JP5262819B2 - Awakening level estimation device - Google Patents

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Description

本発明は、動作者の覚醒度を推定する覚醒度推定装置に関するものである。   The present invention relates to an arousal level estimation apparatus that estimates an awakening level of an operator.

運転初期における瞬き時間の頻度分布に基づいて、長い瞬きを判定するための閾値を設定し、所定時間内における瞬きの全回数に対する長い瞬きの回数の比率を算出し、この比率に基づいて覚醒度低下を検出する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。   Based on the frequency distribution of blinking time in the initial stage of driving, a threshold for determining long blinking is set, and the ratio of the number of long blinking to the total number of blinking within a predetermined time is calculated. A technique for detecting a decrease is known (see, for example, Patent Document 1).

特開平9−277849号公報JP-A-9-277849

上記の技術では、長い瞬きを判定するための閾値が単一であるため、たとえば、覚醒度が大きく低下している際に出現する長い閉眼と、覚醒度の低下度合が小さい時に出現するやや遅い瞬きとを区別することができず、覚醒度を多段階で推定するのに適していないという問題があった。   In the above technique, since there is a single threshold value for determining long blinks, for example, long closed eyes that appear when the degree of arousal is greatly reduced and a little late that appears when the degree of reduction in arousal is small There was a problem that it was not possible to distinguish between blinks and it was not suitable for estimating the arousal level in multiple stages.

本発明が解決しようとする課題は、高い精度で多段階の覚醒度推定が可能な覚醒度推定装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a wakefulness estimation device capable of multistage wakefulness estimation with high accuracy.

本発明は、覚醒度レベルに応じて規定した複数の閉眼時間範囲に閉眼計測時間を分類し、覚醒度レベルに応じた判定値算出方法に従って、覚醒度レベルに応じた判定値を算出し、この判定値に基づいて動作者の覚醒度がいずれの覚醒度レベルに属するかを判定することによって上記課題を解決する。なお、特に限定されないが、動作者には、たとえば車輌を運転する運転者や、パソコン等の電子機器や精密機器を操作する操作者(オペレータ)等を含む。   The present invention classifies the closed eye measurement time into a plurality of closed eye time ranges defined according to the arousal level, calculates a determination value according to the arousal level according to a determination value calculation method according to the arousal level, The above-mentioned problem is solved by determining to which awakening level the awakening level of the operator belongs based on the determination value. Although not particularly limited, the operator includes, for example, a driver who drives a vehicle, an operator (operator) who operates an electronic device such as a personal computer, and a precision device.

本発明によれば、覚醒度レベルに応じて閉眼時間範囲を規定すると共に、覚醒度レベルに応じた算出方法を用いて判定値を算出するので、それぞれの覚醒度レベルにおいて判定精度を向上することができ、高い精度で多段階の覚醒度を推定することができる。   According to the present invention, the eye-closing time range is defined according to the arousal level, and the determination value is calculated using the calculation method according to the arousal level, so that the determination accuracy is improved at each arousal level. It is possible to estimate the multi-stage arousal level with high accuracy.

