形態の眠気発生予測装置に於ける眠気発生予測手段の機械学習に使用される教師付き学習データの群を模式的に表した図である。図9(B)は、生理状態特徴量と車両運動特徴量から特徴量ベクトルを調製する処理を説明する図である。図9(C)は、時間軸上に於ける特徴量ベクトルの算出時点と眠気発生時点との関係を説明する図である。図9(D)は、特徴量空間に於ける教師用データの特徴量ベクトルの分布状況を模式的に表した図であり、図9(C)の時間域Lに於ける特徴量ベクトルの分布域である識別領域Γを画定する識別関数を説明している。FIG. 9A is a diagram schematically illustrating a group of supervised learning data used for machine learning of the drowsiness occurrence prediction means in the drowsiness occurrence prediction device of the present embodiment. FIG. 9B is a diagram illustrating a process of preparing a feature amount vector from a physiological state feature amount and a vehicle motion feature amount. FIG. 9C is a diagram for explaining the relationship between the time of calculation of the feature amount vector and the time of drowsiness occurrence on the time axis. FIG. 9D is a diagram schematically showing the distribution state of the feature vector of the teacher data in the feature space, and the distribution of the feature vector in the time domain L of FIG. 9C. An identification function that defines an identification area あ る, which is an area, is described. 図10(A)は、図9(D)の特徴量空間に於ける検証用データの特徴量ベクトルが時系列の経路を模式的に表した図であり、識別領域Γに特徴量ベクトルが入った時点である眠気予測時点Tiを説明している。図10(B)〜(E)は、時間軸上に於ける検証用データに於ける眠気発生時点Sと眠気予測時点Tiとの関係の例を示している。(B)は、眠気予測時点Tiから時間域Kの経過後の時間域Lに眠気発生時点Sが入った場合であり、(C)及び(D)は、眠気予測時点Tiからから時間域Kの経過後の時間域Lに眠気発生時点Sが入らなかった場合であり、(E)は、眠気予測時点Tiが眠気発生時点Sより前に出現しなかった場合である。FIG. 10A is a diagram schematically illustrating a time-series path in which the feature amount vector of the verification data in the feature amount space of FIG. 9D is included. The sleepiness prediction time Ti, which is the time at which the sleepiness is predicted, is explained. FIGS. 10B to 10E show examples of the relationship between the drowsiness occurrence time point S and the drowsiness prediction time point Ti in the verification data on the time axis. (B) shows the case where the drowsiness occurrence time S enters the time range L after the elapse of the time range K from the drowsiness prediction time Ti, and (C) and (D) show the time range K from the drowsiness prediction time Ti. (E) is a case where the drowsiness predicted time Ti does not appear before the drowsiness occurrence time S.

1…被検者
2…被検者の目
3…カメラ
4…信号処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Subject 2 ... Eye of a subject 3 ... Camera 4 ... Signal processing apparatus

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。   The present invention will be described in detail with respect to some preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same parts.

装置の構成
本実施形態の眠気発生予測装置に於いては、人の眠気の程度に相関のある任意の生理状態が計測され、眠気の発生の予測のために用いられるところ、以下の実施形態に於いては、かかる「生理状態」として「瞼の開閉状態」を用い、生理状態特徴量として「瞼開閉特徴量」を用いて、眠気の発生の予測を行う例について説明される。当業者に於いて、「瞼の開閉状態」以外の生理状態、例えば、呼吸状態、心拍状態、脈拍状態、脳波などを用いて眠気の発生の予測を行う場合も、生理状態の計測方法、生理状態特徴量の算出方法を適宜選択して、同様に本発明の特徴的な構成が適用でき、本発明の範囲に属することは理解されるべきである。
In the drowsiness occurrence prediction device of the present embodiment, any physiological state correlated with the degree of drowsiness of a person is measured and used for predicting the occurrence of drowsiness. In this case, an example will be described in which the occurrence of drowsiness is predicted using the "eyelid opening / closing state" as the "physiological state" and the "eyelid opening / closing characteristic amount" as the physiological state feature amount. Those skilled in the art, even when predicting the occurrence of drowsiness using physiological states other than the "open / closed state of the eyelids", for example, a respiratory state, a heartbeat state, a pulse state, an electroencephalogram, etc. It should be understood that the calculation method of the state feature amount is appropriately selected, and the characteristic configuration of the present invention can be similarly applied and belongs to the scope of the present invention.

端的に述べれば、本実施形態による眠気発生予測装置は、車両又は移動体(車両等)の運転者(被検者)の眠気の発生を予測するべく、車両等に搭載される装置であり、生理状態特徴量として瞼開閉特徴量を用いる場合には、特許文献1、3〜5に記載の装置と同様に、運転者の瞼の開閉運動を計測し、その計測された瞼の開閉運動の時系列データから被検者の眠気に相関のある瞼開閉特徴量を抽出すると共に、運転者の運転操作が反映されている車両等の運動状態を計測し、その計測された車両等の運動状態の時系列データから被検者の瞼開閉特徴量に相関のある車両運動特徴量を抽出し、瞼開閉特徴量と車両運動特徴量とから決定される特徴量状態が、現在の時点から任意に設定される余裕時間域の経過後の予測時間域内に運転者の眠気レベルが所定のレベルに達すると予測される特徴量状態となったときには、余裕時間域の経過後の予測時間域内に眠気が発生すると事前に予測する装置である。   In short, the drowsiness occurrence prediction device according to the present embodiment is a device mounted on a vehicle or the like in order to predict occurrence of drowsiness of a driver (test subject) of a vehicle or a moving object (vehicle or the like), When using the eyelid opening / closing feature amount as the physiological state feature amount, similarly to the devices described in Patent Documents 1 and 3 to 5, the driver's eyelid opening / closing motion is measured, and the measured eyelid opening / closing motion is measured. Along with extracting eyelid opening / closing features correlated with the drowsiness of the subject from the time-series data, the driving state of the vehicle or the like in which the driver's driving operation is reflected is measured, and the measured driving state of the vehicle or the like is measured. The vehicle motion feature amount correlated with the subject's eyelid opening / closing feature amount is extracted from the time series data of the subject, and the feature amount state determined from the eyelid opening / closing feature amount and the vehicle movement feature amount is arbitrarily changed from the current time. Drowsiness of the driver within the predicted time range after the set allowance time has elapsed When the bell becomes the feature amount state is expected to reach a predetermined level is a device for predicting in advance the estimated time drowsiness regional after a margin time domain is generated.

図1(A)を参照して、本実施形態の眠気発生予測装置の基本的な構成に於いては、まず、被検者である運転者1の目及び瞼2が、カメラ3などの撮像装置の視野に含まれるように、撮像装置が配置され、撮像装置で得られた画像信号が、信号処理装置4の画像処理部に取り込まれる。なお、後述の如く、運転者1の目及び瞼2の開閉運動は、眼電信号によって検出されてもよく、その場合には、運転者の顔面に貼られた電極からの信号が信号処理装置4へ与えられる。そして、画像処理部が撮像装置から送られてきた画像信号から運転者の目及び瞼2の像を含む画像を構成し、瞼データ処理部が、後に説明されるように、運転者の目及び瞼2の画像を用いて、瞼の開閉状態の検出と瞼開閉特徴量の算出を実行する。また、本実施形態の装置に於いては、上記の如く、運転者の運転操作により変化する車両運動特徴量が眠気発生予測に用いられるので、運転者の運転操作が反映される車両等の運動状態を表す量として、操舵角センサにより検出される操舵角δ、アクセル開度センサ(アクセルペダルセンサ)により検出されるアクセル開度、アクセルペダル踏込量若しくはスロットル開度θa、車速センサ又は車輪速センサにより検出される車速V又は加速度センサにより検出される加速度aなどのデータが信号処理装置4に設けられた車両データ処理部に入力され、車両データ処理部は、時系列に入力されたデータから後に詳細に説明される車両運動特徴量を算出する。かくして算出された瞼開閉特徴量と車両運動特徴量とは、眠気発生予測処理部へ与えられ、眠気発生予測処理部は、瞼開閉特徴量と車両運動特徴量とを参照し、後に説明される機械学習によって決定されてデータメモリに記憶された識別用パラメータを用いて、所定の時間(余裕時間域)の経過後の所定の時間域(予測時間域)内に運転者に眠気が発生するか否かを監視する。そして、眠気発生予測処理部に於いて、運転者に眠気が発生することが予測されると、その結果が、結果出力部へ送信され、例えば、スピーカ5による音声(ブザー、警告音など)や、運転者に機械的な刺激を与える振動器、光刺激を与える光源(警告灯、ディスプレイなど)などを通じて、眠気発生の予測が為されたことが運転者又は乗員に報知又は伝達される。画像処理部、瞼データ処理部、車両データ処理部、眠気発生処理部、結果出力部、データメモリ等を含む信号処理装置4は、典型的には、コンピュータ装置であってよく、通常の態様にて、図示していない双方向コモン・バスにより相互に連結されたCPU、記憶装置、入出力装置(I/O)が装備され、装置の各部の作動は、CPUに於いてプログラムを実行することにより達成されることとなる。   Referring to FIG. 1 (A), in the basic configuration of the drowsiness occurrence prediction device of the present embodiment, first, the eyes and eyelids 2 of a driver 1 as a subject are imaged by a camera 3 or the like. An imaging device is arranged so as to be included in the field of view of the device, and an image signal obtained by the imaging device is taken into an image processing unit of the signal processing device 4. As will be described later, the opening and closing movements of the driver 1's eyes and eyelids 2 may be detected by an electro-oculogram signal. In this case, a signal from an electrode attached to the driver's face is converted to a signal processing device. Given to 4. Then, the image processing unit constructs an image including the image of the driver's eyes and the eyelids 2 from the image signal transmitted from the imaging device, and the eyelid data processing unit Using the image of the eyelid 2, the detection of the eyelid opening / closing state and the calculation of the eyelid opening / closing feature amount are executed. Further, in the device of the present embodiment, as described above, the vehicle motion feature amount that changes according to the driver's driving operation is used for prediction of drowsiness. As the quantity representing the state, a steering angle δ detected by a steering angle sensor, an accelerator opening detected by an accelerator opening sensor (accelerator pedal sensor), an accelerator pedal depression amount or a throttle opening θa, a vehicle speed sensor or a wheel speed sensor Is input to a vehicle data processing unit provided in the signal processing device 4, and the vehicle data processing unit is configured to output the data such as the vehicle speed V detected by the acceleration sensor or the acceleration a detected by the acceleration sensor. The vehicle motion feature amount described in detail is calculated. The eyelid opening / closing feature amount and the vehicle motion feature amount thus calculated are given to the drowsiness occurrence prediction processing unit, and the drowsiness occurrence prediction processing unit refers to the eyelid opening / closing feature amount and the vehicle motion feature amount, and will be described later. Using the identification parameters determined by machine learning and stored in the data memory, whether or not the driver experiences drowsiness within a predetermined time range (predicted time range) after a predetermined time (allowance time range) has elapsed Monitor whether it is. Then, when the drowsiness prediction processing unit predicts that the driver will be drowsy, the result is transmitted to the result output unit. For example, the sound (buzzer, warning sound, etc.) of the speaker 5 or the like is output. The driver or the occupant is notified or notified that the drowsiness has been predicted through a vibrator that gives a mechanical stimulus to the driver, a light source that gives a light stimulus (warning lamp, display, or the like). The signal processing device 4 including the image processing unit, the eyelid data processing unit, the vehicle data processing unit, the drowsiness generation processing unit, the result output unit, the data memory, and the like may be typically a computer device, and may be a normal mode. A CPU, a storage device, and an input / output device (I / O) interconnected by a bidirectional common bus (not shown) are provided, and each unit of the device operates by executing a program in the CPU. Will be achieved.

