JP3769442B2 - 眼の状態検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の運転者、船舶の操船者、プラント等のオペレータ等の居眠り状態を検出し警報することなどに供する眼の状態検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の画像処理によるこの種の装置には、例えば特開平10−40361号に記載された図13、図14に示すようなものがある。即ち、図13の眼の開度検出制御により、自動車の運転者等の顔をカメラにより撮像して得た顔画像データから眼の位置を検出する。この眼の位置の濃度情報によりステップS1301で眼の開眼開度値と閉眼開度値とを検出し、ステップS1302では開閉眼判定基準値が決定されたか否かの判断が行われる。開閉眼判定基準値が決定されていないと判断されたときステップS1303で開閉眼判定基準値が学習される。この開閉眼判定基準値は、前記検出した眼の開眼開度値と閉眼開度値との中央値を用いている。この開閉眼判定基準値を用いてステップS1304において開閉眼判定を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、例えば図14(a)のように運転者が途中の時間t2で交代したときは、それ以後の開閉眼開度値の検出値が同図のように変わってしまうことがあり、時間t1で初期学習した開閉眼判定基準値が合わなくなる恐れがある。このような状態になると、時間t3以後のように開眼開度値が開閉眼判定基準値を常に下回り、常時閉眼検出状態となって警報が出し続けられるなど、無駄な作動を招き、運転者は大きな煩わしさを感ずるという問題がある。
【0004】
また、運転者の交替などを考慮して、図14(b)のように、時間t1において開閉眼判定基準値を初期学習してから所定時間ta毎に再学習することが考えられる。しかし、単に所定時間ta毎に再学習すると次のような問題が残る。即ち、時間t2の再学習時に開眼開度値が小さくなっていると学習される開閉眼判定基準値も小さくなり、時間t3〜t4のように開眼開度値が低くなっているにもかかわらず常時閉眼未検出状態となり、時間t4以降は常時閉眼検出状態となって警報が出し続けられるなど、正確な検出に限界を招く恐れがある。
【0005】
この発明は、開閉眼判定基準値の正確な再学習により、より正確な開閉眼判定を行わせることを可能とする眼の状態検出装置の提供を課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、操作対象物を操作する操作者の顔を撮像して顔画像データを出力する画像出力手段と、該画像出力手段から出力された顔画像データを処理して眼の位置を検出する眼の位置検出手段と、前記検出された眼の位置の濃度情報による眼の開度値を基に学習した開閉眼判定基準値を用いて眼の開度を検出する眼の開度検出手段と、前記操作対象物が運転開始時か否かを検出する運転開始検出手段と、前記検出された眼の開度値から前記運転開始時以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否かを判断する開度値変化判断手段と、前記運転開始時であることが検出され且つ前記眼の開度値が変化していると判断されたとき前記開閉眼判定基準値を再学習する基準値補正手段とを備えたことを特徴とする。
【0007】
請求項2の発明は、操作対象物を操作する操作者の顔を撮像して顔画像データを出力する画像出力手段と、該画像出力手段から出力された顔画像データを処理して眼の位置を検出する眼の位置検出手段と、前記検出された眼の位置の濃度情報による眼の開度値を基に学習した開閉眼判定基準値を用いて眼の開度を検出する眼の開度検出手段と、前記操作対象物の操作装置が操作開始時であることを検出する操作検出手段と、前記検出された眼の開度値から前記操作装置の操作開始時以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否かを判断する開度値変化判断手段と、前記操作装置が操作開始時であると検出され且つ前記眼の開度値が変化していると判断されたとき前記開閉眼判定基準値を再学習する基準値補正手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
請求項3の発明は、操作対象物を操作する操作者の顔を撮像して顔画像データを出力する画像出力手段と、該画像出力手段から出力された顔画像データを処理して眼の位置を検出する眼の位置検出手段と、前記検出された眼の位置の濃度情報による眼の開度値を基に学習した開閉眼判定基準値を用いて眼の開度を検出する眼の開度検出手段と、前記検出した眼の開度に基づき警報を発する警報手段と、前記検出された眼の開度値から前記警報以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否かを判断する開度値変化判断手段と、前記警報がなされ且つ前記眼の開度値が変化していると判断されたとき前記開閉眼判定基準値を再学習する基準値補正手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】
