JP4701694B2 - Arousal level determination device and arousal level determination method - Google Patents
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Description
本発明は、覚醒度判定装置及び覚醒度判定方法に関する。 The present invention relates to an arousal level determination device and an arousal level determination method.
従来から、心拍数に基づいて被験者の覚醒度を判定する技術が用いられている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の技術によれば、被験者である運転者の心拍数の変動度合いを表わす心拍ゆらぎ量が演算され、この心拍ゆらぎ量が所定の判定値より大きいときに、運転者が居眠り状態にあると判定される。
上記技術によれば、被験者の現在の覚醒度、即ち居眠り状態であるか否を検出することができる。しかしながら、覚醒している被験者の覚醒度が、今後、低下するか否かを予測することはできない。 According to the above technique, it is possible to detect the current arousal level of the subject, that is, whether or not the subject is in a dozing state. However, it is impossible to predict whether or not the arousal level of a subject who is awakened will decrease in the future.
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、被験者の覚醒度が比較的高いときに、今後、覚醒度が低下するか否かを予測することができる覚醒度判定装置及び覚醒度判定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and when a subject's arousal level is relatively high, the arousal level determination device capable of predicting whether or not the arousal level will be reduced in the future, and An object is to provide a method for determining arousal level.
本発明に係る覚醒度判定装置は、心拍信号を取得する心拍信号取得手段と、心拍信号から心拍周期時系列のパワースペクトルを取得し、該パワースペクトルを所定の2つの周波数帯域に分割し、各周波数帯域の帯域パワーの比を演算してその時系列を取得し、該帯域パワー比時系列の所定区間ごとに標準偏差を求めて心拍ゆらぎ区間標準偏差を取得する心拍信号処理手段と、心拍信号処理手段により求められた心拍ゆらぎ区間標準偏差に基づいて、覚醒度が低下するか否かを予測する覚醒度低下予測手段とを備え、覚醒度低下予測手段が、覚醒度が高い区間での心拍ゆらぎ区間標準偏差の平均値及び標準偏差を求め、この平均値及び標準偏差に基づいてレベルしきい値を設定すると共に、上記区間において心拍ゆらぎ区間標準偏差がレベルしきい値を下回る時間に応じて時間しきい値を設定するしきい値設定手段を有し、心拍ゆらぎ区間標準偏差がレベルしきい値を下回る時間が、時間しきい値以上継続した場合に、覚醒度が低下すると判定することを特徴とする。 A wakefulness level determination device according to the present invention acquires a heartbeat signal acquisition means for acquiring a heartbeat signal, a power spectrum of a heartbeat period time series from the heartbeat signal, divides the power spectrum into two predetermined frequency bands, Heart rate signal processing means for calculating a band power ratio of frequency bands and obtaining a time series thereof, obtaining a standard deviation for each predetermined section of the band power ratio time series and obtaining a heartbeat fluctuation section standard deviation; based on the heartbeat fluctuation interval standard deviation obtained by means heartbeat fluctuation in a awareness decrease prediction means alertness to predict whether decreases, the awareness decrease prediction means, alertness high section The average value and standard deviation of the interval standard deviation are obtained, a level threshold is set based on the average value and the standard deviation, and the heart rate fluctuation interval standard deviation is leveled in the interval. Threshold setting means to set a time threshold according to the time below the threshold value, and when the time when the heartbeat fluctuation interval standard deviation is below the level threshold continues for more than the time threshold, awakening It is determined that the degree is lowered .