装置の作動の概要
図1(B)を参照して、本実施形態の装置による眠気発生予測処理に於いては、車両の運転中、プログラムに従って、まず、被検者(運転者)の瞼の開閉状態を表す指標値の取得が逐次的に実行され(ステップ1)、その指標値の時系列データから眠気の程度に相関のある「瞼開閉特徴量」の算出が逐次的に実行される(ステップ2)。また、これと同時に、運転者の運転操作に関わる車両等の運動状態を表す指標値の取得が逐次的に実行され(ステップ3)、その指標値の時系列データから運転者の瞼の運動に相関のある「車両運動特徴量」の算出が逐次的に実行される(ステップ4)。しかる後、瞼開閉特徴量と車両運動特徴量とで構成される特徴量ベクトルが、特徴量空間内に於いて後述の機械学習を通じて画定された識別領域内に在るか否かが判定され(ステップ5)、特徴量ベクトルが識別領域内に入ったときには、所定の余裕時間域の経過後の予測時間域内に、眠気レベルが所定のレベルに到達する、即ち、眠気が発生する、との予測判定が為され(ステップ6)、結果出力部による眠気発生の予測の報知又は伝達が実行される(ステップ7)。以下、上記の一連の処理の各々について、詳細に説明する。下記に於いて、「被検者」とは、特に断らない限り、車両等の運転者である。
Overview of Operation of Apparatus Referring to FIG. 1 (B), in the drowsiness occurrence prediction processing by the apparatus of the present embodiment, during driving of the vehicle, first, according to a program, the eyelid of the subject (driver) is placed on the eyelid. Acquisition of an index value representing the open / closed state is sequentially executed (step 1), and calculation of “eyelid opening / closing feature amount” correlated with the degree of drowsiness is sequentially executed from the time-series data of the index value (step 1). Step 2). At the same time, the acquisition of index values representing the motion state of the vehicle and the like related to the driving operation of the driver is sequentially executed (step 3), and the time series data of the index values is used to calculate the movement of the driver's eyelids. Calculation of correlated "vehicle motion feature values" is sequentially performed (step 4). Thereafter, it is determined whether or not the feature amount vector composed of the eyelid opening / closing feature amount and the vehicle movement feature amount is within the identification area defined through machine learning described later in the feature amount space ( Step 5) Predicting that the drowsiness level reaches the predetermined level in the prediction time range after the lapse of the predetermined allowance time range, ie, that drowsiness occurs when the feature amount vector enters the identification area. A determination is made (step 6), and notification or transmission of prediction of sleepiness occurrence by the result output unit is executed (step 7). Hereinafter, each of the series of processes will be described in detail. In the following, a “subject” is a driver of a vehicle or the like unless otherwise specified.

瞼開閉状態指標値の取得(ステップ1)
本実施形態の装置に於ける被検者の瞼の開閉状態を表す指標値(瞼開閉状態指標値)の取得に於いては、一つの態様として、既に触れた如く、カメラ等の撮像装置によって逐次的に撮影された被検者の目と瞼の画像に於いて瞼の開閉運動が検出され、その瞼の開閉運動の検出データから瞼が開いている状態と閉じている状態とを表す時系列データが調製される。その場合、まず、カメラの等の撮像装置は、図2(A)に模式的に描かれている如く、その視野が被検者の目及び瞼を含むように任意の場所に設置されてよい。具体的なカメラの等の撮像装置の設置位置は、例えば、被検者として車両の運転者の眠気を判定する場合には、車両のダッシュボードの上、ハンドル、天井等の被検者の目及び瞼を撮影できる部位であれば、任意の場所であってよい。また、カメラの等の撮像装置は、被検者のメガネ、帽子等の装着物に取り付けられてもよい。そして、カメラの等の撮像装置は、逐次的に被検者の目と瞼を撮像し、その画像信号から目と瞼の画像が逐次的に構成される。
Acquisition of eyelid open / closed state index value (Step 1)
In the acquisition of an index value (eyelid opening / closing state index value) representing the eyelid opening / closing state of the subject in the apparatus of the present embodiment, as one aspect, as described above, an imaging device such as a camera is used. When the eyelid opening / closing motion is detected in the sequentially photographed eye and eyelid images of the subject, and the detected data of the eyelid opening / closing motion indicates that the eyelid is open and closed. Sequence data is prepared. In that case, first, an imaging device such as a camera may be installed at an arbitrary location such that the field of view includes the eyes and eyelids of the subject, as schematically illustrated in FIG. . For example, when determining the drowsiness of the driver of the vehicle as the subject, the installation position of the imaging device such as a camera is determined by the eyes of the subject, such as on the dashboard of the vehicle, the steering wheel, and the ceiling. Any location can be used as long as it can capture the eyelids and eyelids. In addition, an imaging device such as a camera may be attached to a wearable object such as glasses or a hat of the subject. Then, an imaging device such as a camera sequentially images the eyes and eyelids of the subject, and images of the eyes and eyelids are sequentially formed from the image signals.

被検者の目及び瞼の逐次的な画像又は連続画像が得られると、その画像に於いて上瞼と下瞼の位置が逐次検出され、それらの距離が計測されて、図2(B)上段に描かれている如き、瞼開度(上瞼と下瞼の距離)の時系列データが調製される。画像に於ける上瞼と下瞼の位置の検出は、上下瞼像や眼球の像の輝度や色相の特徴に基づき任意の画像処理方法によって達成されてよい。そして、得られた瞼開度の時系列データは、瞼開度の最大値と最小値との間に於いて瞼の開状態と閉状態との境界に設定される閾値を上回っているか否かを判定することにより、開状態と閉状態とに二値化され、図2(B)下段に描かれている如き瞼が開いているか閉じているかを表す指標値である瞼開閉状態指標値の時系列データが調製される。   When a sequential image or a continuous image of the subject's eyes and eyelids is obtained, the positions of the upper and lower eyelids are sequentially detected in the image, and the distance between them is measured, and FIG. 2 (B) Time series data of the eyelid opening (the distance between the upper eyelid and the lower eyelid) as shown in the upper row is prepared. The detection of the positions of the upper and lower eyelids in the image may be achieved by an arbitrary image processing method based on the brightness and hue characteristics of the upper and lower eyelid images and the eyeball image. Then, whether or not the obtained time series data of the eyelid opening exceeds the threshold value set at the boundary between the open state and the closed state of the eyelid between the maximum value and the minimum value of the eyelid opening degree Is binarized into an open state and a closed state, and an eyelid open / closed state index value which is an index value indicating whether the eyelid is open or closed as illustrated in the lower part of FIG. Time series data is prepared.

上記の瞼開度は、任意の態様で計測されてよく、そのような場合も本発明の範囲に属することは理解されるべきである。別の態様として、例えば、既に触れた如く、瞼開度は、被検者の眼電信号(瞬きにともなう眼球の回転による電圧変化)の高低によっても計測可能である。その場合、図2(C)に模式的に描かれている如く、例えば、被検者の目の上下などの複数の領域のそれぞれに電極が貼付され、その電極間の電圧が信号(眼電信号)として計測され、信号処理装置へ送信される。また、電極は、メガネ、ゴーグル、ヘルメット等の頭部装着物に取り付けたり、タトゥーなどの肌に張り付ける装飾品に内蔵されてもよい。眼電信号の場合も、瞼の運動に対して、図2(B)と同様の時系列データが得られるので、そのデータを二値化することにより、瞼開閉状態指標値の時系列データが調製される。   It should be understood that the eyelid opening described above may be measured in any manner, and such cases also fall within the scope of the present invention. As another aspect, for example, as already mentioned, the eyelid opening can also be measured by the level of an electro-oculogram signal (voltage change due to rotation of the eyeball due to blinking) of the subject. In this case, as schematically illustrated in FIG. 2C, for example, electrodes are attached to a plurality of regions such as the upper and lower sides of the subject's eyes, and the voltage between the electrodes is a signal (an electro-optical signal). ) And transmitted to the signal processing device. In addition, the electrode may be attached to a headwear such as glasses, goggles, and a helmet, or may be incorporated in a decorative article attached to the skin such as a tattoo. In the case of an electro-oculography signal, time series data similar to that shown in FIG. 2B is obtained for eyelid movement. By binarizing the data, the time series data of the eyelid opening / closing state index value is obtained. Prepared.