請求項4の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の眼の状態検出装置であって、前記操作対象物の運転継続信号を検出する継続信号検出手段を設け、前記基準値補正手段は、前記運転継続信号が検出されているときは前記再学習を行わないことを特徴とする。
【0010】
請求項5の発明は、請求項4記載の眼の状態検出装置であって、前記検出した眼の開度に基づき眩しさを判定する眩しさ判定手段を設け、前記基準値補正手段は、前記眩しさ判定がなされているときは前記再学習を行わないことを特徴とする。
【0011】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、操作対象物が運転開始時か否かを検出する運転開始検出手段の信号を用いることによって、操作対象物が運転開始時であれば操作者は覚醒していると判断できる。この状態において開度値変化判断手段によって運転開始時以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化していると判断されたとき、基準値補正手段によって開閉眼判定基準値を再学習し、この再学習した開閉眼判定基準値を用いて眼の開度検出手段において眼の開度を検出することができる。従って、操作者が交替した場合であっても、開閉眼判定基準値を正確に再学習することによって正確な眼の開度検出を行うことができる。
【0012】
請求項2の発明では、操作者が操作対象物の操作装置を操作開始時であれば操作者は覚醒していると判断できる。この状態において操作装置の操作開始以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化している場合に、開閉眼判定基準値を再学習することができる。従って、開閉眼判定基準値を正確に再学習することにより、眼の開度検出を正確に行うことができる。
【0013】
請求項3の発明では、検出した眼の開度に基づき警報を発することによって操作者を覚醒させた場合には、操作者は覚醒していると判断することができる。この状態において警報以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化している場合に、開閉眼判定基準値を再学習することができる。従って、かかる開閉眼判定基準値の正確な再学習によって、眼の開度検出を正確に行うことができる。
【0014】
請求項4の発明では、請求項1〜3の何れかの発明の効果に加え、操作対象物の運転継続信号が検出されているときは、操作者の交替がなく、同一の操作者であると判断できるため、開閉眼判定基準値の再学習を行わないようにして眼の開度値の変化に対応した正しい開度検出を行うことができる。
【0015】
請求項5の発明では、請求項4の発明の効果に加え、光環境の変化により眩しいと判断されている場合に、開閉眼判定基準値を再学習すると、眼の開度値が小さくなり、開閉眼判定基準値も小さくなる。従って、眩しくない状態では常時開眼と判定されてしまい正確な判定に限界を招くため、眩しいと判断された場合は開閉眼判定基準値の再学習を行わないようにし、眼の開度検出を正確に行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
本装置は、自動車の他に鉄道車両、船舶、プラントのオペレータ等の居眠り運転警報として用いることができるが、本実施形態では、操作対象物として自動車に適用した場合で説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明を適用した眼の状態検出装置の構成ブロック図にかかり、該装置は、画像出力手段CL1と、眼の位置検出手段CL2と、眼の開度検出手段CL3と、運転開始検出手段CL4と、操作検出手段CL5と、警報手段CL6と、開度値変化判断手段CL7と、基準値補正手段CL8とを備えている。
【0017】
前記画像出力手段CL1は、操作対象物を操作する操作者の顔を撮像して画像データを出力する。前記眼の位置検出手段CL2は、前記画像出力手段CL1から出力された顔画像データを処理して眼の位置を検出する。前記眼の開度検出手段CL3は、前記検出された眼の位置の濃度情報による眼の開度値を基に学習した開閉眼判定基準値を用いて眼の開度を検出する。前記運転開始検出手段CL4は、操作対象物が運転開始時か否かを検出する。前記操作検出手段CL5は、前記操作対象物の操作装置が操作開始時であることを検出する。前記警報手段CL6は、前記検出した眼の開度に基づき警報を発する。
【0018】
前記開度値変化判断手段CL7は、前記検出された眼の開度から前記運転開始時以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否か、前記操作装置の操作開始以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否か、前記警報以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否かをそれぞれ判断する。
【0019】
前記基準値補正手段CL8は、前記操作対象物が運転開始時であることが検出され且つ前記眼の開度値が変化していると判断されたとき、前記操作装置が操作開始時であると検出され且つ前記眼の開度値が変化していると判断されたとき、前記警報がなされ且つ前記眼の開度値が変化していると判断されたとき、それぞれ前記開閉眼判定基準値を再学習する。