図1は、本発明の第1実施形態における覚醒度推定装置の全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the arousal level estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1実施形態におけるカメラの設置位置を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the installation position of the camera in the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第1実施形態における開閉眼検出装置の他の例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of the open / close eye detection device according to the first embodiment of the present invention. 図4は、図3に示す開閉眼検出装置の発光ダイオードの設置位置を示す斜視図である。4 is a perspective view showing an installation position of a light emitting diode of the open / close eye detection device shown in FIG. 図5は、本発明の第1実施形態における閉眼時間範囲と覚醒度レベルの対応関係を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing the correspondence between the eye-closing time range and the arousal level in the first embodiment of the present invention. 図6は、時間経過に伴って覚醒度が低下していく過程における閉眼率の変化の一例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an example of a change in the closed eye rate in the process in which the arousal level decreases with time. 図7は、本発明の第1実施形態における覚醒度推定装置の処理を示すフローチャート(その1)である。FIG. 7 is a flowchart (part 1) showing the processing of the arousal level estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第1実施形態における覚醒度推定装置の処理を示すフローチャート(その2)である。FIG. 8 is a flowchart (part 2) showing the process of the arousal level estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図9は、図7のステップS101(瞬き学習)のサブルーチンを示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a subroutine of step S101 (blink learning) in FIG. 図10Aは、動作者Xの時間経過に伴う閉眼時間の出現度数の変化の一例を示すグラフであり、A〜B秒の閉眼のみを表すグラフである。FIG. 10A is a graph showing an example of a change in the appearance frequency of the eye closing time with the lapse of time of the operator X, and is a graph showing only eyes closed for A to B seconds. 図10Bは、動作者Xの時間経過に伴う閉眼時間の出現度数の変化の一例を示すグラフであり、C秒以上の閉眼を表すグラフである。FIG. 10B is a graph showing an example of a change in the appearance frequency of the eye closing time with the passage of time of the operator X, and is a graph showing eye closing for C seconds or more. 図11Aは、動作者Yの時間経過に伴う閉眼時間の出現度数の変化の一例を示すグラフであり、A〜B秒の閉眼のみを表すグラフである。FIG. 11A is a graph showing an example of a change in the appearance frequency of the eye closing time with the lapse of time of the operator Y, and is a graph showing only eyes closed for A to B seconds. 図11Bは、動作者Yの時間経過に伴う閉眼時間の出現度数の変化の一例を示すグラフであり、C秒以上の閉眼を表すグラフである。FIG. 11B is a graph showing an example of a change in the appearance frequency of the eye closing time with the passage of time of the operator Y, and is a graph showing eye closing for C seconds or more. 図12Aは、動作者Yの補正後の閉眼時間の出現度数の変化の一例を示すグラフであり、A〜B’秒の閉眼のみを表すグラフである。FIG. 12A is a graph showing an example of a change in the appearance frequency of the eye-closed time after correction of the operator Y, and is a graph showing only the eyes closed for A to B ′ seconds. 図12Bは、動作者Yの補正後の閉眼時間の出現度数の変化の一例を示すグラフであり、C’秒以上の閉眼を表すグラフである。FIG. 12B is a graph showing an example of a change in the appearance frequency of the eye closing time after correction of the operator Y, and is a graph showing the eye closing for C ′ seconds or more. 図13Aは、閉眼時間の出現度数を30秒毎にカウントした場合の一例を示すグラフであり、平常時の瞬き時間のみを表すグラフである。FIG. 13A is a graph showing an example when the frequency of appearance of the eye-closing time is counted every 30 seconds, and is a graph showing only the blinking time in normal times. 図13Bは、閉眼時間の出現度数を30秒毎にカウントした場合の一例を示すグラフであり、平常時の瞬きよりも長い閉眼時間を示すグラフである。FIG. 13B is a graph illustrating an example when the frequency of appearance of the eye closing time is counted every 30 seconds, and is a graph illustrating the eye closing time longer than the blinking in normal times. 図14は、閉眼時間の出現度数を1分毎にカウントした場合の一例を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing an example when the frequency of appearance of the closed eye time is counted every minute. 図15は、閉眼時間の出現度数を2分毎にカウントした場合の一例を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing an example when the frequency of appearance of the closed eye time is counted every two minutes. 図16は、閉眼時間の出現度数を5分毎にカウントした場合の一例を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing an example when the frequency of appearance of the closed eye time is counted every 5 minutes. 図17は、閉眼時間の出現度数を10分毎にカウントした場合の一例を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing an example when the frequency of appearance of the closed eye time is counted every 10 minutes. 図18は、閉眼時間の出現度数を15分毎にカウントした場合の一例を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing an example when the frequency of appearance of the closed eye time is counted every 15 minutes. 図19は、閉眼時間を出現度数で表した場合と閉眼率で表した場合とを比較するためのグラフである。FIG. 19 is a graph for comparing the case where the closed eye time is expressed by the frequency of appearance and the case where the closed eye rate is expressed by the closed eye rate. 図20は、閉眼時間を出現度数で表した場合と閉眼率で表した場合と重み付け値で表した場合とを比較するためのグラフである。FIG. 20 is a graph for comparing the case where the eye closure time is represented by the frequency of appearance, the case where the eye closure time is represented by the eye closure rate, and the case where the eye closure time is represented by a weight value. 図21は、図7及び図8に示すフローチャートのステップS111及びS117における処理を説明する概念図である。FIG. 21 is a conceptual diagram illustrating the processing in steps S111 and S117 of the flowcharts shown in FIGS. 図22は、図8に示すフローチャートのステップS112及びS118における処理を説明するためのグラフである。FIG. 22 is a graph for explaining the processing in steps S112 and S118 of the flowchart shown in FIG. 図23は、図8に示すフローチャートのステップS114及びS120における処理を説明するためのグラフである。FIG. 23 is a graph for explaining the processing in steps S114 and S120 of the flowchart shown in FIG. 図24は、本発明の第2実施形態における覚醒度推定装置の全体構成を示すブロック図である。FIG. 24 is a block diagram showing the overall configuration of the arousal level estimation apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図25は、欠伸による開閉眼誤判定の一例を示すグラフである。FIG. 25 is a graph showing an example of open / closed eye misjudgment due to lack of extension. 図26は、欠伸における口の縦横比と眼の開閉との同期性の一例を示すグラフである。FIG. 26 is a graph showing an example of synchrony between the aspect ratio of the mouth and the opening and closing of the eyes in the absence of extension. 図27は、本発明の第2実施形態における覚醒度推定装置による第1の処理を示すフローチャートである。FIG. 27 is a flowchart showing a first process performed by the arousal level estimation apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図28は、本発明の第2実施形態における除外期間の設定方法を説明するためのグラフである。FIG. 28 is a graph for explaining a method of setting an exclusion period in the second embodiment of the present invention. 図29は、本発明の第2実施形態における覚醒度推定装置による第2の処理を示すフローチャートである。FIG. 29 is a flowchart showing a second process performed by the awakening level estimation device according to the second embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
図1は本実施形態における覚醒度推定装置の全体構成を示すブロック図、図2は本実施形態におけるカメラの設置位置を示す斜視図、図3は本実施形態における開閉眼検出装置の他の例を示す回路図、図4は図3の開閉眼検出装置の発光ダイオードの設置位置を示す斜視図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the arousal level estimation apparatus in this embodiment, FIG. 2 is a perspective view showing the installation position of the camera in this embodiment, and FIG. 3 is another example of the open / closed eye detection apparatus in this embodiment. FIG. 4 is a perspective view showing an installation position of a light emitting diode of the open / close eye detection device of FIG.