そして、本実施形態の装置の処理では、瞼開閉状態指標値の時系列データから更に瞼開閉状態に関わる統計的な量の演算処理を実行して瞼開閉特徴量を算出するので、瞼開閉状態指標値の時系列データは、信号処理装置4内のデータメモリに記憶される。   In the processing of the apparatus according to the present embodiment, the eyelid opening / closing feature amount is calculated by further performing a statistical amount calculation process related to the eyelid opening / closing state from the time-series data of the eyelid opening / closing state index value. The time series data of the index value is stored in a data memory in the signal processing device 4.

瞼開閉特徴量の算出(ステップ2)
瞼開閉状態指標値の時系列データが得られると、その瞼開閉状態指標値の時系列データから、被験者の眠気の程度に相関のある量である「瞼開閉特徴量」が抽出される。如何なる量が「瞼開閉特徴量」として利用できるかは、実験等により見出すことが可能である。本実施形態の一つの態様に於いては、「瞼開閉特徴量」は、瞼開閉状態指標値の時系列データに於いて瞼開閉状態の遷移時間間隔を、所定の期間に亘って逐次的に計測し、その計測された遷移時間間隔の統計的演算処理によって算出されてよい。以下、「瞼開閉特徴量」の算出処理過程の例を説明する。
Calculation of eyelid opening / closing feature (Step 2)
When the time series data of the eyelid opening / closing state index value is obtained, an “eyelid opening / closing feature amount” that is an amount correlated with the degree of sleepiness of the subject is extracted from the time series data of the eyelid opening / closing state index value. It is possible to find out what amount can be used as the “eyelid opening / closing feature amount” by an experiment or the like. In one aspect of the present embodiment, the “eyelid opening / closing feature amount” sequentially changes the transition time interval of the eyelid opening / closing state in the time series data of the eyelid opening / closing state index value over a predetermined period. It may be measured and calculated by a statistical calculation process of the measured transition time interval. Hereinafter, an example of the process of calculating the “eyelid opening / closing feature amount” will be described.

(i)瞼開閉状態の遷移時間間隔の計測
瞼開閉特徴量の算出処理過程に於いては、まず、データメモリに記憶された瞼開閉状態指標値の時系列データ上に於いて、瞼の開状態と閉状態との間の遷移の時間間隔が計測される。瞼の開状態と閉状態との間の遷移の時間間隔(以下、「瞼開閉状態遷移時間間隔」と称する。)とは、「発明の概要」の欄にて述べた如く、瞼が開状態から閉状態へ又は閉状態から開状態への遷移が生じた時点の間隔であり、具体的には、例えば、(1)開眼時間(瞼が継続して開いている時間の長さ)、即ち、瞼の閉状態から開状態への遷移から瞼の開状態から閉状態への遷移までの時間間隔(図2(B)下段、to)、(2)閉眼時間(瞼が継続して閉じている時間の長さ)、即ち、瞼の開状態から閉状態への遷移から瞼の閉状態から開状態への遷移までの時間間隔(図2(B)下段、tc)などであってよい。これらの瞼開閉状態遷移時間間隔は、各時間間隔の後の遷移時点にて時間値が付与され、時系列データとして構成される。図3(A)、(B)は、それぞれ、目と瞼の画像から得られる瞼の開度の時間変化から得られた瞼開閉状態指標値に於いて計測された開眼時間と閉眼時間の時系列データの例を示している。
(I) Measurement of Transition Time Interval of Eyelid Opening / Closing State In the process of calculating the eyelid opening / closing feature amount, first, the eyelid opening / closing state is stored on the time series data of the eyelid opening / closing state index value stored in the data memory. The time interval of the transition between the state and the closed state is measured. The time interval of the transition between the open state and the closed state of the eyelid (hereinafter, referred to as “eyelid open / closed state transition time interval”) is, as described in the “Summary of the Invention”, the state in which the eyelid is in the open state. It is the interval at the time when the transition from the closed state to the closed state or from the closed state to the open state occurs. Specifically, for example, (1) eye opening time (the length of time the eyelids are continuously open), The time interval from the transition from the closed state of the eyelids to the open state to the transition from the open state of the eyelids to the closed state (FIG. 2B, lower row, to), (2) eye closing time (the eyelids are continuously closed Length of time), that is, a time interval from the transition from the open state of the eyelids to the closed state to the transition from the closed state of the eyelids to the open state (FIG. 2B, lower stage, tc). These eyelid opening / closing state transition time intervals are provided with time values at transition points after each time interval, and are configured as time-series data. FIGS. 3A and 3B show the eye opening time and the eye closing time measured based on the eyelid opening / closing state index value obtained from the temporal change of the eyelid opening obtained from the eye and eyelid images, respectively. 4 shows an example of series data.

(ii)瞼開閉特徴量の算出
上記の如く、瞼開閉状態遷移時間間隔が計測されると、現在時点又は判定時点から時間軸に於いて遡った任意に設定される単位時間(演算単位時間)内の瞼開閉状態遷移時間間隔のデータを用いて、生理状態特徴量として瞼開閉特徴量が算出される。瞼開閉特徴量は、図2(D)に描かれている如く、典型的には、瞼開閉状態指標値の計測時点毎に、即ち、計測単位時間置きに演算単位時間内に含まれる瞼開閉状態遷移時間間隔の値を用いて算出され、瞼開閉特徴量の時系列のデータが調製されるようになっていてよい(即ち、この場合、図示の如く、一つの瞼開閉特徴量の演算に使用される演算単位時間が計測単位時間ずつ時々刻々に偏移していくこととなる。)。なお、瞼開閉特徴量は、演算単位時間毎に算出するようになっていてもよい(その場合には、演算単位時間は重複されない。)。
(Ii) Calculation of Eyelid Opening / Closing Feature Amount As described above, when the eyelid opening / closing state transition time interval is measured, an arbitrarily set unit time (computation unit time) retroactively along the time axis from the current time point or the judgment time point The eyelid opening / closing feature amount is calculated as the physiological state feature amount using the data of the eyelid opening / closing state transition time interval in the inside. As shown in FIG. 2 (D), the eyelid opening / closing feature amount is typically included in the eyelid opening / closing included in the calculation unit time every measurement time of the eyelid opening / closing state index value, that is, every measurement unit time. Calculated using the value of the state transition time interval, and time-series data of the eyelid opening / closing feature amount may be prepared (that is, in this case, as shown in FIG. The calculation unit time used shifts momentarily by the measurement unit time.) Note that the eyelid opening / closing feature amount may be calculated for each calculation unit time (in that case, the calculation unit times do not overlap).

瞼開閉特徴量としては、具体的には、下記の量が有利に用いられることが分っている。
(1)演算単位時間に於ける閉眼時間tcの占める割合[閉眼の時間割合](図4(A))、
(2)演算単位時間に於ける瞬きの発生した回数(tcの発生回数)[瞬きの回数](図4(B))、
(3)演算単位時間に於ける瞬き間隔、即ち、開眼時間toの分散[瞬き間隔の分散](図4(C))
ここで、演算単位時間は、例えば、1分など、適合により任意に設定されてよい(計測単位時間は、例えば、ビデオ画像の1コマの長さ(例:33m秒)〜数秒など、適合により任意に設定されてよい。)。また、瞼開閉特徴量としては、閉眼時間、その標準偏差値、その分散、開眼時間、その標準偏差値、その分散など、その他の瞼開閉状態遷移時間間隔の統計量(標準偏差値、分散、平均値、中央値など)であってもよい。
Specifically, it has been found that the following amounts are advantageously used as the eyelid opening / closing feature amount.
(1) The ratio of the eye closing time tc in the calculation unit time [eye closing time ratio] (FIG. 4A),
(2) Number of occurrences of blinking (number of times of occurrence of tc) [number of times of blinking] (FIG. 4B) in operation unit time
(3) Blink interval in calculation unit time, that is, dispersion of eye opening time to [variation of blink interval] (FIG. 4C)
Here, the operation unit time may be arbitrarily set according to adaptation, for example, 1 minute (the measurement unit time is, for example, one frame length of video image (eg, 33 ms) to several seconds, depending on adaptation). It may be set arbitrarily.). Further, as the eyelid opening / closing feature quantity, statistics of other eyelid opening / closing state transition time intervals (standard deviation value, variance, and the like) such as eye closing time, its standard deviation value, its variance, eye opening time, its standard deviation value, its variance, etc. Average, median, etc.).