また、本発明に係る覚醒度判定方法は、心拍信号を取得する心拍信号取得ステップと、心拍信号から心拍周期時系列のパワースペクトルを取得し、該パワースペクトルを所定の2つの周波数帯域に分割し、各周波数帯域の帯域パワーの比を演算してその時系列を取得し、該帯域パワー比時系列の所定区間ごとに標準偏差を求めて心拍ゆらぎ区間標準偏差を取得する心拍信号処理ステップと、心拍信号処理ステップで求められた心拍ゆらぎ区間標準偏差に基づいて、覚醒度が低下するか否かを予測する覚醒度低下予測ステップとを有し、覚醒度低下予測ステップが、覚醒度が高い区間での心拍ゆらぎ区間標準偏差の平均値及び標準偏差を求め、この平均値及び標準偏差に基づいてレベルしきい値を設定すると共に、上記区間において心拍ゆらぎ区間標準偏差がレベルしきい値を下回る時間に応じて時間しきい値を設定するしきい値設定ステップを有し、心拍ゆらぎ区間標準偏差がレベルしきい値を下回る時間が、時間しきい値以上継続した場合に、覚醒度が低下すると判定することを特徴とする。 The arousal level determination method according to the present invention includes a heartbeat signal acquisition step of acquiring a heartbeat signal, a heartbeat period time series power spectrum from the heartbeat signal, and dividing the power spectrum into two predetermined frequency bands. A heart rate signal processing step of calculating a band power ratio of each frequency band, obtaining a time series thereof, obtaining a standard deviation for each predetermined section of the band power ratio time series, and obtaining a heart rate fluctuation section standard deviation; based on the heartbeat fluctuation interval standard deviation obtained by the signal processing step, and a degree of awakening decreases prediction step of alertness to predict whether decreases, the awareness decrease prediction step, degree of awakening at a high interval The average value and standard deviation of the heart rate fluctuation interval of the heart rate are obtained, a level threshold is set based on the average value and the standard deviation, and the heart rate fluctuation in the above interval There is a threshold setting step that sets the time threshold according to the time during which the standard deviation falls below the level threshold, and the time when the heartbeat fluctuation interval standard deviation falls below the level threshold is greater than the time threshold When it continues, it is determined that the arousal level decreases .
本発明に係る覚醒度判定装置又は覚醒度判定方法によれば、心拍信号から取得された心拍ゆらぎ区間標準偏差に基づいて、覚醒度が低下するか否かが予測される。ここで、上述した演算により取得された心拍ゆらぎ区間標準偏差は、将来の覚醒度変化と相関関係を有するので、被験者の覚醒度が比較的高いときに、今後、覚醒度が低下するか否かを予測することが可能となる。 According to the wakefulness level determination apparatus or the wakefulness level determination method according to the present invention, whether or not the wakefulness level is predicted is predicted based on the heartbeat fluctuation interval standard deviation acquired from the heartbeat signal. Here, since the heartbeat fluctuation interval standard deviation acquired by the above-described calculation has a correlation with a future change in arousal level, whether or not the arousal level will be lowered in the future when the subject's arousal level is relatively high. Can be predicted.
覚醒度が高い区間においてレベル及び時間のしきい値を設定し、心拍ゆらぎ区間標準偏差がレベルしきい値を下回る時間が、時間しきい値以上継続した場合に、覚醒度が低下すると判定することによって、より正確に、覚醒度が低下するか否かを予測することが可能となる。 Set thresholds for level and time in sections with high arousal level, and determine that the level of arousal level will decrease if the time during which the heart rate fluctuation section standard deviation is below the level threshold continues for more than the time threshold level. Thus, it is possible to predict whether or not the arousal level is reduced more accurately.
本発明によれば、心拍信号から、将来の覚醒度変化と相関関係を有する心拍ゆらぎ区間標準偏差を取得し、取得された心拍ゆらぎ区間標準偏差に基づいて、覚醒度が低下するか否かを予測する構成としたので、被験者の覚醒度が比較的高いときに、今後、覚醒度が低下するか否かを予測することが可能となる。 According to the present invention, a heartbeat fluctuation interval standard deviation having a correlation with a future arousal level change is acquired from the heartbeat signal, and whether or not the arousal level is reduced based on the acquired heartbeat fluctuation interval standard deviation. Since the prediction is configured, it is possible to predict whether or not the arousal level will be lowered in the future when the awakening level of the subject is relatively high.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the figure, the same reference numerals are used for the same or corresponding parts.