本実施形態における覚醒度推定装置1は、図1に示すように、開閉眼検出装置110、閉眼時間計測回路120、及び覚醒度レベル判定回路130を備えている。この覚醒度推定装置1は、以下の4つの段階で運転者の覚醒度(覚醒の度合)を推定することが可能となっている。   As shown in FIG. 1, the arousal level estimation device 1 according to the present embodiment includes an open / closed eye detection device 110, a closed eye time measurement circuit 120, and a wakefulness level determination circuit 130. This arousal level estimation device 1 can estimate the driver's arousal level (awakening level) in the following four stages.

(I) 第1の覚醒度レベル(覚醒度低下度合“小”)の前期段階
(II) 第1の覚醒度レベル(覚醒度低下度合“小”)の後期段階
(III) 第2の覚醒度レベル(覚醒度低下度合“大”)の前期段階
(IV) 第2の覚醒度レベル(覚醒度低下度合“大”)の後期段階
(I) The first stage of the first arousal level (the degree of low arousal level is “small”)
(II) Late stage of the first arousal level (the degree of low arousal level is “small”)
(III) Early stage of the second arousal level (the degree of arousal level decrease “Large”)
(IV) Late stage of the second arousal level (the degree of arousal level decrease “Large”)

第1の覚醒度レベル(覚醒度低下度合“小”)は、通常の覚醒状態よりも運転者の覚醒度が低いレベルであり、第2の覚醒度レベル(覚醒度低下度合“大”)は、第1の覚醒度レベルよりも運転者の覚醒度がさらに低いレベルである。また、覚醒度レベルの前期段階は、当該覚醒度レベルの中でも運転者の覚醒度の低下度合が比較的小さい段階であり、覚醒度レベルの後期段階は、同一の覚醒度レベルの中で前期段階よりも運転者の覚醒度の低下度合が大きい段階である。なお、覚醒度レベルの段階の数は特に限定されない。また、本実施形態では、車輌を運転する運転者について覚醒度推定装置1を用いた例について説明するが、パソコン等の電子機器や精密機器を操作する操作者(オペレータ)等について本例における覚醒度推定装置1を用いてもよい。   The first arousal level (arousal level decrease degree “small”) is a level where the driver's arousal level is lower than the normal arousal state, and the second arousal level (arousal level decrease level “large”) is The driver's arousal level is lower than the first arousal level. In addition, the early stage of the arousal level is a stage in which the driver's degree of arousal level is relatively small among the arousal levels, and the latter stage of the arousal level is the first stage in the same arousal level. It is a stage where the degree of decrease in the driver's arousal level is greater than that. Note that the number of stages of the arousal level is not particularly limited. Moreover, although this embodiment demonstrates the example using the awakening degree estimation apparatus 1 about the driver who drives a vehicle, it is awakening in this example about the operator (operator) etc. who operate electronic devices, such as a personal computer, or precision equipment. The degree estimation device 1 may be used.

開閉眼検出装置110は、運転者300の眼の開閉を検出する装置であり、カメラ111と画像処理回路112を有している。カメラ111は、CCDやCMOS等の撮像素子を有しており、図2に示すように、たとえばインストルメントパネルの前方に、運転者300の顔310を撮像可能に設置されている。画像処理回路112は、カメラ111により撮像された顔画像に画像処理を行うことで、当該顔画像における運転者300の眼の位置を検出すると共に、その眼の開閉の判定を行う。なお、眼の位置検出や開閉判定についての具体的な処理方法については、特開平10−275212号公報に記載されているのでここではその説明を省略する。   The open / close eye detection device 110 is a device that detects opening / closing of the eyes of the driver 300, and includes a camera 111 and an image processing circuit 112. The camera 111 has an image sensor such as a CCD or a CMOS, and as shown in FIG. 2, for example, is installed in front of the instrument panel so that the face 310 of the driver 300 can be imaged. The image processing circuit 112 performs image processing on the face image captured by the camera 111, thereby detecting the position of the eyes of the driver 300 in the face image and determining whether to open or close the eyes. Note that a specific processing method for eye position detection and open / close determination is described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-275212, and a description thereof will be omitted here.