車両運動指標値の取得(ステップ3)
既に述べた如く、本実施形態の装置では、瞼開閉状態の計測と同時に、車両等の運転中に、運転者の運転操作に起因する車両等の運動状態を表す指標値(車両運動指標値)も計測される。この点に関し、運転者による運転行動は主に上半身(腕)と下半身(脚)で行うので、好適には、腕で行う操作と脚で行う操作とが、各々、少なくとも1種類、計測される。例えば、腕で行う操作についてはハンドル操作に伴う操舵角度を、脚で行う操作についてはアクセル操作に伴うアクセル開度又はスロットル開度がそれぞれ計測されてよい。また、車両運動は「走る、曲がる、止まる」の3種類に分類できるところ、各々の物理量間には相関があるので、好適には、上記3種に関するいずれか1種類のデータ、例えば、車速が計測されてよい。かくして、車両運動指標値としては、例えば、操舵角データ(図5(A))、スロットル開度(又はアクセル開度)データ(図5(B))、車速データ(図5(C))などであってよい。また、車両運動指標値としては、加速度、操舵角速度、ヨーレート、横加速度など、運転者による運転行動に応じて変化する車両等の運動状態を表す値が選択されてもよい。
Acquisition of vehicle motion index value (Step 3)
As described above, in the apparatus according to the present embodiment, an index value (vehicle motion index value) representing the motion state of the vehicle or the like caused by the driver's driving operation during driving of the vehicle or the like at the same time as the measurement of the eyelid opening / closing state. Is also measured. In this regard, since the driving action by the driver is mainly performed on the upper body (arms) and the lower body (legs), preferably, at least one type of operation performed by the arm and one operation performed by the legs are measured. . For example, for an operation performed with the arm, the steering angle associated with the steering wheel operation may be measured, and for the operation performed with the legs, the accelerator opening or the throttle opening associated with the accelerator operation may be measured. Further, the vehicle motion can be classified into three types of “run, turn, stop”. Since there is a correlation between the respective physical quantities, preferably, any one type of data regarding the above three types, for example, the vehicle speed is It may be measured. Thus, the vehicle motion index value includes, for example, steering angle data (FIG. 5A), throttle opening (or accelerator opening) data (FIG. 5B), vehicle speed data (FIG. 5C), and the like. It may be. Further, as the vehicle motion index value, a value representing a motion state of the vehicle or the like that changes according to the driving behavior of the driver, such as an acceleration, a steering angular velocity, a yaw rate, and a lateral acceleration, may be selected.

かくして、取得された車両運動指標値の時系列データは、次に述べる如く、統計的な演算処理により車両運動特徴量を算出するために使用するので、瞼開閉状態指標値の時系列データと同様に、信号処理装置4内のデータメモリに記憶される。   Thus, the obtained time series data of the vehicle motion index value is used for calculating the vehicle motion feature amount by statistical calculation processing as described below, and thus is the same as the time series data of the eyelid opening / closing state index value. Is stored in the data memory in the signal processing device 4.

車両運動特徴量の算出(ステップ4)
上記の如く車両運動指標値の時系列データが得られると、それらのデータから、被験者の瞼開閉状態に相関のある量である「車両運動特徴量」が算出される。如何なる量が「車両運動特徴量」として利用できるかは、実験等により見出すことが可能である。具体的に、車両運動特徴量として利用される量は、例えば、下記の如き量であってよい。
(1)演算単位時間に於ける操舵角速度の分散[ハンドル切り角(ゼロ位置からの変化量)の変化の分散](図6(A))
(2)演算単位時間に於けるアクセル開度の時間微分値の分散[アクセル踏み量変化の分散](図6(B))
(3)演算単位時間に於ける車速の時間微分値の分散[加速度の分散](図6(C))
なお、瞼開閉特徴量の場合と同様に、図2(D)に描かれている如く、典型的には、車両運動特徴量は、車両運動指標値の計測時点毎に、即ち、計測単位時間置きに演算単位時間内に含まれる車両運動指標値を用いて算出され、時系列のデータとして調製されるようになっていてよい(即ち、この場合、図示の如く、一つの特徴量の演算に使用される演算単位時間が計測単位時間ずつ時々刻々に偏移していくこととなる。)。なお、車両運動特徴量も、演算単位時間毎に算出するようになっていてもよい(その場合には、演算単位時間は重複されない。)。演算単位時間は、例えば、1分など、適合により任意に設定されてよい(計測単位時間は、例えば、瞼開閉特徴量に合わせて、ビデオ画像の1コマの長さ(例:33m秒)〜数秒など、適合により任意に設定されてよい。)。また、車両運動特徴量としては、各車両運動指標値から算出されるその他の量、例えば、アクセル開度、その微分値、その2階微分値、その3階微分値、ハンドル角度、その角速度、その角加速度、車速、加速度、ヨーレート、ヨー加速度、走行レーン内での自車位置、その微分値など、であってもよい。
Calculation of vehicle motion features (Step 4)
When the time-series data of the vehicle motion index value is obtained as described above, a “vehicle motion feature amount” that is an amount correlated with the eyelid opening / closing state of the subject is calculated from the data. It is possible to find out what amount can be used as the “vehicle motion feature amount” by an experiment or the like. Specifically, the amount used as the vehicle motion feature amount may be, for example, the following amount.
(1) Dispersion of steering angular velocity in calculation unit time [Dispersion of change in steering wheel turning angle (change amount from zero position)] (FIG. 6 (A))
(2) Dispersion of time derivative of accelerator opening in unit time of operation [variance of change in accelerator depression amount] (FIG. 6 (B))
(3) Dispersion of time derivative of vehicle speed in calculation unit time [Dispersion of acceleration] (FIG. 6 (C))
Note that, similarly to the case of the eyelid opening / closing feature amount, as illustrated in FIG. 2D, typically, the vehicle movement feature amount is obtained at each measurement time of the vehicle movement index value, that is, the measurement unit time. Alternatively, the calculation may be performed using the vehicle motion index value included in the calculation unit time and prepared as time-series data (that is, in this case, as shown in FIG. The calculation unit time used shifts momentarily by the measurement unit time.) Note that the vehicle motion feature may also be calculated for each calculation unit time (in that case, the calculation unit times do not overlap). The calculation unit time may be arbitrarily set by adaptation, for example, 1 minute (the measurement unit time may be, for example, one frame length of a video image (eg, 33 ms) according to the eyelid opening / closing feature amount). It may be set arbitrarily by adaptation, such as several seconds.) Further, as the vehicle motion feature amount, other amounts calculated from each vehicle motion index value, for example, the accelerator opening, its differential value, its second differential value, its third differential value, its steering angle, its angular velocity, The angular acceleration, the vehicle speed, the acceleration, the yaw rate, the yaw acceleration, the position of the own vehicle in the traveling lane, its differential value, and the like may be used.

眠気発生予測処理(ステップ5、6)
上記の如く瞼開閉特徴量と車両運動特徴量とが算出されると、それらの特徴量を用いて、運転者の眠気発生を予測する処理が実行される。かかる眠気発生の予測に関して、図7を参照して、一般に、人間に強い眠気が発生するときには、眠気の程度は、眠気の強さを表す眠気レベルで表すと、図示の如く、全く眠気を感じていない状態であるレベル0から時間の経過と共に徐々に増大し(図示されているレベルの増大の態様は、説明のための例示であって、必ずしも図示の例と同様となるとは限らない。)、或る時点Sに於いて、或る強いレベル(A)に達する。そこで、本実施形態に於いては、運転者の眠気が所定のレベル(A)に到達する時点Sよりも或る程度前の時点(T)以前の時間域(F)に於ける瞼開閉特徴量と車両運動特徴量と参照して眠気レベルが所定のレベル(A)まで増大する兆候を捉え、眠気が所定のレベル(A)に到達すると予測される眠気発生時点Sよりも前の時点(予測時点)Tにて、将来時点で眠気が発生する(眠気が所定のレベル(A)に到達する)という予測をすることが試みられる。この点に関し、或る時点(現在の時点)に於いて、そこから残余時間Gが経過した将来の時点Sに眠気が発生すると予測すること、即ち、眠気発生時点Sから残余時間Gだけ前の時点Tに於いて、その眠気発生時点Sを、ピンポイントに特定することは、やや困難である。そこで、本実施形態の装置に於いて、眠気発生予測処理では、所定の時間幅F(第一の時間幅)の時間域(特徴量収集時間域)に於ける瞼開閉特徴量と車両運動特徴量とを時々刻々に参照し、その特徴量収集時間域内の瞼開閉特徴量と車両運動特徴量とで決定される状態(特徴量状態。状態は複数の数値にて表されるベクトルである。)が、その時点(特徴量収集時間域の終点)から余裕時間域K(第二の時間幅)の経過後の予測時間域L(第三の時間幅)の間に、眠気が所定のレベルAに到達することとなる状態となっているときに、余裕時間域Kの経過後の予測時間域L内に眠気が発生するとの予測をする処理が実行される。
Sleepiness occurrence prediction processing (steps 5 and 6)
When the eyelid opening / closing feature amount and the vehicle motion feature amount are calculated as described above, a process of predicting the occurrence of drowsiness of the driver is executed using the feature amounts. Regarding the prediction of the occurrence of drowsiness, referring to FIG. 7, generally, when a strong drowsiness occurs in a human, the degree of drowsiness is expressed as a drowsiness level indicating the strength of drowsiness, as shown in FIG. The level gradually increases as time elapses from the level 0, which is not in the state (not shown). The mode of increase in the level shown is an example for explanation, and is not necessarily the same as the example shown in the figure. At some point S, it reaches a certain strong level (A). Therefore, in the present embodiment, the eyelid opening / closing feature in a time range (F) before a time (T) some time before the time S when the drowsiness of the driver reaches the predetermined level (A). With reference to the amount and the vehicle motion feature amount, a sign that the drowsiness level increases to the predetermined level (A) is captured, and a time point before the drowsiness occurrence time point S at which drowsiness is predicted to reach the predetermined level (A) ( At prediction time T, an attempt is made to predict that drowsiness will occur at a future time point (the drowsiness reaches a predetermined level (A)). In this regard, at a certain time point (current time point), it is predicted that drowsiness will occur at a future time point S at which the remaining time G has elapsed, that is, the drowsiness time G before the drowsiness occurrence time point S It is somewhat difficult to pinpoint the drowsiness occurrence time S at the time point T. Therefore, in the drowsiness occurrence prediction process in the apparatus of the present embodiment, the eyelid opening / closing feature amount and the vehicle motion feature in a time range (feature amount collection time range) of a predetermined time width F (first time width). The amount is referred to from time to time, and a state determined by the eyelid opening / closing characteristic amount and the vehicle motion characteristic amount within the characteristic amount collection time range (feature amount state. The state is a vector represented by a plurality of numerical values. ) Is a predetermined level of drowsiness during a predicted time range L (third time width) after a lapse of a spare time range K (second time width) from the time point (end point of the feature amount collection time range). When the vehicle is in the state to reach A, a process of predicting that drowsiness will occur in the prediction time range L after the allowance time range K has elapsed is executed.