【0020】
図2は、本発明の第1実施形態にかかる構成ブロック図である。同図のように、TVカメラ1が操作対象物としての自動車のインストルメントに設置され、操作者である運転者の顔部分を正面から撮影する。TVカメラ1の入力画像は、本実施形態では、例えば横方向(X)512画素、縦方向(Y)480画素からなる。前記TVカメラ1で撮像された入力画像は、A−D変換器2を介して、デジタル量の入力画像データとして画像メモリ3に格納される。画像メモリ3の出力は、画像データ演算回路4に入力される。
【0021】
画像データ演算回路4は、前記入力された画像データに基づいて顔の縦方向の画素列の濃度を検出し、画素列における濃度の高まりとその変化状態によりポイントを抽出し(抽出点)、隣接する画素列の近接したポイントを連続して顔の横方向への連続データを抽出し、顔画像データとして出力する。
【0022】
従って、TVカメラ1、A−D変換器2、画像メモリ3、画像データ演算回路4は、本実施形態において前記画像出力手段CL1を構成している。
【0023】
前記画像データ演算回路4の出力は、眼の位置検出回路5に入力される。この眼の位置検出回路5は、前記眼の位置検出手段CL2を構成し、抽出された顔画像データから顔の複数の特徴量を抽出し、該特徴量から眼のテンプレートなどによって眼を特定すると共にその座標を求める。また、該眼の位置から眼の位置を含む所定領域を左右の眼に対してそれぞれ1個づつ決定すると共に、該所定領域に前記眼の移動に応じて該眼を追跡させ、この眼を追跡する各所定領域内において縦方向への濃度の高まりとその変化状態からポイントを抽出し、隣接する画素列の近接したポイントを連続して顔の横方向への連続データを抽出し、左右の眼の詳細位置を検出する。
【0024】
前記眼の位置検出回路5の出力は、眼の開度検出回路6に入力される。この眼の開度検出回路6は、眼の開度検出手段CL3を構成し、前記眼の詳細位置を含む追跡領域を設定し、該追跡領域内の濃度情報から眼の開度値として開眼開度値と閉眼開度値とを検出し、該開眼開度値と閉眼開度値とに基づいて開閉眼判定基準値を学習し、該開閉眼判定基準値を用いて眼の開度を検出する。
【0025】
そして、眼の開度検出回路6によって検出された眼の開度のデータを用いて運転者の居眠り運転など判断し、居眠り運転などが行われているときには警報手段CL6としての警報装置7によって警報を行う。
【0026】
一方、前記眼の開度検出回路6で学習した開閉眼判定基準値は、前記基準値補正手段CL8を構成する基準値補正回路8によって再学習され、再学習された開閉眼判定基準値は前記眼の開度検出回路6に入力されて再学習前の開閉眼判定基準値と書き換えられる。なお、基準値補正回路8を省いて眼の開度検出回路6に基準値補正回路としての機能を持たせることもできる。
【0027】
前記基準値補正回路8は、操作対象物の運転開始、例えば自動車の走行開始時(発進時)であることが検出され且つ前記眼の開度検出回路6で検出された眼の開度値が変化しているとき、又は操作対象物の操作装置、例えば自動車のアクセル、ブレーキなどの操作開始時であることが検出され且つ前記眼の開度検出回路6で検出された眼の開度値が変化しているとき、更には警報手段の警報、例えば警報装置7の警報がなされ且つ前記眼の開度検出回路6で検出された眼の開度値が変化しているとき前記開閉眼判定基準値を再学習する。
【0028】
前記眼の開度値が変化しているか否かは開度値変化判断手段CL4としての開度値変化判断回路9が行い、前記基準値補正回路8へ入力する。開度値変化判断回路9は、前記自動車の走行開始時(発進時)以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否か、前記アクセル、ブレーキなどの操作開始以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否か、前記警報装置7の警報以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否かをそれぞれ判断する。
【0029】
このため、前記開度値変化判断回路9には、前記眼の開度検出回路6から検出した眼の開度値が入力され、且つ前記運転開始検出手段CL4として車速を検出する車速センサ10、前記操作検出手段CL5としてアクセル操作、ブレーキ操作を検出するアクセルセンサ11、ブレーキセンサ12、警報手段CL6としての警報装置7の検出信号、図示はしないがその他SW類を操作する操作信号がそれぞれ入力されるようになっている。
【0030】
ところで、長時間の走行において運転者は疲労等により眠気を誘発し眼の開度値が次第に低下する傾向がある。このとき、等間隔のタイミングで開閉眼判定基準値を算出すると、開眼開度値の低下に伴い開閉眼判定基準値も低下してくる。これにより、完全に眼を閉じた状態にならなければ閉眼と判断できなくなるので、正確な検出に限界を招く。また、長時間の連続走行において途中で運転者が交替することは容易に考えられる。初期の開閉眼判定基準値は初期の運転者にしか対応しない。このため、車両が停車し、走行を開始した直後に眼の開度値を学習することが必要となる。
【0031】