まず、図1を用いて、本実施形態に係る覚醒度判定装置1の全体構成について説明する。図1は、覚醒度判定装置1の全体構成を示すブロック図である。以下、覚醒度判定装置1を車両に搭載し、車両の運転者の覚醒度低下を予測する場合を例にして説明する。
First, the overall configuration of the arousal
覚醒度判定装置1は、運転者から得られた心拍信号に基づいて運転者の覚醒度が今後低下するか否かを予測し、予測結果を運転者に呈示する。そのために、覚醒度判定装置1は、心拍センサ10、電子制御装置(以下「ECU」という)20を備えており、ECU20に心拍信号処理部22、しきい値設定部24、覚醒度低下予測部26が構成されている。また、覚醒度判定装置1は、予測結果の呈示手段として出力装置30を備えている。
The arousal
心拍センサ10は、心筋収縮時に発生するパルス状の電圧(心電位)を検出する電位式心拍センサであり、運転者の心拍信号(心電位のR波)を取得するものである。心拍センサ10は、例えば車両のステアリングホイールなどに取り付けられている電極から心電位を検出する。心拍センサ10は、取得した心拍信号をECU20に出力する。心拍センサ10は、心拍信号取得手段として機能し、心拍信号取得ステップを実行する。
The
ECU20は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM及びバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップRAM等により構成されている。 The ECU 20 includes a microprocessor that performs calculations, a ROM that stores a program for causing the microprocessor to execute each process, a RAM that stores various data such as calculation results, a backup RAM in which the stored contents are held by a battery, and the like. It is configured.
心拍信号処理部22は、心拍センサ10からの心拍信号を一定時間毎に読み込み、心拍信号から心拍周期時系列のパワースペクトルを取得し、該パワースペクトルを所定の2つの周波数帯域に分割し、各周波数帯域の帯域パワーの比を演算してその時系列を取得し、該帯域パワー比時系列の所定区間ごとに標準偏差を求めて心拍ゆらぎ区間標準偏差(以下「心拍ゆらぎSD(standard deviation)」という)を取得する。すなわち、心拍信号処理部22は心拍信号処理手段として機能し、心拍信号処理ステップを実行する。心拍信号処理部22において取得された心拍ゆらぎSDは、覚醒度低下予測部26に出力される。
The heartbeat
覚醒度低下予測部26は、しきい値設定部24を有して構成され、心拍信号処理部22により取得された心拍ゆらぎSDに基づいて、運転者の覚醒度が低下するか否かを予測するものである。すなわち、覚醒度低下予測部26は、覚醒度低下予測手段として機能し、覚醒度低下予測ステップを実行する。
The wakefulness level decrease
しきい値設定部24は、覚醒度が高い区間での心拍ゆらぎSDの平均値及び標準偏差を求め、この平均値及び標準偏差に基づいてレベルしきい値を設定すると共に、上記区間において心拍ゆらぎ区間標準偏差がレベルしきい値を下回る時間に応じて時間しきい値を設定する。すなわち、しきい値設定部24は、しきい値設定手段として機能し、しきい値設定ステップを実行する。しきい値設定手段において設定されたレベルしきい値及び時間しきい値は、覚醒度低下予測部26で使用される。
The
覚醒度低下予測部26では、心拍ゆらぎSDがレベルしきい値を下回る時間が、時間しきい値以上継続した場合に、覚醒度が低下すると判定する
The arousal level
出力装置30は、ECU20から入力された覚醒度低下情報を運転者に呈示するものである。出力装置30は、文字情報や映像情報を表示するためのディスプレイ、音声情報を再生するためのスピーカ、ハンドルやシート等に振動を与えるアクチュエータなどを有して構成される。
The
次に、図2を用いて覚醒度判定装置1の動作及び覚醒度判定方法について説明する。図2は、覚醒度判定装置1による覚醒度低下予測処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ECU20によって行われるものであり、ECU20の電源がオンされてからオフされるまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。
Next, the operation of the arousal
ステップS100では、心拍センサ10から心拍信号が読み込まれる。続くステップS102では、ステップS100で読み込まれた心拍信号から心拍周期時系列が取得される。具体的には、まず、心拍信号のレベルが所定のしきい値を超えた場合を1とし、しきい値以下の場合を0とすることにより、心拍信号を2値化処理して2値化信号を取得する。次に、2値化信号の周期から心拍間隔dt(秒)を求め、心拍間隔dtの逆数に60を乗じて1分間あたりの心拍数を算出する。そして、上記演算を繰り返すことにより得られた心拍数の時系列を補間して心拍周期時系列を取得する。図3(a)に心拍信号の一例を示し、図3(b)に(a)の心拍信号を2値化処置することにより取得された2値化信号を示す。また、図3(c)に(b)の2値化信号から取得された心拍周期時系列を示す。
In step S100, a heartbeat signal is read from the
次に、ステップS104では、ステップS102で取得された心拍周期時系列を単位区間(例えば、区間幅1分)ごとにFFT(Fast Fourier Transform)してパワースペクトルを取得する。図4に、図3(c)の心拍周期時系列をFFTして取得されたパワースペクトルを示す。 Next, in step S104, the power cycle is acquired by performing FFT (Fast Fourier Transform) for each unit interval (for example, interval width of 1 minute) for the heartbeat period time series acquired in step S102. FIG. 4 shows a power spectrum obtained by performing FFT on the heartbeat period time series of FIG.