上記の余裕時間域の時間幅Kと予測時間域の時間幅Lは、装置の設計者又は使用者により、適宜設定されてよい。余裕時間域の時間幅Kは、眠気発生の予測を運転者等に報知する場合に、眠気が実際に発生すると予測される時点までの時間的な余裕を考慮して決定されるべきである。時間幅Kが短過ぎると、運転者に眠気発生の予測を報知してもそれに対処するための時間的な余裕(安全に車両又は移動体を停車できる場所(パーキングエリアなど)へ退避させるまで、眠気を解消するための対策(飲料を飲む、ガムを噛む、音楽をかけるなど)を取るまでなどの時間的余裕)が少なくなってしまい、事前に知らせる効果が低下することとなる。一方、時間幅Kが長過ぎると、予測に対する信頼性が低下したり、運転者が眠気発生に対する対策を促すには早過ぎてしまうこととなる。一方、予測時間域の時間幅Lは、装置の眠気発生の予測性能を考慮して適宜設定される。時間幅Lが短過ぎると、相対的に予測精度が低下することとなり、運転者による予測の信頼度が低下することとなり、時間幅Lが長過ぎても、眠気発生予測範囲が広過ぎるために、運転者による予測に対する期待又は信頼が低下することとなり得る。実施の形態に於いては、眠気発生の予測時点T、即ち、予測が得られる時点、が、眠気発生時点S、即ち、眠気が発生すると予測される将来の時点、の60〜900秒前となるように、時間幅Kが60秒程度に、時間幅Lが840秒程度に設定されてよい。   The time width K of the spare time range and the time width L of the prediction time range may be appropriately set by a designer or a user of the apparatus. The time width K of the allowance time range should be determined in consideration of the time allowance up to the time when sleepiness is predicted to actually occur when notifying the driver or the like of the occurrence of sleepiness. If the time width K is too short, even if the driver is informed of the prediction of drowsiness, there is enough time to cope with it (until the vehicle or the moving body can be safely stopped (e.g., to a parking area). The time to take measures to resolve drowsiness (drinking beverages, chewing gum, playing music, etc.) is reduced, and the effect of informing in advance is reduced. On the other hand, if the time width K is too long, the reliability of the prediction will be reduced, or it will be too early for the driver to take measures against drowsiness. On the other hand, the time width L of the prediction time range is appropriately set in consideration of the drowsiness prediction performance of the device. If the time width L is too short, the prediction accuracy relatively decreases, and the reliability of the prediction by the driver decreases. Even if the time width L is too long, the drowsiness occurrence prediction range is too wide. , The expectation or confidence in the prediction by the driver may be reduced. In the embodiment, the predicted time T of the drowsiness occurrence, that is, the time when the prediction is obtained, is 60 to 900 seconds before the drowsiness occurrence time S, that is, the future time when the drowsiness is predicted to occur. Thus, the time width K may be set to about 60 seconds and the time width L may be set to about 840 seconds.

上記の態様にて眠気発生予測処理を実行するために、本実施形態に於いては、後により詳細に説明される如く、機械学習を通じて、特徴量状態を決定する際に瞼開閉特徴量と車両運動特徴量とを参照する特徴量収集時間域の時間幅Fと、眠気レベルが或る時点(予測時点)Tから余裕時間域Kの経過後の予測時間域Lの間に所定のレベルAに到達することとなると予測されるときに、その予測時点Tの特徴量状態の取るべき範囲(識別領域)を画定する識別関数とが、予め決定される。そして、眠気発生予測処理に於いては、瞼開閉特徴量と車両運動特徴量が、ステップ2、4にて、それぞれ算出されると、それらの特徴量から決定される特徴量状態(特徴量ベクトル)が識別領域内に入っているか否かが判定され(ステップ5)、特徴量状態が識別領域内に入っていたときには、余裕時間域Kの経過後から予測時間域Lの間に眠気が発生するとの予測判定が為される(ステップ6)。なお、上記の判定に於いて、特徴量状態の識別領域内への進入が過渡的若しくは一時的である場合或いは演算誤差による場合もあるので、特徴量状態の識別領域内への進入が所定のサイクルに亙ったとき(進入回数nが所定の回数Ntを超えたとき)、或いは、特徴量状態の識別領域内への進入した期間Tが所定の期間ΔTtを超えたときに、(その時点又は最初に特徴量状態の識別領域内への進入があった時点から)余裕時間域Kの経過後の予測時間域Lの間に眠気が発生するとの予測判定が為されるようになっていてもよい(ステップ6)。   In order to execute the drowsiness occurrence prediction process in the above-described manner, in the present embodiment, as described in more detail later, the eyelid opening / closing feature amount and the vehicle The time width F of the feature amount collection time range referring to the motion feature amount and the predetermined level A between the sleepiness level and the predicted time range L after a lapse of the allowance time range K from a certain time point (predicted time point) T. When it is predicted that the arrival will be reached, an identification function that defines a range (identification region) to be taken by the feature amount state at the prediction time T is determined in advance. In the drowsiness occurrence prediction process, when the eyelid opening / closing feature amount and the vehicle movement feature amount are calculated in Steps 2 and 4, respectively, the feature amount state (feature amount vector) determined from those feature amounts is calculated. ) Is included in the identification area (step 5), and when the feature amount state is in the identification area, drowsiness occurs during the estimated time range L after the lapse of the allowance time range K. Then, a prediction determination is made (step 6). In the above-described determination, the entry of the feature amount state into the identification area may be transient or temporary, or may be caused by a calculation error. Over a cycle (when the number of ingresses n exceeds a predetermined number of times Nt), or when the period T during which the feature amount state enters the identification area exceeds a predetermined period ΔTt (at that time, Alternatively, the prediction determination that drowsiness occurs during the prediction time range L after the allowance time range K has elapsed (from the time when the feature amount state first enters the identification area). (Step 6).

眠気発生予測報知処理(ステップ7)
眠気発生予測処理部に於ける処理により、眠気発生の予測判定が為されると、その予測結果が結果出力部から車両等の運転者及び/又はその他の乗員に伝達又は報知される。既に述べた如く、具体的には、予測結果は、スピーカ5による音声(ブザー、警告音など)、運転者に機械的な刺激を与える振動器(バイブレータなど)、光刺激を与える光源(警告灯、ディスプレイなど)などを通じて乗員に伝達又は報知されてよい。なお、予測結果は、検出された運転者の生理状態及び/又は車両又は移動体の運動状態、或いは、算出された生理状態特徴量及び/又は車両運動特徴量の時系列データと共に任意のデータ記憶媒体に記録され、種々の用途に利用できるようになっていてよい。
Sleepiness occurrence prediction notification process (step 7)
When the drowsiness occurrence prediction processing unit makes a prediction determination of drowsiness occurrence, the result of the prediction is transmitted or reported from the result output unit to a driver such as a vehicle and / or other occupants. As described above, specifically, the predicted result is a sound (buzzer, warning sound, etc.) by the speaker 5, a vibrator (vibrator, etc.) for giving a mechanical stimulus to the driver, a light source (warning light) for giving a light stimulus. , Display, etc.) or the like. The prediction result is an arbitrary data storage together with the detected physiological state of the driver and / or the motion state of the vehicle or the moving object, or the calculated physiological state feature amount and / or time series data of the vehicle movement feature amount. It may be recorded on a medium and used for various purposes.

眠気発生予測処理部の機械学習による調製
既に述べた如く、本実施形態の装置に於いて、眠気発生予測処理部の眠気発生予測処理にて使用する特徴量の収集時間域の時間幅F及び特徴量空間内に於ける識別領域を画定する識別関数Ψは、機械学習によって決定され、その決定された特徴量収集時間域の時間幅Fと識別関数Ψとを用いて、時々刻々に算出される特徴量が成す特徴量状態が識別領域内に在るかないかの識別を行う「識別器」として眠気発生予測処理部が調製される。図8を参照して、識別器の調製のための機械学習は、下記の如く実行されてよい。
Preparation by machine learning of the drowsiness occurrence prediction processing unit As described above, in the apparatus of the present embodiment, the time width F and the characteristic of the collection time range of the feature amount used in the drowsiness occurrence prediction processing of the drowsiness occurrence prediction processing unit The discriminant function す る that defines the discrimination area in the quantity space is determined by machine learning, and is calculated every moment using the determined time width F of the feature amount collection time range and the discrimination function Ψ. The drowsiness occurrence prediction processing unit is prepared as a “discriminator” for discriminating whether or not the feature amount state formed by the feature amount is within the identification area. Referring to FIG. 8, machine learning for the preparation of the discriminator may be performed as follows.