図3は自動車が運転開始時(発進時)であることを検出して開閉眼判定基準値の再学習を行なうことと、車両の車速と運転者(ドライバ)の眼の開度値の変化とを示したタイムチャートである。
【0032】
運転者の眼の開閉眼を判定するためには、開眼開度値と閉眼開度値を学習し、これら2つの値から開閉眼判定基準値を算出する方法がある(特開平10−40361号)。運転を開始し車速が0km/hから上昇していくことを検出した時点(t=0)から初期の開閉眼判定基準値の学習を開始する。開眼開度値と閉眼開度値が検出できた時点(t=t1)で開閉眼判定基準値を算出する。運転者の目の開眼開度値は時間経過と共に小さくなってくる。パーキングエリア等で休憩すると車速は0km/hとなり開眼開度値は初期状態に近づく。休憩後車両を発進させた時点(t=t2)から再学習を始め、新たに開眼開度値と閉眼開度値に変化が現れた時点(t=t3)で開閉眼判定基準値を更新する。更に運転を続け、疲労が増した場合には、運転者の交替が考えられる。停車状態(車速0km/h)で運転者が交替し、発進した時点(t=t4)で再度開閉眼判定基準値の学習を開始する。運転者によって眼の開眼開度値も閉眼開度値も当然異なると考えられるため、両値が変化していた場合(t=t5)、開閉眼判定基準値を更新する。
【0033】
次に、自動車が運転開始時(発進時)であることを検出して、開閉眼判定基準値の再学習を行なう動作を図4のフローチャートを用いて説明する。
【0034】
図4のステップS401は、前記眼の開度検出手段CL3として機能し、眼の詳細位置を含む追跡領域を設定し、該追跡領域内の濃度情報から眼の開度値の変化を検出し、ステップS402へ移行する。なお、このフローチャートでは画像出力手段CL1、眼の位置検出手段CL2としての機能は省略している。
【0035】
ステップS402は、運転開始検出手段CL4として機能し、車速センサ10により車速信号を取り込み、停車中(車速0km/h)の場合はステップS403に移行し、発進中フラグをクリアし、眼の開度検出制御ルーチンを終了する。
【0036】
ステップS402において、発進(車速が0km/hを越える)していると判定されたときステップS404に移行し、開閉眼判定基準値が決定していない初期段階ではステップS405に移行する。ステップS405は、前記眼の開度検出手段CL3として機能し、検出した眼の開度値の変化を用いて開眼開度値と閉眼開度値を算出し、これらの値から例えばその中央値として開閉眼判定基準値を決定する。ステップS406では自動車が運転開始時であるときONとなる発進中フラグをセットし、眼の開度検出制御ルーチンを抜ける。
【0037】
次にこのルーチンに入ってきたときには、開閉眼判定基準値は決定しているためステップS404の判定からステップS407に移行する。ステップS407で発進中フラグがセットされていると判定されているときは、運転開始時(発進時)ではなく運転開始後の走行中であると判断できるため、開閉眼判定基準値の再学習を行わずにステップS412の開閉眼判定に移行する。
【0038】
ステップS407で発進中フラグがクリアされていると判定された場合は、ステップS402で車速0km/hと判定された直後に再びこのルーチンに戻ってステップS402の判定が行われ、このとき車速は0km/hではないと判定されたものであるから、運転開始時であると判断できる。このとき運転者は覚醒状態にあると推定できるため開閉眼判定基準値の再学習をすることが可能となり、ステップS408へ移行する。
【0039】
ステップS408は、ステップS409と共に基準値補正手段CL8として機能している。ステップS408では、前記ステップS405において開閉眼判定基準値を算出した時点の眼の開度値と、運転を継続してステップS408へ移行した場合の眼の開度値との変化を連続的に計測することによって眼の開度値の変化を検出し、ステップS409へ移行する。
【0040】
ステップS409は、眼の開度値に変化があるか否かを判定する。ステップS409において眼の開度値に変化が見られたと判定されたときは、ステップS410へ移行する。
【0041】
ステップS410は、開眼判定基準値の再学習が行われる。即ち、前記変化した開眼開度値と前記閉眼開度値とを用いて開閉眼判定基準値を再学習し、更新する。ステップS411で発進中フラグをセットする。その後、ステップS412の開閉眼判定を行う。このとき途中で運転者が交替するなどしても開閉眼判定基準値を正確に学習し正確な開閉眼判定を行うことができる。ステップS409において眼の開度値の変化が見られなかった場合も、ステップS412の開閉眼判定を行ってこのルーチンの処理を終了する。
【0042】
このように、操作対象物である自動車が運転開始時か否かを検出する車速センサ10の信号を用いることによって、自動車が運転開始時であれば運転者は覚醒していると判断できる。この状態において開度値変化判断回路9によって運転開始時以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化していると判断されたとき、基準値補正回路8によって開閉眼判定基準値を再学習し、この再学習した開閉眼判定基準値を用いて眼の開度検出回路6において眼の開度を検出することができる。従って、運転者が交替した場合であっても、開閉眼判定基準値を正確に再学習することによって正確な眼の開度検出を行うことができる。