なお、画像処理技術に代えて、図3に示すように、開閉眼検出装置を、発光ダイオード211、フォトダイオード212、及び増幅器213から構成してもよい。この方法では、図4に示すように、眼鏡フレーム200の下部に取り付けた発光ダイオード211によって、運転者300の眼に近赤外線を照射し、上瞼と眼球部の反射率の差をフォトダイオード212によって電流値の差としてセンシングし、この差を増幅器213で増幅して開閉眼を検出する。   Instead of the image processing technique, as shown in FIG. 3, the open / close eye detection device may include a light emitting diode 211, a photodiode 212, and an amplifier 213. In this method, as shown in FIG. 4, near-infrared rays are irradiated to the eyes of the driver 300 by the light emitting diodes 211 attached to the lower part of the spectacle frame 200, and the difference in reflectance between the upper eyelid and the eyeball part is measured. Is sensed as a difference in current value, and this difference is amplified by the amplifier 213 to detect the open / closed eye.

図1に戻り、閉眼時間検出回路120は、開閉眼検出装置110によって検出された運転者300の眼の閉開に伴ってオン/オフされるタイマ(不図示)を有している。この閉眼時間検出回路120は、開閉眼検出装置110によって閉眼を検出したらタイマをオンにして計時を開始し、開閉眼検出装置110によって開眼を検出したらタイマをオフにして計時を終了することで、運転者300の閉眼から開眼までの時間(閉眼時間)を計測する。   Returning to FIG. 1, the eye-closing time detection circuit 120 has a timer (not shown) that is turned on / off when the eye of the driver 300 detected by the opening / closing eye detection device 110 is closed and opened. The eye-closing time detection circuit 120 turns on the timer when the eye-opening eye detection device 110 detects the eye-closing and starts timing, and when the eye-opening eye detection device 110 detects the eye opening, turns the timer off and ends the time counting. The time (eye closing time) from the eyes closed to the eyes of the driver 300 is measured.

覚醒度レベル判定回路130は、図1に示すように、通常閉眼時間設定部131、範囲規定部132、分類部133、判定値検出部134、及び判定部135を機能的に有している。   As shown in FIG. 1, the arousal level determination circuit 130 functionally includes a normal eye-closing time setting unit 131, a range defining unit 132, a classification unit 133, a determination value detection unit 134, and a determination unit 135.

通常閉眼時間設定部131は、閉眼時間計測回路120によって計測された閉眼時間(閉眼計測時間)に基づいて、通常の覚醒状態(平常状態)における運転者の閉眼時間(通常閉眼時間)を設定する。この通常閉眼時間は、通常の覚醒状態にある運転者の通常の瞬きに伴う閉眼時間である。通常の瞬きの長さには大きな個人差があるため、本実施形態では、通常閉眼時間設定部131によって個人別に通常閉眼時間を設定することで、その個人差を吸収する。   Based on the closed eye time (closed eye measurement time) measured by the closed eye time measurement circuit 120, the normal closed eye time setting unit 131 sets the driver's closed eye time (normal closed time) in the normal arousal state (normal state). . The normal eye closing time is the eye closing time associated with the normal blink of the driver in the normal awake state. Since there is a large individual difference in the length of normal blinking, in this embodiment, the normal eye-closing time is set for each individual by the normal eye-closing time setting unit 131 to absorb the individual difference.

範囲規定部132は、覚醒度レベルに応じた複数の閉眼時間範囲を規定する。本実施形態では、この範囲規定部132は、図5に示すように、第1の覚醒度レベルに対応し、C〜F秒の閉眼時間で構成される第1の閉眼時間範囲R1と、第2の覚醒度レベルに対応し、E秒以上の閉眼時間で構成される第2の閉眼時間範囲R2と、を規定する。また、この範囲規定部132は、第1の閉眼時間範囲R1から通常閉眼時間以下の閉眼時間(A〜B秒)を除外することで、第1の閉眼時間範囲R1の下限値を決定する。なお、図5は本実施形態における閉眼時間範囲R1,R2と覚醒度レベルの対応関係を示す概念図である。   The range defining unit 132 defines a plurality of closed eye time ranges according to the arousal level. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the range defining unit 132 corresponds to the first arousal level, and includes a first eye-closing time range R1 configured with eye-closing time of C to F seconds, A second eye-closing time range R2 corresponding to an arousal level of 2 and composed of eye-closing time of E seconds or more is defined. In addition, the range defining unit 132 determines the lower limit value of the first eye closing time range R1 by excluding the eye closing time (A to B seconds) less than or equal to the normal eye closing time from the first eye closing time range R1. FIG. 5 is a conceptual diagram showing the correspondence between the eye-closing time ranges R1 and R2 and the arousal level in the present embodiment.

このように、覚醒度の比較的高い第1の覚醒度レベルに対応する第1の閉眼時間範囲R1を比較的短い閉眼時間(C〜F秒)で構成し、覚醒度の比較的低い第2の覚醒度レベルに対応する第2の閉眼時間範囲R2を比較的長い閉眼時間(E秒以上)で構成することで、高い精度で多段階の覚醒度推定を行うことができる。なお、本実施形態で用いる閉眼時間A〜O秒は、アルファベット順に時間が長くなる関係にある。   As described above, the first eye-closing time range R1 corresponding to the first arousal level having a relatively high arousal level is configured with a relatively short eye-closing time (C to F seconds), and the second low in arousal level. By configuring the second eye closing time range R2 corresponding to the level of arousal level with a relatively long eye closing time (E seconds or more), multistage arousal level estimation can be performed with high accuracy. Note that the eye closing times A to O seconds used in the present embodiment have a relationship of increasing time in alphabetical order.