教師付き学習データの調製(ステップ10)
識別器に於いて設定されるパラメータ(特徴量収集時間域の時間幅F、識別関数Ψを決定するパラメータ)を決定する機械学習に於いては、まず、少なくとも二つの、好ましくは、多数の教師付き学習データが調製される(図9(A))。学習データの調製に於いては、初めに、図1(B)に関連して既に説明されているのと同様に、車両等の運転中に於ける運転者の瞼開閉状態及び車両運動状態の計測(瞼開閉状態指標値及び車両運動指標値の取得)、瞼開閉特徴量及び車両運動特徴量の時系列データの作成が行われる。そして、瞼開閉特徴量及び車両運動特徴量(又は瞼開閉状態指標値及び車両運動指標値)の時系列データに対して、かかる時系列データの取得時の運転者の眠気レベルのラベル付けが行われる。ここで、「眠気レベル」とは、既に説明されている如く、人が全く眠気を感じていない状態から強い眠気を感じている状態までの度合を複数の段階にて表現した人の眠気の程度を表す指標値であり、被検者の表情の(評定者による)観察、被検者自身による主観的な評価、脳波計測などにより決定可能である。学習データに於ける眠気レベルのラベル付けは、具体的には、上記の方法のいずれかの手法、例えば、運転中の運転者の表情を撮影したビデオ映像を評定者が観察して、瞼開閉特徴量及び車両運動特徴量の時系列データに於ける各時点に於けるビデオ映像内の運転者の眠気レベルを判定するといった手法(非特許文献1参照)で為されてよい。そして、瞼開閉特徴量及び車両運動特徴量の時系列データに於いて眠気レベルが所定のレベルAに到達した時点Sがラベル付けされる(眠気発生ラベル)。ここで、所定のレベルAは、既に触れたように、車両又は移動体の運転の安全性を考慮して、装置の設計者又は使用者により適宜設定されてよい。かくして、複数組の眠気発生時点がラベル付けされた瞼開閉特徴量及び車両運動特徴量の時系列データのセット(D1、D2、D3…)が、教師付き学習データとして準備される。
Preparation of supervised learning data (Step 10)
In machine learning for determining parameters set in the classifier (the time width F of the feature amount collection time range and the parameter for determining the classification function Ψ), first, at least two, preferably many teachers are used. The attached learning data is prepared (FIG. 9A). In preparing the learning data, first, as described above with reference to FIG. 1B, the driver's eyelid opening / closing state and vehicle movement state during driving of the vehicle or the like are first described. Measurement (acquisition of the eyelid opening / closing state index value and the vehicle motion index value) and creation of time-series data of the eyelid opening / closing feature amount and the vehicle movement feature amount are performed. Then, labeling of the driver's drowsiness level at the time of acquiring the time series data is performed on the time series data of the eyelid opening / closing feature amount and the vehicle movement feature amount (or the eyelid opening / closing state index value and the vehicle movement index value). Will be Here, as described above, the “drowsiness level” is a degree of drowsiness of a person that expresses a degree from a state in which a person does not feel drowsiness at all to a state in which a person feels strong drowsiness in a plurality of stages. And can be determined by observation of the expression of the subject (by the evaluator), subjective evaluation by the subject himself, brain wave measurement, and the like. The labeling of the drowsiness level in the learning data may be performed by any of the above methods, for example, the evaluator observes a video image of the facial expression of the driver while driving, and opens and closes the eyelids. It may be performed by a method of determining the drowsiness level of the driver in the video image at each time point in the time series data of the feature amount and the vehicle motion feature amount (see Non-Patent Document 1). Then, the time point S when the drowsiness level reaches the predetermined level A is labeled in the time-series data of the eyelid opening / closing feature amount and the vehicle movement feature amount (drowsiness occurrence label). Here, as described above, the predetermined level A may be appropriately set by a designer or a user of the device in consideration of driving safety of the vehicle or the moving body. Thus, a set of time-series data (D1, D2, D3...) Of eyelid opening / closing feature amounts and vehicle movement feature amounts labeled with a plurality of sets of drowsiness occurrence times are prepared as supervised learning data.

なお、以下の識別器の試作と検証の処理に於いて、一部の学習データが教師用データとして使用され、別の一部の学習データが検証用データとして使用されるところ、一つの学習データが順々に交代で教師用データと検証用データに使用されてもよい。   It should be noted that in the following classifier trial production and verification processing, a part of the learning data is used as the teacher data and another part of the learning data is used as the verification data. May be used in turn for teacher data and verification data.

識別器の調製(ステップ11〜17)
上記の如く学習データが調製されると、特徴量収集時間域の時間幅Fと識別関数Ψの特性を決定する内部パラメータ(以下、時間幅Fを含めて識別器の内部パラメータ群と称する。)を適宜設定して、学習データを用い、特徴量空間にて識別されるべき特徴量状態の分布域(現在時点から余裕時間域Kの経過後の予測時間域Lの間に眠気が所定のレベルAに到達することとなる特徴量状態の分布域)を画定する識別関数Ψを決定することにより、識別器が作成される。識別器の作成手法は、例えば、サポートベクトルマシン法、k−NN法など、特徴量空間に於いて、特定の特徴量の群の分布域を識別領域として画定できる任意の手法を用いることができる。ただし、識別性能の良い、即ち、精度よく眠気発生の予測が可能な識別器を実現する適切な識別器の内部パラメータ群は、演繹的に決定することは困難であるので、本実施形態に於いては、学習データを用いて、識別器の内部パラメータ群を変更しながら、識別器の試作と検証を反復し、実験的に適切な識別器の内部パラメータ群を見出し、それらを用いて識別器に使用する識別関数Ψを生成する。具体的には、以下の手順にて識別器が調製されてよい。
Preparation of discriminator (Steps 11 to 17)
When the learning data is prepared as described above, internal parameters for determining the characteristics of the time width F and the discriminant function Ψ in the feature amount collection time range (hereinafter, referred to as a group of internal parameters of the classifier including the time width F). Is appropriately set, the learning data is used, and the distribution range of the feature amount state to be identified in the feature amount space (the predetermined level of drowsiness during the predicted time range L after the allowance time range K has elapsed from the current time) A classifier is created by determining a discriminant function Ψ which defines a feature amount state distribution area that reaches A. As a method of creating a classifier, for example, an arbitrary method that can define a distribution region of a specific feature amount group in a feature amount space as an identification region, such as a support vector machine method and a k-NN method, can be used. . However, it is difficult to determine a priori an internal parameter group of an appropriate classifier that realizes a classifier having good classification performance, that is, capable of accurately predicting the occurrence of drowsiness. In other words, while changing the internal parameters of the classifier using the learning data, trial production and verification of the classifier are repeated, and an appropriate internal parameter group of the classifier is experimentally found, and the classifier is Generate the discriminant function 使用 used for. Specifically, the discriminator may be prepared according to the following procedure.

(i)識別器の内部パラメータ群の設定(ステップ11)
識別器の調製の具体的な処理に於いては、まず、適当な識別器の内部パラメータ群(パラメータは、通常、時間幅Fを含めて複数存在する。)が設定される。この点に関し、特徴量収集時間域の時間幅F内の特徴量により決定される特徴量状態は、既に述べた如く、特徴量収集時間域内の特徴量の各算出時点に於ける瞼開閉特徴量と車両運動特徴量を変数とするベクトルとなる。即ち、図9(B)に模式的に描かれている如く、或る時点の特徴量状態(ベクトル)の次元数Nは、nx(瞼開閉特徴量と車両運動特徴量の数)×nf(時間幅F内の算出時点数)となる。即ち、特徴量収集時間域の時間幅Fが変更されると、特徴量ベクトルの次元数Nも変更されることとなる。ここで、かかる特徴量収集時間域の時間幅Fが短すぎると、参照するデータ数が減り、予測性能が低下してしまう一方、時間幅Fが長過ぎると、演算負荷が増大する共に、予測の開始が遅くなるので、設計者又は使用者により適切な範囲の値に設定されることが好ましい。例えば、時間幅Fは、60〜1200秒の間で適宜設定されてよい。時間幅Fは、後述のステップ16に於いて変更され、実際に識別器に於いて使用される値が識別器の試作と検証の反復処理の過程で探索されることとなる。
(I) Setting of internal parameters of the discriminator (step 11)
In a specific process of preparing the classifier, first, an appropriate group of internal parameters of the classifier (a plurality of parameters usually include the time width F) are set. In this regard, the feature value state determined by the feature value within the time width F of the feature value collection time range is, as described above, the eyelid opening / closing feature value at each calculation time point of the feature value within the feature value collection time range. And a vector having the vehicle motion feature amount as a variable. That is, as schematically illustrated in FIG. 9B, the dimension number N of the feature amount state (vector) at a certain point in time is nx (the number of eyelid opening / closing feature amounts and the vehicle motion feature amount) × nf ( (The number of calculation points within the time width F). That is, when the time width F of the feature amount collection time range is changed, the dimension number N of the feature amount vector is also changed. Here, if the time width F of the feature amount collection time range is too short, the number of data to be referred to decreases and the prediction performance decreases. On the other hand, if the time width F is too long, the calculation load increases and the prediction load increases. Therefore, it is preferable that the value be set to an appropriate range by a designer or a user. For example, the time width F may be appropriately set between 60 and 1200 seconds. The time width F is changed in step 16 described later, and the value actually used in the classifier is searched for in the course of the iterative process of trial production and verification of the classifier.