【0043】
次に図5は、操作対象物の操作装置である自動車のアクセル、ブレーキ等の操作を検出して、開閉眼判定基準値の再学習を行なうことと、運転者(ドライバ)の眼の開度値の変化とを示したタイムチャートである。
【0044】
図5において運転を開始した時点(t=0)から初期の開閉眼判定基準値の学習を開始する。開眼開度値と閉眼開度値が検出できた時点(t=t1)で開閉眼判定基準値を算出する。発進時のアクセルON操作(t=t2)を再学習のトリガとし、眼の開度値に所定の変化がない場合は開閉眼判定基準値の更新を行わない。ブレーキON操作(t=t3)による再学習のトリガが入力された場合、アクセルON操作と同様、眼の開度値の変化を検出する。t=t4の場合のように眼の開度値の変化が所定値を越えた場合には、新たに開眼開度値、閉眼開度値を学習し開閉眼判定基準値を更新する。
【0045】
次に、自動車のアクセル、ブレーキ等の操作を検出して、開閉眼判定基準値の再学習を行なう動作を図6のフローチャートを用いて説明する。
【0046】
図6のステップS601は、図4のステップS401と同様に、前記眼の開度検出手段CL3として機能し、眼の詳細位置を含む追跡領域を設定し、該追跡領域内の濃度情報から眼の開度値の変化を検出し、ステップS602へ移行する。なお、図4と同様にこのフローチャートでは画像出力手段CL1、眼の位置検出手段CL2としての機能は省略している。
【0047】
ステップS602、S603、S604は、前記操作検出手段CL5として機能するもので、ステップS602においてアクセル操作、ステップS603においてブレーキ操作、ステップS604においてその他SW類の操作がされたか否かが検出、判定される。ステップS602、S603、S604の何れにおいても操作されていないと判定されたときはステップS605へ移行して操作フラグをクリアし、眼の開度検出制御ルーチンを終了する。
【0048】
ステップS602、S603、S604の何れかで操作されたと判定されたときはテップS606に移行し、開閉眼判定基準値が決定していない初期段階ではステップS607に移行する。
【0049】
ステップS607は、前記眼の開度検出手段CL3として機能し、検出した眼の開度値の変化を用いて開眼開度値と閉眼開度値を算出し、これらの値から例えばその中央値として開閉眼判定基準値を決定する。ステップS608では、アクセル、ブレーキなどの何れかが操作されたときにONとなる操作フラグをセットし、眼の開度検出制御ルーチンを抜ける。次にこのルーチンに入ってきたときには、開閉眼判定基準値は決定しているためステップS606の判定からステップS609に移行する。
【0050】
ステップS609で操作フラグがセットされていると判定されているときは、アクセル、ブレーキ等の操作開始時ではなく操作を開始してから時間が経った後であるから、開閉眼判定基準値の再学習を行わずにステップS614の開閉眼判定に移行する。
【0051】
ステップS609で操作フラグがクリアされていると判定された場合は、ステップS602、S603、S604で操作なしと判定された直後に再びこのステップS609に戻って判定が行われたものであるから、ブレーキ、アクセル等の操作開始時であると判断できる。このとき運転者は覚醒状態にあると推定できるため開閉眼判定基準値の再学習をすることが可能となり、ステップS610へ移行する。
【0052】
ステップS610は、前記ステップS607において開閉眼判定基準値を算出した時点の眼の開度値と、運転を継続してステップS610へ移行した場合の眼の開度値との変化を連続的に計測することによって眼の開度値の変化を検出し、ステップS611へ移行する。
【0053】
ステップS611は、前記開度値変化判断手段CL7として機能し、眼の開度値に変化があるか否かを判定する。ステップS611において眼の開度値に変化が見られたと判定されたときは、ステップS612へ移行する。
【0054】
ステップS612は、基準値補正手段CL8として機能し、開眼判定基準値の再学習が行われる。即ち、前記変化した開眼開度値と前記閉眼開度値とを用いて開閉眼判定基準値を再学習し、更新する。ステップS613で操作フラグをセットする。その後、ステップS614の開閉眼判定を行う。このとき途中で運転者が交替するなどしても開閉眼判定基準値を正確に学習し正確な開閉眼判定を行うことができる。ステップS611において眼の開度値の変化が見られなかった場合も、ステップS614の開閉眼判定を行ってこのルーチンの処理を終了する。
【0055】
このように運転者がアクセル、ブレーキ等を操作開始するときであれば運転者は覚醒していると判断できる。従って、アクセル、ブレーキの操作をトリガとして操作以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化している場合に、開閉眼判定基準値を再学習することができる。従って、開閉眼判定基準値を正確に再学習することにより、眼の開度検出を正確に行うことができる。
【0056】
次に図7は、警報手段である警報装置により居眠り警報がなされたとき、開閉眼判定基準値の再学習を行なうことと、運転者(ドライバ)の眼の開度値の変化とを示したタイムチャートである。
【0057】