続くステップS106では、まず、ステップS104で取得されたパワースペクトルを周波数が0.01Hz〜0.15Hzの低周波帯域(LF)と、周波数が0.15Hz〜0.50Hの高周波帯域(HF)とに分割(図4参照)し、それぞれの帯域を積分して低周波帯域のパワー面積PLOW及び高周波帯域のパワー面積PHIGHを求める。次に、両帯域のパワー面積比(帯域パワー比)を次式(1)により算出し、その時系列変化(以下「心拍ゆらぎL/H」という)を取得する。図5に取得された心拍ゆらぎL/Hを示す。
続いてステップS108では、ステップS106で取得された心拍ゆらぎL/Hの単位区間TR(図5参照)ごとに区間標準偏差を求め、その時系列変化(心拍ゆらぎSD)を取得する。図6に取得された心拍ゆらぎSDを示す。 Subsequently, in step S108, the section standard deviation is obtained for each unit section TR (see FIG. 5) of the heartbeat fluctuation L / H obtained in step S106, and the time series change (heartbeat fluctuation SD) is obtained. FIG. 6 shows the obtained heartbeat fluctuation SD.
次に、ステップS110では、運転開始からの経過時間tが所定時間tmを超えているか否かについての判断が行われる。ここで、運転開始後の経過時間tが所定時間tmを超えている場合には、ステップS116に処理が移行する。一方、経過時間tが所定時間tmを超えていないときには、ステップS112に処理が移行する。 Next, in step S110, a determination is made as to whether or not the elapsed time t from the start of operation exceeds a predetermined time tm. If the elapsed time t after the start of operation exceeds the predetermined time tm, the process proceeds to step S116. On the other hand, when the elapsed time t does not exceed the predetermined time tm, the process proceeds to step S112.
ステップS112では、運転開始からの経過時間tが所定時間tmであるか否かについての判断が行われる。ここで、運転開始後の経過時間tが所定時間tmである場合には、ステップS114に処理が移行する。一方、経過時間tが所定時間tmではないとき、すなわち運転開始後まだ所定時間tm経っていないときには、ステップS100に処理が移行し、上述したステップS100〜S112の処理が繰り返し実行される。 In step S112, a determination is made as to whether or not the elapsed time t from the start of operation is a predetermined time tm. Here, when the elapsed time t after the start of operation is the predetermined time tm, the process proceeds to step S114. On the other hand, when the elapsed time t is not the predetermined time tm, that is, when the predetermined time tm has not yet elapsed after the start of operation, the process proceeds to step S100, and the processes of steps S100 to S112 described above are repeatedly executed.
ステップS114では、まず、覚醒度が高い区間TMにおける心拍ゆらぎSDの平均値MTH及び標準偏差SDTHが算出される。そして、平均値MTH及び標準偏差SDTHに基づいてレベルしきい値σTHが設定されると共に、上記区間TMにおいて心拍ゆらぎSDがレベルしきい値σTHを下回る時間に応じて時間しきい値trが設定される。 In step S114, first, an average value M TH and a standard deviation SD TH of the heart rate fluctuation SD in the section TM where the arousal level is high are calculated. Then, the level threshold value σTH is set based on the average value M TH and the standard deviation SD TH , and the time threshold value tr is set according to the time during which the heartbeat fluctuation SD falls below the level threshold value σTH in the interval TM. Is set.