識別関数の特性を決定する内部パラメータは、より具体的には、特徴量空間内に於ける識別関数の形状などの特性を決定する超パラメータである。当業者にとって知られている如く、例えば、識別器をサポートベクトルマシン法にて作成する場合には、識別関数を決定するカーネル関数の種類、カーネル関数の形状を決定するパラメータ、カーネル関数の次数などが内部パラメータとなる。識別関数を生成する演算は、任意のプログラム言語にて用意された関数やモジュールを使用して実行されるところ、具体的に設定される識別関数の内部パラメータの種類は、使用するプログラム言語の関数又はモジュールの仕様によって決まるので、かかる仕様に応じて、識別関数の内部パラメータの具体的な値が適宜設定されることは当業者に於いて理解されるであろう。例えば、識別関数を生成するためのプログラム言語の関数としてpython3のscikit-learnライブラリに於けるAPI関数sklearn.svm.SVCを使用する場合、内部パラメータは、次のように設定されてよい。:C←{1,10,100,1000}[kernelとしてlinear以外を選択した場合に使用する。];kernel←{linear,rbf,sigmoid,poly}[カーネル関数の種類];gamma←{0.01,0.001,0.0001}[カーネル関数の係数];degree←{2,3,4}[kernelとしてpolyを選んだ際に使用する次数]   More specifically, the internal parameters that determine the characteristics of the discriminant function are hyperparameters that determine characteristics such as the shape of the discriminant function in the feature space. As is known to those skilled in the art, for example, when a discriminator is created by a support vector machine method, a type of a kernel function for determining a discriminant function, a parameter for determining a shape of the kernel function, an order of the kernel function, etc. Is an internal parameter. The operation for generating the identification function is performed using a function or module prepared in an arbitrary programming language, and the types of the internal parameters of the identification function that are specifically set are the functions of the programming language used. Alternatively, it will be understood by those skilled in the art that the specific values of the internal parameters of the discriminant function are appropriately set according to the specifications, since they are determined by the specifications of the module. For example, when the API function sklearn.svm.SVC in the scikit-learn library of python 3 is used as a function of the programming language for generating the identification function, the internal parameters may be set as follows. : C ← {1,10,100,1000} [Used when selecting other than linear as the kernel. ]; Kernel ← {linear, rbf, sigmoid, poly} [type of kernel function]; gamma ← {0.01, 0.001, 0.0001} [coefficient of kernel function]; degree ← {2, 3, 4} [policy as kernel The order used when selecting]

(ii)識別器の試作(ステップ12)
上記の如く識別器の内部パラメータ群が設定されると、学習データのうちの一部を教師用データとして用いて、識別器の試作が行われる。かかる処理に於いては、まず、図9(B)に描かれている如き態様にて、教師用データの特徴量を用いて、特徴量ベクトルが時系列に構成される。そうすると、図9(C)に模式的に描かれている如き時系列データの各時点に於ける特徴量ベクトル(×)は、図9(D)に模式的に描かれている如く、特徴量ベクトルを構成する変数(x1,…xi,…)によって張られる特徴量空間内に於いて分布することになる。ところで、図9(C)を参照して、時間幅Lで示された時間域、即ち、眠気発生時点Sから余裕時間域に相当する時間幅Kだけ前に遡り、その時点から予測時間域の時間幅Lだけ遡る時間域[時点(S−K−L)から時点(S−K)までの時間域]内の各時点は、その時点から時間幅Kの余裕時間域の経過後の時間幅Lの予測時間域内の時点Sにて眠気レベルがAに到達することとなる時点である。そして、図9(C)の時間幅Lの付された時間域内の各特徴量ベクトルは、眠気レベルがAまで増大する兆候を反映していると考えられる。従って、図9(D)の特徴量空間内に於いて、教師用データに於ける図9(C)の時間域L内の特徴量ベクトルの分布の画定する領域Γは、時間幅Kの余裕時間域の経過後の時間幅Lの予測時間域内に眠気レベルがAに到達する(眠気が発生する)こととなる特徴量ベクトルの分布する領域と考えることができ、或る特徴量ベクトルが、領域Γに入ったときには、その時点から時間幅Kの余裕時間域の経過後、時間幅Lの予測時間域の内に眠気レベルがAに到達する(眠気が発生する)可能性が高いと予測することが可能となる。そこで、本実施形態の識別器の試作処理(ステップ12)では、上記の如き任意の識別器の作成手法に従って、ステップ11にて設定された内部パラメータ群を使用して、教師用データに於ける眠気発生時点Sから時間幅Kだけ前に遡り、その時点から時間幅Lだけ遡る時間域内の特徴量ベクトルの分布する領域Γを画定する識別関数Ψが生成される。
(Ii) Prototype of classifier (Step 12)
When the group of internal parameters of the classifier is set as described above, a prototype of the classifier is performed by using a part of the learning data as teacher data. In this process, first, in a manner as illustrated in FIG. 9B, the feature amount vectors are configured in time series using the feature amounts of the teacher data. Then, the characteristic amount vector (x) at each time point of the time-series data as schematically illustrated in FIG. 9C is obtained as shown in FIG. 9D. It will be distributed in the feature space defined by the variables (x1,... Xi,...) Constituting the vector. By the way, referring to FIG. 9 (C), the time range indicated by the time width L, that is, the time range K corresponding to the spare time range from the drowsiness occurrence time point S, and the prediction time range from that time point Each time point in the time range [time range from the time point (SKL) to the time point (SK)] that is traced back by the time width L is the time width after the lapse of the allowance time range of the time width K from that time point. This is the time point at which the drowsiness level reaches A at time point S within the predicted time range of L. Then, it is considered that each feature amount vector in the time range given the time width L in FIG. 9C reflects a sign that the drowsiness level increases to A. Therefore, in the feature space shown in FIG. 9D, the area す る in which the distribution of the feature vector in the time domain L shown in FIG. A drowsiness level can reach A (a drowsiness occurs) within the predicted time range of the time width L after the elapse of the time range. When entering the area 予 測, it is predicted that the drowsiness level will reach A (the drowsiness will occur) within the predicted time range of the time width L after the allowance time range of the time width K has elapsed from that time. It is possible to do. Thus, in the classifier trial production process (step 12) of the present embodiment, the internal parameter group set in step 11 is used in the teacher data in accordance with the above-described arbitrary classifier creation method. A discrimination function 遡 that defines a region Γ in which a feature amount vector is distributed in a time domain that goes back a time width K from the drowsiness occurrence time S and goes back a time width L from that time point is generated.

(iii)試作された識別器の検証(ステップ13)
ステップ12で生成された識別関数Ψは、その識別関数Ψを生成する際に用いた教師用データ以外のデータに於いて期待通りの眠気発生の予測を可能にするとは限らないので、識別関数Ψの決定に用いた教師用データとは異なる学習データを検証用データとして用い、ステップ12で生成された識別関数Ψにより期待通りの眠気発生の予測が可能か否かが検証される。ここで、期待通りの眠気発生の予測とは、図10(A)に模式的に描かれている如く、検証用データから得られた特徴量ベクトルが、特徴量空間内にて時系列に移動する過程で、識別関数Ψにより画定される識別領域Γの外側から識別領域Γの内側へ入った場合に、その時点Tiから時間幅Kの余裕時間域の経過後の時間幅Lの予測時間域内に検証用データに於ける眠気発生時点Sが存在している場合、換言すると、時点Tiが検証用データに於ける眠気発生時点Sから時間幅Kだけ前の時点から時間幅Lだけ更に遡る時間域内入っている場合を言う(図10(B))。なお、この場合は、予測成功とされる。一方、時点Tiから時間幅Kの余裕時間域の経過後の時間幅Lの予測時間域の経過後(図10(C))及び時点Tiから時間幅Kの余裕時間域の経過前(図10(D))に眠気発生時点Sが存在している場合、更に、眠気発生時点S前に特徴量ベクトルが識別領域Γに入らなかった場合(図10E)は、それぞれ、予測失敗とされる。かくして、ステップ13に於いては、複数の検証用データを用いて、上記の検証が実行され、予測が成功したか否かが記録され、識別器の成功率が下記の式にて算出され、使用した識別器の内部パラメータ群と共に記録されてよい(ステップ14)。
成功率=(予測が成功したデータセット数)/検証したデータセット数)
かかる識別器の成功率が高いほど、その識別器は、精度良く、余裕時間域の経過後の予測時間域内の眠気発生の予測が可能であると判断できることとなる。
(Iii) Verification of prototyped classifier (step 13)
Since the discrimination function ス テ ッ プ generated in step 12 does not always enable the prediction of drowsiness as expected in data other than the teacher data used when generating the discrimination function Ψ, the discrimination function Ψ Using learning data different from the teacher data used for the determination as the verification data, it is verified whether the expected drowsiness can be predicted as expected by the discriminant function 生成 generated in step 12. Here, the prediction of drowsiness occurrence as expected means that the feature vector obtained from the verification data moves in a time series in the feature space as schematically illustrated in FIG. In the process of entering, when the discrimination function Ψ enters from the outside of the discrimination area 画 defined by the discrimination function Ψ to the inside of the discrimination area Γ, the prediction time range of the time width L after the lapse of the time margin K from the time Ti If the sleepiness occurrence time point S in the verification data exists, in other words, the time point Ti is a time period that is further back by the time width L from the time point before the sleepiness occurrence time point S by the time width K in the verification data. This is the case where the area is within the area (FIG. 10B). In this case, the prediction is successful. On the other hand, after the elapse of the predicted time range of the time width L after the elapse of the allowance time area of the time width K from the time Ti (FIG. 10C), and before the elapse of the allowance time area of the time width K from the time Ti (FIG. 10). If the sleepiness occurrence time point S exists in (D)), and if the feature amount vector does not enter the identification area 前 before the sleepiness occurrence time point S (FIG. 10E), the prediction fails. Thus, in step 13, the above-described verification is performed using a plurality of verification data, and whether or not the prediction is successful is recorded, and the success rate of the classifier is calculated by the following equation. It may be recorded together with the internal parameters of the discriminator used (step 14).
Success rate = (number of data sets for which prediction was successful) / number of verified data sets)
The higher the success rate of such a classifier, the more accurately the classifier can determine that it is possible to predict the occurrence of drowsiness in the prediction time range after the allowance time range has elapsed.