図7において、運転を開始した時点(t=0)から初期の開閉眼判定基準値の学習を開始する。開眼開度値と閉眼開度値が検出できた時点(t=t1)で開閉眼判定基準値を算出する。運転を継続していくにつれ運転者は眠気を感じてくるため開眼開度値が小さくなってくる。所定時間以上の長い閉眼を検出する等により、運転者の居眠り状態を検出した場合に警報を発する(t=t2)。警報により運転者が覚醒したところで、再度開閉眼判定基準値の学習を開始する。学習終了(t=t3)により開閉眼判定基準値を更新する。
【0058】
次に、居眠り警報がなされたとき、開閉眼判定基準値の再学習を行なう動作を図8のフローチャートを用いて説明する。
【0059】
図8のステップS801、S802、S803は、図4のステップS401、S404、S405に対応する。即ちステップS801で眼の開度値を検出し、開閉眼判定基準値が決定していない初期段階ではステップS802からステップS803に移行する。ステップS803では、開閉眼判定基準値を決定し、眼の開度検出制御ルーチンを抜ける。次にこのルーチンに入ってきたときには、ステップS802において開閉眼判定基準値は決定しているため、ステップS804に移行する。
【0060】
ステップS804、S805,S806は、前記眼の開度検出手段CL3として機能する。ステップS804においては、開閉眼判定基準値によって眼の開度値が大きいか否かで眼の開閉を判定し、ステップS805へ移行する。ステップS805では、開閉眼の出現パターン等から運転者の居眠り状態を検出する。ステップS806で、居眠り状態と判断された場合は、ステップS807に移行する。ステップS807は、前記警報手段CL6として機能し、ブザーなどの警報を発する。かかる警報により運転者は覚醒状態になると判断でき、その後、基準値補正手段CL8として機能するステップS808において開閉眼判断基準値を再学習して更新する。
【0061】
こうして開閉眼判定基準値の正確な再学習を行い、眼の開度検出、居眠り検出を正確に行うことができる。
(第2実施形態)
図9、図10は、本発明の第2実施形態を示している。
【0062】
図9は、図3と同様に自動車が運転開始時(発進時)であることを検出して開閉眼判定基準値の再学習を行なうことと、運転継続信号が検出されているときは前記再学習を禁止することと、車両の車速と運転者(ドライバ)の眼の開度値の変化とを示したタイムチャートである。
【0063】
図9において、運転を開始し車速が0km/hから上昇していくことを検出した時点(t=0)から初期の開閉眼判定基準値の学習を開始する。眼の開度値と閉眼開度値とが検出できた時点(t=t1)で開閉眼判定基準値を算出する。この時点(t=t1)から開閉眼判定基準値の再学習を禁止する。これは、走行中は運転者の交替は考えられないため、開閉眼判定基準値を一定に保持することで時間経過による運転者の閉眼を捕らえやすくするためである。パーキングエリア等で休憩すると車速は0km/hとなり眼の開度値は初期状態に近づく。休憩後車両を発進させた時点(t=t2)から再学習を始め、新たに開眼開度値と閉眼開度値とに変化が現れた時点(t=t3)で開閉眼判定基準値を更新する。更新後は再学習を禁止する。更に運転を続け、疲労が増した場合には、運転者の交替が考えられる。停車状態(車速0km/h)で運転者が交替し、発進した時点(t=t4)で再学習を許可し、再度学習を開始する。運転者によって眼の開眼開度値も閉眼開度値も当然異なると考えられるため、両値が変化していた場合(t=t5)、開閉眼判定基準値を再学習して更新する。以後、再度発進状態を検出するまで再学習を禁止する。
【0064】
次に、運転継続信号が検出されているときは開閉眼判定基準値の再学習を禁止する動作を図10のフローチャートを用いて説明する。
【0065】
図10のステップ1001は、図4のステップS401に対応する。従って、ステップS1001で眼の開度値を検出する。ステップS1002は、操作対象物としての自動車の運転継続信号を検出する継続信号検出手段として機能し、車速センサ10により運転継続信号である車速信号を取り込み、停車中(車速0km/h)の場合はステップS1003に移行する。ステップS1003では、自動車が走行中であり運転継続信号が検出されているときONとなる学習マスクフラグをクリアし、眼の開度検出制御ルーチンを終了する。
【0066】
ステップS1002において自動車が発進(車速が0km/hを越える)していると判定されているときは、ステップS1004に移行し、開閉眼判定基準値が決定していない初期段階ではステップS1005に移行する。ステップS1005は、前記眼の開度検出手段CL3として機能し、検出した眼の開度値の変化を用いて開眼開度値と閉眼開度値とを算出し、これらの値から開閉眼判定基準値を決定し、ステップS1006へ移行する。 ステップS1006では、運転継続中であるとして学習マスクフラグをセットし、眼の開度検出制御ルーチンを抜ける。次にこのルーチンに入ってきたときには、ステップS1004において開閉眼判定基準値は決定しているため、ステップS1007に移行する。
【0067】