本実施形態では、運転開始から運転開始後所定時間tm経過するまでの区間を、覚醒度が高い区間TMとして選定した。これは、運転開始直後は覚醒度が高いと考えられるためである。また、区間TMの長さを決定する所定時間tmは、長いことが好ましいが、区間TM中に覚醒度が低下している区間が含まれないように設定する。 In the present embodiment, the section from the start of driving until the predetermined time tm has elapsed after the start of driving is selected as the section TM having a high arousal level. This is because the degree of arousal is considered to be high immediately after the start of driving. In addition, it is preferable that the predetermined time tm for determining the length of the section TM is long, but the section TM is set so as not to include a section in which the arousal level is reduced.
ここで、図7を参照して、レベルしきい値σTH及び時間しきい値trの設定方法について具体的に説明する。まず、覚醒度が高い区間TMにおける心拍ゆらぎSDの平均値MTH及び標準偏差SDTHを算出する。そして、平均値MTH及び標準偏差SDTHから、次式(2)によりレベルしきい値σTHを設定する。なお、(2)式は一例であり、他の関数を用いてもよい。
次に、区間TMにおいて、心拍ゆらぎSDがレベルしきい値σTHを下回る区間、及び各区間長(時間)Ln(n=1,2,・・・,N)を抽出する。そして、抽出された各区間長Lnから、次式(3a)により時間しきい値trを設定する。なお、(3a)式に代えて、(3b)式又は他の演算式を用いてもよい。
図2に戻って説明を続ける。ステップS110が肯定された場合、ステップS116では、覚醒度の低下予測を行うために、心拍ゆらぎSDが、ステップS114で設定されたレベルしきい値σTHを下回っているか否かについての判断が行われる。ここで、心拍ゆらぎSDがレベルしきい値σTH未満の場合には、ステップS118に処理が移行する。一方、心拍ゆらぎSDがレベルしきい値σTH以上のときには、ステップS100に処理が移行し、ステップS100〜S110、及びS116の処理が繰り返し実行される。 Returning to FIG. 2, the description will be continued. If step S110 is affirmed, in step S116, a determination is made as to whether or not the heart rate fluctuation SD is below the level threshold value σTH set in step S114 in order to predict a decrease in arousal level. . If the heartbeat fluctuation SD is less than the level threshold value σTH, the process proceeds to step S118. On the other hand, when the heartbeat fluctuation SD is greater than or equal to the level threshold value σTH, the process proceeds to step S100, and the processes of steps S100 to S110 and S116 are repeatedly executed.
ステップS118では、心拍ゆらぎSDがレベルしきい値σTHを下回っている時間が時間しきい値tr以上継続しているか否か、すなわち心拍ゆらぎSDがレベルしきい値σTHを下回っている区間TS(図8参照)の区間長が時間しきい値tr以上であるか否かについての判断が行われる。 In step S118, whether or not the time during which the heart rate fluctuation SD is below the level threshold value σTH continues for the time threshold value tr or more, that is, the section TS in which the heart rate fluctuation SD is below the level threshold value σTH (FIG. A determination is made as to whether or not the section length (see 8) is equal to or greater than the time threshold tr.
ここで、区間TSの区間長が時間しきい値tr未満の場合には、運転者の覚醒度が低下すると判定されることなく、ステップS100に処理が移行する。そして、ステップS100〜S110、及びS114,S116の処理が繰り返し実行される。 Here, when the section length of the section TS is less than the time threshold tr, the process proceeds to step S100 without determining that the driver's arousal level is reduced. Then, the processes of steps S100 to S110 and S114 and S116 are repeatedly executed.