また、本実施形態では、図5に示すように、第1の閉眼時間範囲R1の上限値(F秒)が、第2の閉眼時間範囲R2の下限値(E秒)よりも大きくなっており(F>E)、第1の閉眼時間範囲R1と第2の閉眼時間範囲R2とが部分的に重複している。このため、更に高い精度で多段階の覚醒度推定を行うことができる。なお、本実施形態では、第1の閉眼時間範囲R1の上限値と第2の閉眼時間範囲R2の下限値は、実験等によって予め設定された固定値として設定されているが、たとえば通常閉眼時間に応じてこれらを可変としてもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the upper limit value (F seconds) of the first eye closing time range R1 is larger than the lower limit value (E seconds) of the second eye closing time range R2. (F> E), the first closed eye range R1 and the second closed eye range R2 partially overlap. For this reason, multistage arousal level estimation can be performed with higher accuracy. In the present embodiment, the upper limit value of the first eye closing time range R1 and the lower limit value of the second eye closing time range R2 are set as fixed values set in advance by experiments or the like. These may be variable depending on the situation.

分類部133は、閉眼時間計測回路120により計測された閉眼時間を、第1の閉眼時間範囲R1又は第2の閉眼時間範囲R2に分類する。   The classification unit 133 classifies the closed eye time measured by the closed eye time measurement circuit 120 into the first closed eye time range R1 or the second closed eye time range R2.

判定値算出部134は、覚醒度レベルに応じて規定された判定値算出方法に従って、分類部133により分類された閉眼時間から、覚醒度レベルに応じた判定値を算出する。   The determination value calculation unit 134 calculates a determination value according to the arousal level from the closed eye time classified by the classification unit 133 according to the determination value calculation method defined according to the arousal level.

たとえば、第1の覚醒度レベルに応じた第1の判定値を算出する場合には、判定値算出部134は、分類部133によって第1の閉眼時間範囲R1に分類された閉眼時間の累積時間を、第1の判定値として算出する。   For example, when the first determination value according to the first arousal level is calculated, the determination value calculation unit 134 accumulates the closed eye time classified into the first eye-closing time range R1 by the classification unit 133. Is calculated as the first determination value.

一方、第2の覚醒度レベルに応じた第2の判定値を算出する場合には、判定値算出部134は、分類部133によって第2の閉眼時間範囲R2に分類された閉眼時間を、時間長さに応じて重み付けをした値に置換し、当該置換後の閉眼時間の累積値を、第2の判定値として算出する。   On the other hand, when calculating the second determination value according to the second arousal level, the determination value calculation unit 134 calculates the closed eye time classified into the second eye closing time range R2 by the classification unit 133 as the time. A value weighted according to the length is substituted, and the cumulative value of the eye closing time after the substitution is calculated as the second determination value.

ここで、図6は時間経過に伴って覚醒度が低下していく過程における閉眼率の変化の一例を示すグラフである。同図中における実線は全ての閉眼時間を累積して30秒毎の閉眼率を算出したものであり、同図中における一点鎖線は瞬き時間を除いた閉眼時間を累積して30秒毎の閉眼率を算出したものである。同図に示すように、閉眼率は、覚醒度の低下に伴って一方的に上昇するのではなく、大きな増減を繰り返しながら徐々に上昇するため、単に数段階の閾値を設定するだけでは、覚醒度を精度良く多段階で推定することは困難である。   Here, FIG. 6 is a graph showing an example of a change in the closed eye rate in the process in which the arousal level decreases with time. The solid line in the figure is the cumulative eye closure rate for every 30 seconds by accumulating all eye closure times, and the alternate long and short dash line in the figure is the cumulative eye closure time excluding the blinking time. The rate is calculated. As shown in the figure, the eye closure rate does not increase unilaterally as the degree of arousal decreases, but gradually increases while repeating a large increase / decrease. It is difficult to accurately estimate the degree in multiple stages.

これに対し、本実施形態では、上述のように覚醒度レベルに応じた算出方法を用いて判定値を算出するので、それぞれの覚醒度レベルにおいて判定精度を向上することができ、高い精度で多段階の覚醒度を推定することができる。   On the other hand, in the present embodiment, since the determination value is calculated using the calculation method according to the arousal level as described above, it is possible to improve the determination accuracy at each arousal level and to increase the accuracy with high accuracy. The awakening level of the stage can be estimated.

判定部135は、判定値算出部134が算出した判定値に基づいて、運転者の覚醒状態がいずれの覚醒度レベル(上記の(I)〜(IV))に属するかを判定する。この際、判定部135は、同一の覚醒度レベルにおいて、単一の判定値に基づいて当該覚醒度レベルの前期段階に属するか否かを判定し、複数の判定値に基づいて当該覚醒度レベルの後期段階に属するか否かを判定する。   Based on the determination value calculated by the determination value calculation unit 134, the determination unit 135 determines to which wakefulness level (above (I) to (IV)) the driver's wakefulness belongs. At this time, the determination unit 135 determines whether or not it belongs to the previous stage of the arousal level based on a single determination value at the same arousal level, and based on the plurality of determination values It is determined whether it belongs to the later stage.