ステップS1007では、学習マスクフラグがセットされていると判定されたときは、自動車が運転継続中であり、開閉眼判定基準値の再学習が禁止されるので開閉眼判定基準値の再学習を行わずにステップS1012の開閉眼判定に移行する。ステップS1007で学習マスクフラグがクリアされていると判定されたときは、ステップS1002で車速0km/hと判定された直後に再びこのルーチンに戻ってステップS1002の判定が行われ、このとき車速は0km/hではないと判定されたものであるから、運転開始時であると判断できる。このとき運転者は覚醒状態にあると推定できるため開閉眼判定基準値の再学習をすることが可能となり、ステップS1008へ移行する。
【0068】
ステップS1008は、ステップS1009と共に開度値変化判断手段CL7として機能し、開閉眼判定基準値を算出した時点の眼の開度値と、運転を継続していった場合の眼の開度値の変化を連続的に計測することによって眼の開度値の変化を検出し、ステップS1009へ移行する。
【0069】
ステップS1009において、眼の開度値に変化が見られた場合は、基準値補正手段CL8として機能するステップS1010で眼の開度値と閉眼開度値を用いて開閉眼判定基準値を再学習し、更新する。ステップS1011では学習マスクフラグをセットする。その後、ステップS1012の開閉眼判定を行う。ステップS1009において眼の開度値の変化が見られなかった場合も、再学習を行わずにステップS1012の開閉眼判定を行ってこのルーチンの処理を終了する。
【0070】
このように、自動車が走行中であり運転継続信号が検出されているときは、運転者の交替がなく、同一の運転者であると判断できるため、開閉眼判定基準値の再学習を行わないようにして眼の開度値の変化を連続的に計測し、眼の開度値の変化に対応した正しい開度検出を行うことができる。
(第3実施形態)
図11、図12は、本発明の第3実施形態を示している。
【0071】
図11は運転者に直射日光が当たって眩しい状況であるとき前記再学習を禁止することと、運転者(ドライバ)の眼の開度値の変化とを示したタイムチャートである。
【0072】
図11のように、運転を開始した時点(t=0)から初期の開閉眼判定基準値の学習を開始する。開眼開度値と閉眼開度値とが検出できた時点(t=t1)で開閉眼判定基準値を算出する。運転者が運転中太陽光を正面から受けて眩しいと感じ、眼を細めるような状態が連続して発生する場合がある。このとき、開閉眼判定基準値を下回る開眼開度値を検出することになり、閉眼と判定され続ける状態が発生する。ここで、図3,図5,図7のように開閉眼判定基準値の再学習(t=t2)が行われた場合、問題が出てくる。眩しい状態が元に戻り、運転を継続していき開眼開度値が小さくなっていくことで、常時閉眼を検出する領域(t=t3以降)だったはずが、眩しいときに再学習をしたため、開閉眼判定基準値が低くなり閉眼を検出できなくなってしまう。このため、眩しい状態を検出した場合には、開閉眼判定基準値を再学習しないようマスクすることで、この問題を回避することが出来る。
【0073】
次に、運転者に直射日光が当たって眩しい状況であるとき前記再学習を禁止する動作を図12のフローチャートを用いて説明する。
【0074】
図12のステップS1201は、図4のステップS401に対応する。従って、ステップS1201で眼の開度値を検出し、ステップS1202へ移行する。
【0075】
ステップS1202は、ステップS1203と共に検出した眼の開度に基づき眩しさを判定する眩しさ判定手段として機能し、眩しさを検出する。ステップS1203では、眩しい状態か否かを判定する。
【0076】
ステップS1203において、眩しさを検出しなかったと判定したときは、ステップS1204に移行し、開閉眼判定基準値が決定していない初期段階ではステップS1205に移行する。ステップS1205は眼の開度検出手段CL3として機能し、検出した眼の開度値の変化を用いて開眼開度値と閉眼開度値を算出し、これらの値から開閉眼判定基準値を決定し、眼の開度検出制御ルーチンを抜ける。次のこのルーチンに入ってきたときには、ステップS1204において開閉眼判定基準値は決定しているため、ステップS1206に移行する。
【0077】
ステップS1206は、ステップS1207と共に開度値変化判断手段CL7として機能し、開閉眼判定基準値を算出した時点の眼の開度値と、運転を継続していった場合の眼の開度値の変化とを連続的に計測することによって眼の開度値の変化を検出し、ステップS1207へ移行する。ステップS1207において、眼の開度値に変化が見られたと判定されたときは、基準値補正手段CL8として機能するステップS1208で開眼開度値と閉眼開度値とを用いて開閉眼判定基準値を再学習し、更新する。その後、眼の開度検出手段CL3として機能するステップS1209において開閉眼判定を行う。
【0078】
ステップS1207において眼の開度値の変化が見られなかったと判定されたときも、再学習を行わずにステップS1209の開閉眼判定を行う。ステップS1203において眩しさを検出した場合は、ステップS1210に移行し眩しさ判定のために開閉眼判定基準値を補正し、ステップS1209で開閉眼判定を行ってこのルーチンの処理を終了する。
【0079】