(iv)識別器の試作と検証の反復(ステップ15、16)
ステップ11〜14に於ける識別器の試作と検証の処理は、異なる内部パラメータ群を用いて反復され、識別器の内部パラメータ群と共に検証結果が記録される。既に述べた如く、ステップ16では、特徴量収集時間域の時間幅Fを含めて、識別関数Ψの特性を決定する内部パラメータが変更される。なお、内部パラメータ群の変更に於いては、装置の設計者又は使用者に於いて、予め、或る程度の数の内部パラメータ群の候補を準備しておき、識別器の試作と検証に於いて、準備された内部パラメータ群を全て使用したら、処理が完了するようになっていてよい。
(Iv) Repetition of trial production and verification of a classifier (steps 15 and 16)
The process of trial production and verification of the discriminator in steps 11 to 14 is repeated using different internal parameter groups, and the verification result is recorded together with the internal parameter group of the discriminator. As described above, in step 16, the internal parameters that determine the characteristics of the discriminant function Ψ are changed, including the time width F of the feature amount collection time range. When changing the internal parameter group, a certain number of candidates for the internal parameter group are prepared in advance by the designer or user of the apparatus, and a prototype of the classifier and verification are performed. Then, when all prepared internal parameter groups are used, the processing may be completed.

(v)識別器の調製
上記の如き識別器の試作と検証の処理が完了すると、検証結果に基づいて、本実施形態の装置に於ける眠気発生予測処理部(図1(B)ステップ5)に於いて使用する識別器が選定される。具体的には、成功率が最も高くなった識別器又は成功率が所定の目標値を超える識別器が、余裕時間域の経過後の予測時間域内の眠気発生を精度良く予測が可能であるので、それらの識別器を構成する内部パラメータ群が、眠気発生予測装置に使用する内部パラメータ群として確定され、それらを用いて生成された識別関数Ψが眠気発生予測処理部に於いて使用される。眠気発生予測処理部にて使用される識別器の識別関数Ψは、識別器の試作の段階で教師用データを使用して生成されたものであってもよいし、確定された内部パラメータ群を用いて教師用データと検証用データとを用いて生成されたものであってもよい。なお、利用可能な識別器が複数存在するときには、その中から、残余時間G(眠気発生予測時点Tiから眠気発生時点Sまでの時間)が最も長くなるか、又は、残余時間G+特徴量収集時間域Fが最も長くなる識別器が選択され、眠気発生予測処理部に於いて用いられてもよい。これは、残余時間Gが長いほど、眠気発生予測がされた後に運転者にとって時間的余裕が長く与えられるためであり、特徴量収集時間域Fが長いほど、特徴量の参照区間が長くなるので、予測性能が高いと考えられるためである。
(V) Preparation of Classifier Upon completion of the above-described process of trial production and verification of the classifier, a drowsiness occurrence prediction processing unit in the apparatus according to the present embodiment based on the verification result (step 5 in FIG. 1B) The discriminator to be used in is selected. Specifically, the classifier with the highest success rate or the classifier with the success rate exceeding a predetermined target value can accurately predict the drowsiness occurrence in the prediction time range after the lapse of the allowance time range. The internal parameter group constituting these classifiers is determined as an internal parameter group used in the drowsiness occurrence prediction device, and the identification function た generated using them is used in the drowsiness occurrence prediction processing unit. The classification function の of the classifier used in the drowsiness occurrence prediction processing unit may be generated using the teacher data at the stage of trial production of the classifier, or may be a group of determined internal parameters. It may be generated using the teacher data and the verification data. When there are a plurality of available classifiers, the remaining time G (the time from the drowsiness occurrence prediction time Ti to the drowsiness occurrence time S) becomes the longest, or the remaining time G + the characteristic amount collection time. The discriminator having the longest range F may be selected and used in the drowsiness occurrence prediction processing unit. This is because the longer the remaining time G, the longer the time margin is given to the driver after the drowsiness is predicted, and the longer the feature amount collection time range F, the longer the feature value reference section. This is because the prediction performance is considered to be high.

かくして、上記の本実施形態による眠気発生予測装置に於いては、車両等の運転者の瞼の開閉運動から得られる指標値だけでなく、運転者の運転操作によって変化する車両等の運動状態から得られる指標値も参照して、眠気発生予測を行うようになっており、かかる構成によれば、運転者の運転操作に起因する瞼の開閉運動に変化があっても、そのことを考慮した状態で眠気発生の予測判定を行っていることになるので、運転者の運転操作に起因する瞼の開閉運動の変化による眠気発生の誤検出或いは見落としが低減することが期待される。又、本実施形態の装置の構成に於いては、瞼開閉特徴量と車両運動特徴量とから強い眠気が発生する兆候を事前に捉えて、眠気発生予測ができるよう構成されているので、車両等の運転者は、実際に強い眠気を感じる前にしかるべき対処又は運転行動を取ることが可能となり、車両等の運転上の安全性を更に高められることが期待される。   Thus, in the drowsiness occurrence predicting device according to the above-described embodiment, not only the index value obtained from the eyelid opening / closing motion of the driver of the vehicle or the like, but also the motion state of the vehicle or the like that changes due to the driving operation of the driver. With reference to the obtained index value, drowsiness occurrence is predicted, and according to this configuration, even if there is a change in the eyelid opening / closing movement caused by the driver's driving operation, that fact is considered. Since prediction of sleepiness occurrence is determined in the state, it is expected that erroneous detection or oversight of sleepiness occurrence due to a change in eyelid opening / closing movement caused by the driver's driving operation is reduced. In addition, the configuration of the apparatus according to the present embodiment is configured such that a drowsiness occurrence can be predicted by previously detecting a sign of occurrence of strong drowsiness from the eyelid opening / closing feature amount and the vehicle movement feature amount. And the like can take appropriate measures or driving actions before actually feeling strong drowsiness, and it is expected that the driving safety of a vehicle or the like can be further enhanced.

以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。   Although the above description has been made in connection with the embodiments of the present invention, many modifications and changes are easily possible for those skilled in the art, and the present invention is limited to only the above-exemplified embodiments. It will be apparent that the invention is not limited and can be applied to various devices without departing from the concept of the invention.

Claims (1)

車両又は移動体の運転中の運転者の眠気の発生を予測する装置であって、
前記運転者の生理状態を検出する手段と、
前記生理状態の時系列データから生理状態特徴量を逐次的に算出する手段と、
前記運転者の運転操作によって変化する車両又は移動体の運動状態を検出する手段と、
前記車両又は移動体の運動状態の時系列データから車両運動特徴量を逐次的に算出する手段と、
前記生理状態特徴量と前記車両運動特徴量とを用いて、前記運転者の眠気の発生を事前に予測する眠気発生予測手段にして、第一の時間幅の特徴量収集時間域に於ける前記生理状態特徴量と前記車両運動特徴量とにより決定される特徴量状態が、前記特徴量収集時間域の最終時点から第二の時間幅の余裕時間域の経過の後の第三の時間幅の予測時間域内にて前記運転者の眠気レベルが所定レベルに到達することとなる特徴量状態となったときに、前記特徴量収集時間域の最終時点から前記余裕時間域の経過後の前記予測時間域の内に前記運転者の眠気レベルが所定レベルに到達するとの眠気発生の予測をする手段と、
前記眠気発生予測手段による眠気発生の予測結果を出力する眠気発生予測結果出力手段と
を含み、
前記眠気発生予測手段が、教師付き学習データとして眠気レベルがラベル付けされた前記生理状態特徴量及び前記車両運動特徴量の予め調製された複数の時系列データを用いた機械学習により、前記第一の時間幅に於ける前記生理状態特徴量及び前記車両運動特徴量によって張られる特徴量空間内に於いて画定された、前記学習データのうちの第一の群に於ける前記眠気レベルが前記所定レベルに到達した時点よりも前記第二の時間幅だけ前の時点から前記第三の時間幅だけ遡った時間域内に於ける特徴量状態の分布域に、前記学習データのうちの第二の群に於ける特徴量状態が入った時点から、前記第二の時間幅の経過後の前記第三の時間幅の時間域内に、前記学習データのうちの第二の群に於ける前記眠気レベルが前記所定レベルに到達した時点が入るように調製されている装置。
A device for predicting the occurrence of drowsiness of a driver while driving a vehicle or a moving body,
Means for detecting a physiological state of the driver;
Means for sequentially calculating the physiological state feature quantity from the time series data of the physiological state,
Means for detecting the motion state of the vehicle or the moving body that changes according to the driving operation of the driver,
Means for sequentially calculating a vehicle motion feature amount from time-series data of the motion state of the vehicle or the moving body,
Using the physiological state feature amount and the vehicle motion feature amount, the drowsiness occurrence prediction means for predicting in advance the occurrence of drowsiness of the driver, the first time width in the feature amount collection time range The feature amount state determined by the physiological state feature amount and the vehicle motion feature amount is the third time width after the elapse of the second time width margin time period from the last time point of the feature amount collection time range. When the drowsiness level of the driver reaches a predetermined level within the predicted time range, the predicted time after the lapse of the spare time range from the last time point of the feature value collection time range when the feature amount state that the driver's drowsiness level reaches a predetermined level Means for predicting drowsiness occurrence when the drowsiness level of the driver reaches a predetermined level within a range,
Sleepiness occurrence prediction result output means for outputting a sleepiness occurrence prediction result by the sleepiness occurrence prediction means,
The drowsiness occurrence prediction means performs the first learning by machine learning using a plurality of previously prepared time-series data of the physiological state feature amount and the vehicle motion feature amount labeled with a drowsiness level as supervised learning data. The drowsiness level in the first group of the learning data defined in the feature space defined by the physiological state feature and the vehicle motion feature in the time width of A second group of the learning data is placed in a distribution range of the feature amount state in a time range that is traced back by the third time width from a time point before the second time width before reaching the level. In the time range of the third time width after the elapse of the second time width from the point in time when the feature amount state of the learning data enters, the drowsiness level in the second group of the learning data is Reach the predetermined level Devices prepared as the time to enter the.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114670845A (en) * 2021-04-21 2022-06-28 北京新能源汽车股份有限公司 Driving fatigue monitoring method, controller, system and vehicle

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