次に、本実施形態における覚醒度推定装置1の処理について説明する。図7及び図8は本実施形態における覚醒度レベル推定装置の処理を示すフローチャート、図9は瞬き学習のサブルーチンを示すフローチャートである。   Next, the process of the arousal level estimation apparatus 1 in the present embodiment will be described. 7 and 8 are flowcharts showing the processing of the arousal level estimation apparatus in this embodiment, and FIG. 9 is a flowchart showing a blink learning subroutine.

覚醒度レベル推定装置1による処理が開始されると、先ず、図7のステップS101において、運転者毎に異なる平常時の瞬き時間の学習を実行する。   When the processing by the arousal level estimation device 1 is started, first, in step S101 in FIG. 7, learning of a normal blinking time that is different for each driver is executed.

ここで、図10A〜図12Bを参照しながら、瞬き時間の学習の必要性について説明する。図10A〜図11Bは動作者X及びYについて時間経過に伴って覚醒度が低下していく過程で計測した閉眼時間を一定時間で区分けし(A〜B秒:瞬き相当時間、C〜D秒、E〜F秒、…)、各区分の1分毎の出現度数をそれぞれ表したものである。   Here, the necessity of learning the blinking time will be described with reference to FIGS. 10A to 12B. FIG. 10A to FIG. 11B divide the eye closure time measured in the process of the arousal level decreasing with the passage of time for the operators X and Y by a certain time (A to B seconds: blink equivalent time, C to D seconds). , E to F seconds,...), And the frequency of appearance of each section per minute.

図10Aは動作者XのA〜B秒の閉眼の出現度数のみを表したものであり、図10Bは同じ動作者XのC秒以上の閉眼の出現度数を表したものである。図10Bに示すように、動作者Xの覚醒度が低下するに従って、やや遅い閉眼時間の出現が増加し、次第に長い閉眼が徐々に発生する傾向を確認することができる。   FIG. 10A shows only the frequency of appearance of the eyes of the operator X from A to B seconds, and FIG. 10B shows the frequency of appearance of the eyes of the same operator X for C seconds or more. As shown in FIG. 10B, as the awakening level of the operator X decreases, the appearance of a slightly late eye closing time increases, and it is possible to confirm a tendency that gradually longer eye closing occurs gradually.

一方、図11Aは、動作者YのA〜B秒の閉眼の出現度数のみを表したものであり、図11Bは同じ動作者YのC秒以上の閉眼の出現度数を表したものである。図11BのXI部に示すように、測定開始直後からやや遅い瞬きと考えられるC〜D[秒]の閉眼が数多く発生している。図10Bと図11Bを比較すると、動作者Yの平常時の瞬き時間の方が、動作者Xの平常時の瞬き時間よりも長く、平常時の瞬き時間に個人差があることが分かる。   On the other hand, FIG. 11A shows only the frequency of appearance of the eyes of the operator Y for A to B seconds, and FIG. 11B shows the frequency of appearance of the eyes of the same operator Y for C seconds or more. As shown in the XI part of FIG. 11B, many closed eyes of C to D [seconds] that are considered to be slightly late blinking immediately after the start of measurement are generated. Comparing FIG. 10B and FIG. 11B, it can be seen that the normal blink time of the operator Y is longer than the normal blink time of the operator X, and there is an individual difference in the normal blink time.

そこで、図11Bにおける測定開始直後の5分間(図11BのXI部)に出現したC〜D秒の時間長さが動作者Yの平常時の瞬き時間に含まれるように、B−C間の閾値をB’−C’に補正すると、動作者Yの時間経過に伴う閉眼時間の出現度数の変化は、図12A及び図12Bのようになる。なお、図12Aは動作者YのA〜B’秒の閉眼の出現度数のみを表したものであり、図12Bは同じ動作者YのC’以上の閉眼の出現度数を表したものである。   Therefore, between B and C so that the time length of C to D seconds appearing in 5 minutes (part XI in FIG. 11B) immediately after the start of measurement in FIG. 11B is included in the normal blink time of the operator Y. When the threshold is corrected to B′−C ′, the change in the appearance frequency of the closed eye time with the lapse of time of the operator Y is as shown in FIGS. 12A and 12B. Note that FIG. 12A shows only the appearance frequency of the eyes of the operator Y from A to B ′ seconds, and FIG. 12B shows the appearance frequency of the eyes C or more of the same operator Y.

図12Bから理解できるように、B−C間の閾値を変更することで、動作者Yの時間経過に伴う閉眼時間の出現度数の変化も、図10Bに示す動作者Xと同様の傾向を示すようになる。このような補正により、平常時の瞬き時間の個人差を吸収することができ、覚醒度を精度よく把握することができるようになる。   As can be understood from FIG. 12B, by changing the threshold value between B and C, the change in the appearance frequency of the eye-closing time with the lapse of time of the operator Y also shows the same tendency as the operator X shown in FIG. 10B. It becomes like this. By such correction, it is possible to absorb individual differences in the blinking time during normal times, and it is possible to accurately grasp the arousal level.