一方、区間TSの区間長が時間しきい値tr以上である場合には、この先、運転者の覚醒度が低下すると判定される。そして、ステップS120において、例えば、出力装置30を構成するディスプレイに覚醒度の低下が予想される旨の情報などが表示される。その後、本処理から抜ける。
On the other hand, when the section length of the section TS is equal to or greater than the time threshold tr, it is determined that the driver's arousal level will decrease. In step S120, for example, information indicating that a reduction in arousal level is expected is displayed on the display of the
本実施形態によれば、覚醒度が高い区間TMにおける心拍ゆらぎSDの平均値MTH及び標準偏差SDTHに基づいてレベルしきい値σTH及び時間のしきい値trが設定され、心拍ゆらぎSDがレベルしきい値σTHを下回る区間TSの長さが時間しきい値tr以上であるときに、今後覚醒度が低下すると判定される。ここで、心拍ゆらぎSDは、将来の覚醒度変化と相関関係を有するので、運転者の覚醒度が比較的高いときに、今後、覚醒度が低下するか否かを予測することが可能となる。 According to the present embodiment, the level threshold value σTH and the time threshold value tr are set based on the average value M TH and the standard deviation SD TH of the heart rate fluctuation SD in the section TM where the arousal level is high. When the length of the section TS that is lower than the level threshold value σTH is equal to or longer than the time threshold value tr, it is determined that the arousal level will be reduced in the future. Here, since the heart rate fluctuation SD has a correlation with a future change in arousal level, it is possible to predict whether or not the awakening level will decrease in the future when the driver's arousal level is relatively high. .
図9〜図12を参照して、本実施形態により、運転者の覚醒度が比較的高いときに、覚醒度の低下を予測することが可能であることを、実施例1,2によって具体的に示す。実施例1,2では、運転者の心拍信号から求めた心拍ゆらぎSDと、覚醒度(眠気レベル)とを測定した。なお、運転者の眠気レベルの評価には「覚醒度客観評価のための顔面表情評定,NEDO(独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構),人間感覚計測マニュアル第1編第2章第146頁」を用いた。
With reference to FIG. 9 to FIG. 12, according to the present embodiment, when the driver's arousal level is relatively high, it is possible to predict a decrease in the arousal level according to Examples 1 and 2. Shown in In Examples 1 and 2, the heart rate fluctuation SD obtained from the driver's heart rate signal and the arousal level (drowsiness level) were measured. The evaluation of the driver's drowsiness level includes "Facial expression rating for objective evaluation of arousal level, NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization), Human Sensory
(実施例1)
運転シミュレータでの模擬走行試験(試験条件:周回コース、他車両なし)により、運転者の心拍信号を検出して心拍ゆらぎSDを取得した。覚醒度が高いと評価された運転開始直後の区間(図9参照)において、心拍ゆらぎSDの平均値MTH1及び標準偏差SDTH1を求め、レベルしきい値σTH1及び時間しきい値tr1を設定した。本実施例での平均値MTH1は7.692、標準偏差SDTH1は3.4627であり、レベルしきい値σTH1を4.229、時間しきい値tr1を1分10秒と設定した。なお、レベルしきい値σTH1の設定には上記(2)式を用いた。その際、係数Aは1とした。また、時間しきい値tr1の設定には上記(3a)式を用いた。その際、Nは4であった。
(Example 1)
A heartbeat fluctuation SD was obtained by detecting a heartbeat signal of the driver by a simulated running test using a driving simulator (test conditions: a round course, no other vehicle). In a section immediately after the start of driving where the degree of arousal is evaluated to be high (see FIG. 9), the
心拍ゆらぎSDを継続して取得したところ、図10に示されるように、レベルしきい値σTH1を約5分40秒連続して(時間しきい値tr1以上)下回る区間TS1が検出された。この時点で、覚醒度判定装置1は、今後、覚醒度が低下すると判定した。区間TS1が検出された時点での眠気レベルは約4であり、覚醒度は比較的高い状態であった。区間TS1が検出された後、約30分経過後から眠気レベルが低下し始め、約40分経過後に眠気レベルは約1まで低下した。以上のことから、本実施形態の有効性が確認された。
When the heart rate fluctuation SD was continuously acquired, as shown in FIG. 10, a section TS1 that was lower than the level threshold value σTH1 continuously for about 5 minutes and 40 seconds (more than the time threshold value tr1) was detected. At this time, the arousal
(実施例2)
実施例1と同様に、運転シミュレータでの模擬走行試験(試験条件:周回コース、他車両なし)により、運転者の心拍信号を検出して心拍ゆらぎSDを取得した。覚醒度が高いと評価された運転開始直後の区間(図11参照)において、心拍ゆらぎSDの平均値MTH2及び標準偏差SDTH2を求め、レベルしきい値σTH2及び時間しきい値tr2を設定した。本実施例での平均値MTH2は2.195、標準偏差SDTH2は1.171であり、レベルしきい値σTH2を1.023、時間しきい値tr2を1分360秒と設定した。なお、レベルしきい値σTH2の設定には上記(2)式を用いた。その際、係数Aは1とした。また、時間しきい値tr2の設定には上記(3a)式を用いた。その際、Nは6であった。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, a heartbeat fluctuation SD was obtained by detecting a heartbeat signal of the driver by a simulated running test using a driving simulator (test conditions: a round course, no other vehicle). In a section immediately after the start of driving where the degree of arousal is evaluated to be high (see FIG. 11), the