このように、光環境の変化により眩しいと判断されている場合に、開閉眼判定基準値を再学習すると、開眼開度値が小さくなり、開閉眼判定基準値も小さくなる。従って、眩しくない状態では常時開眼と判定されてしまい正確な判定に限界を招くため、眩しいと判断された場合は開閉眼判定基準値の再学習を行わないようにし、眼の開度検出を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成ブロック図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係るブロック図である。
【図3】第1実施形態に係り、自動車が発進時であることを検出して再学習を行うタイムチャートである。
【図4】第1実施形態に係り、自動車が発進時であることを検出して再学習を行うフローチャートである。
【図5】第1実施形態に係り、アクセル、ブレーキの操作を検出して再学習を行うタイムチャートである。
【図6】第1実施形態に係り、アクセル、ブレーキを検出して再学習を行うフローチャートである。
【図7】第1実施形態に係り、警報時に再学習を行うタイムチャートである。
【図8】第1実施形態に係り、警報時に再学習を行うフローチャートである。
【図9】第2実施形態に係り、自動車の走行中は再学習を禁止するタイムチャートである。
【図10】第2実施形態に係り、自動車の走行中は再学習を禁止するフローチャートである。
【図11】第3実施形態に係り、眩しさ判定によって再学習を禁止するタイムチャートである。
【図12】第3実施形態に係り、眩しさ判定によって再学習を禁止するフローチャートである。
【図13】従来例に係るフローチャートである。
【図14】従来例に係り、(a)は運転者を交替した場合の眼の開度値と開閉眼判定基準値との関係を示すタイムチャート、(b)は所定時間毎に再学習を行うタイムチャートである。
【符号の説明】
1 TVカメラ(画像出力手段CL1)
2 A−D変換回路(画像出力手段CL1)
3 画像メモリ(画像出力手段CL1)
4 画像データ演算回路(画像出力手段CL1)
5 眼の位置検出回路(眼の位置検出手段CL2)
6 眼の開度検出回路(眼の開度検出手段CL3)
7 警報装置(警報手段CL6)
8 基準値補正回路(基準値補正手段CL8)
9 基準値変化判断回路(基準値変化判断手段CL7)
10 車速センサ(運転開始検出手段CL4)
11 アクセルセンサ(操作検出手段CL5)
12 ブレーキセンサ(操作検出手段CL5)
Claims (5)
- 操作対象物を操作する操作者の顔を撮像して顔画像データを出力する画像出力手段と、
該画像出力手段から出力された顔画像データを処理して眼の位置を検出する眼の位置検出手段と、
前記検出された眼の位置の濃度情報による眼の開度値を基に学習した開閉眼判定基準値を用いて眼の開度を検出する眼の開度検出手段と、
前記操作対象物が運転開始時か否かを検出する運転開始検出手段と、
前記検出された眼の開度値から前記運転開始時以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否かを判断する開度値変化判断手段と、
前記運転開始時であることが検出され且つ前記眼の開度値が変化していると判断されたとき前記開閉眼判定基準値を再学習する基準値補正手段とを備えたことを特徴とする眼の状態検出装置。 - 操作対象物を操作する操作者の顔を撮像して顔画像データを出力する画像出力手段と、
該画像出力手段から出力された顔画像データを処理して眼の位置を検出する眼の位置検出手段と、
前記検出された眼の位置の濃度情報による眼の開度値を基に学習した開閉眼判定基準値を用いて眼の開度を検出する眼の開度検出手段と、
前記操作対象物の操作装置の操作開始時であることを検出する操作検出手段と、
前記検出された眼の開度値から前記操作装置の操作開始時以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否かを判断する開度値変化判断手段と、
前記操作装置が操作開始時であると検出され且つ前記眼の開度値が変化していると判断されたとき前記開閉眼判定基準値を再学習する基準値補正手段とを備えたことを特徴とする眼の状態検出装置。 - 操作対象物を操作する操作者の顔を撮像して顔画像データを出力する画像出力手段と、
該画像出力手段から出力された顔画像データを処理して眼の位置を検出する眼の位置検出手段と、
前記検出された眼の位置の濃度情報による眼の開度値を基に学習した開閉眼判定基準値を用いて眼の開度を検出する眼の開度検出手段と、
前記検出した眼の開度に基づき警報を発する警報手段と、
前記検出された眼の開度値から前記警報以前の眼の開度値に対し現在の眼の開度値が変化しているか否かを判断する開度値変化判断手段と、
前記警報がなされ且つ前記眼の開度値が変化していると判断されたとき前記開閉眼判定基準値を再学習する基準値補正手段とを備えたことを特徴とする眼の状態検出装置。 - 請求項1〜3の何れかに記載の眼の状態検出装置であって、
前記操作対象物の運転継続信号を検出する継続信号検出手段を設け、
前記基準値補正手段は、前記運転継続信号が検出されているときは前記再学習を行わないことを特徴とする眼の状態検出装置。 - 請求項4記載の眼の状態検出装置であって、
前記検出した眼の開度に基づき眩しさを判定する眩しさ判定手段を設け、
前記基準値補正手段は、前記眩しさ判定がなされているときは前記再学習を行わないことを特徴とする眼の状態検出装置。
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