以下に、図7のステップS101(瞬き時間の学習)のサブルーチンについて、図9を参照しながら説明する。   Hereinafter, the subroutine of step S101 (learning of blinking time) in FIG. 7 will be described with reference to FIG.

図9のステップS201において、覚醒度レベル判定回路130が、特に図示しないタイマによって学習期間(第1の所定時間)の計時を開始し、ステップS202において学習期間が経過したか否かを判断する。なお、学習期間は、たとえば運転者が乗車した直後の5分間である。   In step S201 of FIG. 9, the arousal level determination circuit 130 starts measuring the learning period (first predetermined time) using a timer (not shown), and determines whether or not the learning period has elapsed in step S202. The learning period is, for example, 5 minutes immediately after the driver gets on.

ステップS202において学習期間が経過していないと判断した場合(ステップS202においてNO)には、ステップS203において、覚醒度レベル判定回路130は、閉眼時間計測回路120によって計測された閉眼計測時間を取り込む。   If it is determined in step S202 that the learning period has not elapsed (NO in step S202), in step S203, the arousal level determination circuit 130 captures the closed eye measurement time measured by the closed eye time measurement circuit 120.

次いで、ステップS204において、閉眼計測時間がa秒以下か否かを判断する。このa秒は、後述のb秒(ステップS207)及びc秒(ステップS212)よりも短い時間値であり(a<b,c)、このステップS204では、運転者の平常時の瞬きが比較的速いものであるか否かを判定している。   Next, in step S204, it is determined whether or not the closed eye measurement time is a second or less. The a seconds is a time value shorter than b seconds (step S207) and c seconds (step S212), which will be described later (a <b, c). In this step S204, the driver's normal blink is relatively small. It is determined whether or not it is fast.

ステップS204において閉眼計測時間がa秒以下であると判断した場合(ステップS204にてYES)には、ステップS205において通常閉眼時間が未設定であるか否かを判断する。   If it is determined in step S204 that the closed eye measurement time is a second or less (YES in step S204), it is determined in step S205 whether the normal closed eye time is not set.

ステップS205において通常閉眼時間が未設定であると判定した場合(ステップS206にてYES)には、ステップS206において、このa秒に対応したα秒を通常閉眼時間として設定し、その後にステップS202に戻る。   If it is determined in step S205 that the normal closing time has not been set (YES in step S206), in step S206, α seconds corresponding to the a seconds are set as the normal closing time, and then in step S202. Return.

一方、ステップS205において通常閉眼時間が既に設定されていると判定した場合(ステップS206にてNO)には、ステップS202に戻り、閉眼計測時間がa秒以下である限り、ステップS203〜ステップS205のループを繰り返す。   On the other hand, if it is determined in step S205 that the normal closed time has already been set (NO in step S206), the process returns to step S202, and as long as the closed eye measurement time is equal to or less than a second, steps S203 to S205 are performed. Repeat the loop.

たとえば上述の動作者Yのように平常時でもやや遅めの瞬きが混じる場合には、閉眼計測時間がa秒を超える。そこで、本実施形態では、閉眼計測時間がa秒より大きいと判断した場合(ステップS204にてNO)には、ステップS207において、閉眼計測時間がb秒以下か否かを判断する。このb秒は、後述のc秒(ステップS212)よりも短い時間値である(b<c)。   For example, when a slightly late blink is mixed even during normal times like the above-mentioned operator Y, the eye-closed measurement time exceeds a second. Therefore, in this embodiment, if it is determined that the closed eye measurement time is longer than a seconds (NO in step S204), it is determined in step S207 whether the closed eye measurement time is equal to or less than b seconds. This b seconds is a time value shorter than c seconds (step S212) described later (b <c).

ステップS207において閉眼計測時間がb秒以下であると判断した場合(ステップS207にてYES)には、a〜b秒の間の閉眼計測時間の出現回数をカウントアップし(ステップS208)、ステップS209において、当該出現回数が第1の所定回数よりも多いか否かを判断する。このように、やや遅い瞬きについては複数回の出現を条件とすることで、平常時の瞬きの誤判定を抑制することができる。なお、本実施形態におけるa〜b秒が、本発明における所定時間範囲の一例に相当し、本実施形態における第1の所定回数が、本発明における所定回数の一例に相当する。   If it is determined in step S207 that the closed eye measurement time is less than b seconds (YES in step S207), the number of appearances of the closed eye measurement time between a and b seconds is counted up (step S208), and step S209 is performed. In step S1, it is determined whether the number of appearances is greater than the first predetermined number. As described above, it is possible to suppress erroneous determination of blinking in a normal state by setting the appearance of multiple blinks as a condition. Note that a to b seconds in the present embodiment correspond to an example of a predetermined time range in the present invention, and the first predetermined number of times in the present embodiment corresponds to an example of a predetermined number of times in the present invention.