心拍ゆらぎSDを継続して取得したところ、図12に示されるように、レベルしきい値σTH2を約6分50秒連続して(時間しきい値tr2以上)下回る区間TS2が検出された。この時点で、覚醒度判定装置1は、今後、覚醒度が低下すると判定した。区間TS2が検出された時点での眠気レベルは約6であり、覚醒度は高い状態であった。区間TS2が検出された後眠気レベルが低下し始め、約50分経過後に眠気レベルは約2まで低下した。以上のことから、本実施形態の有効性が確認された。
When the heartbeat fluctuation SD was continuously acquired, as shown in FIG. 12, a section TS2 that was lower than the level threshold value σTH2 continuously for about 6 minutes and 50 seconds (more than the time threshold value tr2) was detected. At this time, the arousal
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、覚醒度判定装置の搭載場所は車両に限られるものではなく、覚醒度の低下予測が行われる被験者も、車両の運転者に限られない。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the place where the arousal level determination device is mounted is not limited to the vehicle, and the subject for whom the reduction in the arousal level is predicted is not limited to the driver of the vehicle.
また、レベルしきい値σTH及び時間しきい値trを設定する区間TMの選定方法は、上記実施形態に限られない。例えば、運転者の脳波、ステアリングホイールの操舵角速度や視線移動などから、覚醒度が高い状態を認識して区間TMを選定してもよい。 Further, the method of selecting the section TM for setting the level threshold value σTH and the time threshold value tr is not limited to the above embodiment. For example, the section TM may be selected by recognizing a state with a high arousal level from the brain wave of the driver, the steering angular velocity of the steering wheel, or the movement of the line of sight.
さらに、運転者の心拍信号を取得するセンサとしては、電位式心拍センサの他、心拍に応じて周期的に変化する赤外線の反射光量を検出する赤外線式心拍センサや運転者の血圧を検出するセンサ等を用いることができる。 Furthermore, as a sensor for acquiring a driver's heartbeat signal, in addition to a potential heartbeat sensor, an infrared heartbeat sensor that detects a reflected amount of infrared light that periodically changes according to the heartbeat, and a sensor that detects a driver's blood pressure. Etc. can be used.
1…覚醒度判定装置、10…心拍センサ、20…ECU、22…心拍信号処理部、24…しきい値設定部、26…覚醒度低下予測部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記心拍信号から心拍周期時系列のパワースペクトルを取得し、該パワースペクトルを所定の2つの周波数帯域に分割し、各周波数帯域の帯域パワーの比を演算してその時系列を取得し、該帯域パワー比時系列の所定区間ごとに標準偏差を求めて心拍ゆらぎ区間標準偏差を取得する心拍信号処理手段と、
前記心拍信号処理手段により求められた心拍ゆらぎ区間標準偏差に基づいて、覚醒度が低下するか否かを予測する覚醒度低下予測手段と、を備え、
前記覚醒度低下予測手段は、
覚醒度が高い区間での前記心拍ゆらぎ区間標準偏差の平均値及び標準偏差を求め、この平均値及び標準偏差に基づいてレベルしきい値を設定すると共に、前記区間において前記心拍ゆらぎ区間標準偏差が前記レベルしきい値を下回る時間に応じて時間しきい値を設定するしきい値設定手段を有し、
前記心拍ゆらぎ区間標準偏差が前記レベルしきい値を下回る時間が、前記時間しきい値以上継続した場合に、覚醒度が低下すると判定する
ことを特徴とする覚醒度判定装置。 Heart rate signal acquisition means for acquiring a heart rate signal;
A power spectrum of a heartbeat cycle time series is obtained from the heartbeat signal, the power spectrum is divided into two predetermined frequency bands, a ratio of band powers of each frequency band is calculated to obtain the time series, and the band power A heartbeat signal processing means for obtaining a standard deviation for each predetermined section of the specific time series and obtaining a heartbeat fluctuation section standard deviation;
Wakefulness decrease prediction means for predicting whether or not the wakefulness level is lowered based on the heartbeat fluctuation interval standard deviation obtained by the heartbeat signal processing means ,
The arousal level decrease predicting means includes:
An average value and a standard deviation of the heartbeat fluctuation section standard deviation in a section with a high arousal level are obtained, a level threshold is set based on the average value and the standard deviation, and the heartbeat fluctuation section standard deviation in the section is Threshold setting means for setting a time threshold according to the time below the level threshold;
The wakefulness level determination apparatus , wherein when the time during which the heartbeat fluctuation section standard deviation is below the level threshold value continues for the time threshold value or longer, it is determined that the wakefulness level is reduced .
前記心拍信号から心拍周期時系列のパワースペクトルを取得し、該パワースペクトルを所定の2つの周波数帯域に分割し、各周波数帯域の帯域パワーの比を演算してその時系列を取得し、該帯域パワー比時系列の所定区間ごとに標準偏差を求めて心拍ゆらぎ区間標準偏差を取得する心拍信号処理ステップと、
前記心拍信号処理ステップで求められた心拍ゆらぎ区間標準偏差に基づいて、覚醒度が低下するか否かを予測する覚醒度低下予測ステップと、を有し、
前記覚醒度低下予測ステップは、
覚醒度が高い区間での前記心拍ゆらぎ区間標準偏差の平均値及び標準偏差を求め、この平均値及び標準偏差に基づいてレベルしきい値を設定すると共に、前記区間において前記心拍ゆらぎ区間標準偏差が前記レベルしきい値を下回る時間に応じて時間しきい値を設定するしきい値設定ステップを有し、
前記心拍ゆらぎ区間標準偏差が前記レベルしきい値を下回る時間が、前記時間しきい値以上継続した場合に、覚醒度が低下すると判定する
ことを特徴とする覚醒度判定方法。 A heartbeat signal acquisition step for acquiring a heartbeat signal;
A power spectrum of a heartbeat cycle time series is obtained from the heartbeat signal, the power spectrum is divided into two predetermined frequency bands, a ratio of band powers of each frequency band is calculated to obtain the time series, and the band power A heartbeat signal processing step for obtaining a standard deviation for each predetermined section of the specific time series and obtaining a heartbeat fluctuation section standard deviation;
Based on the heart rate fluctuation interval standard deviation obtained in the heart rate signal processing step, and predicting whether or not the arousal level is reduced ,
The arousal level decrease prediction step includes:
An average value and a standard deviation of the heartbeat fluctuation section standard deviation in a section with a high arousal level are obtained, a level threshold is set based on the average value and the standard deviation, and the heartbeat fluctuation section standard deviation in the section is A threshold setting step for setting a time threshold according to the time below the level threshold;
The wakefulness determination method , wherein when the time during which the heartbeat fluctuation section standard deviation falls below the level threshold value continues for the time threshold value or longer, it is determined that the wakefulness level decreases .
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07143972A (en) * | 1993-11-25 | 1995-06-06 | Matsushita Electric Works Ltd | Method and apparatus for judging sleeping condition |
JP2001522266A (en) * | 1997-03-31 | 2001-11-13 | プレジデント・アンド・フェローズ・オブ・ハーバード・カレッジ | Home apparatus and method for monitoring sleep status and assessing cardiorespiratory risk |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07143972A (en) * | 1993-11-25 | 1995-06-06 | Matsushita Electric Works Ltd | Method and apparatus for judging sleeping condition |
JP2001522266A (en) * | 1997-03-31 | 2001-11-13 | プレジデント・アンド・フェローズ・オブ・ハーバード・カレッジ | Home apparatus and method for monitoring sleep status and assessing cardiorespiratory risk |
JP2004049838A (en) * | 2002-07-22 | 2004-02-19 | Cb System Kaihatsu:Kk | Sleep stage discriminating method and sleep stage discriminating device |
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