ステップS209において出現回数が第1の所定回数よりも多いと判断した場合(ステップS209にてYES)、さらに、ステップS210において通常閉眼時間が未設定又はα秒に設定されているか否かを判断する。そして、通常閉眼時間が未設定であるか又はα秒に設定されている場合(ステップS210にてYES)には、ステップS211において、b秒に対応したβ秒を通常閉眼時間として設定し、その後ステップS202に戻る。   If it is determined in step S209 that the number of appearances is greater than the first predetermined number (YES in step S209), it is further determined in step S210 whether the normal eye-closing time is not set or is set to α seconds. . If the normal eye-closing time is not set or is set to α seconds (YES in step S210), β seconds corresponding to b seconds are set as the normal eye-closing time in step S211, and thereafter The process returns to step S202.

一方、a秒〜b秒の間の閉眼計測時間の出現回数が第1の所定回数以下である場合(ステップS209にてNO)や、通常閉眼時間としてβ秒やγ秒(後述)が設定されている場合(ステップS210にてNO)には、通常閉眼時間をβ秒に設定せずに、ステップS202に戻る。   On the other hand, when the number of appearances of the closed eye measurement time between a seconds and b seconds is equal to or less than the first predetermined number (NO in step S209), β seconds and γ seconds (described later) are set as the normal eye closure time. If it is determined (NO in step S210), the normal eye-closing time is not set to β seconds, and the process returns to step S202.

たとえば上述の動作者Yよりも平常時の瞬きが遅い場合には、閉眼計測時間がb秒を超える。そこで、本実施形態では、閉眼計測時間がb秒より大きいと判断した場合(ステップS207にてNO)には、ステップS212において閉眼計測時間がc秒以下か否かを判定する。このc秒は、通常の瞬き時間の個人差を十分に考慮した最大値に設定されており、仮にc秒よりも大きな閉眼計測時間が出現したとしても、本実施形態における瞬き学習では特に処理をしない(ステップS212にてNO)。   For example, when blinking during normal times is slower than the above-described operator Y, the eye-closed measurement time exceeds b seconds. Therefore, in this embodiment, when it is determined that the closed eye measurement time is longer than b seconds (NO in step S207), it is determined in step S212 whether the closed eye measurement time is c seconds or less. This c second is set to a maximum value that takes into account individual differences in the normal blink time, and even if a closed eye measurement time larger than c seconds appears, the blink learning in this embodiment is particularly processed. No (NO in step S212).

ステップS212において閉眼計測時間がc秒以下であると判断した場合(ステップS212にてYES)には、b秒〜c秒の間の閉眼計測時間の出現回数をカウントアップし(ステップS213)、ステップS214において、当該出現回数が第2の所定回数よりも多いか否かを判断する。このように、遅い瞬きについては複数回の出現を条件とすることで、平常時の瞬きの誤判定を抑制することができる。なお、本実施形態におけるb〜c秒が、本発明における所定時間範囲の一例に相当し、本実施形態における第2の所定回数が、本発明における所定回数の一例に相当する。   If it is determined in step S212 that the closed eye measurement time is equal to or shorter than c seconds (YES in step S212), the number of appearances of the closed eye measurement time between b seconds and c seconds is counted up (step S213). In S214, it is determined whether or not the number of appearances is greater than a second predetermined number. As described above, an erroneous determination of blinking in a normal state can be suppressed by setting the appearance of multiple blinks as a condition. Note that b to c seconds in the present embodiment correspond to an example of the predetermined time range in the present invention, and the second predetermined number of times in the present embodiment corresponds to an example of the predetermined number of times in the present invention.

また、一般的に、瞬き時間が遅くなる程、該当する運転者が減少するので、ステップS214における第2の所定回数は、上述のステップS209における第1の所定回数も多く設定されている。これにより、平常時の瞬きの誤判定を更に抑制することができる。   In general, as the blinking time is delayed, the number of corresponding drivers decreases. Therefore, the second predetermined number in step S214 is set to be larger than the first predetermined number in step S209 described above. Thereby, the misjudgment of the blink in normal time can further be suppressed.

ステップS214においてb秒〜c秒の間の閉眼計測時間の出現回数が第2の所定回数よりも多いと判断した場合(ステップS214にてYES)には、ステップS215において、c秒に対応したγ秒を通常閉眼時間として設定し、その後にステップS202に戻る。   If it is determined in step S214 that the number of appearances of the eye-closed measurement time between b seconds and c seconds is greater than the second predetermined number (YES in step S214), γ corresponding to c seconds is determined in step S215. Second is set as the normal eye-closing time, and then the process returns to step S202.

一方、ステップS214においてb秒〜c秒の間の閉眼計測時間の出現回数が第2の所定回数以下であると判断した場合(ステップS214にてNO)には、通常閉眼時間をγ秒に設定することなく、ステップS202に戻る。   On the other hand, when it is determined in step S214 that the number of appearances of the eye-closed measurement time between b seconds and c seconds is equal to or less than the second predetermined number (NO in step S214), the normal eye-close time is set to γ seconds. Without returning, step S202 is returned to.

この図9に示すサブルーチンを繰り返す中で、ステップS202において学習時間の経過が判定されると(ステップS202にてYES)、ステップS216において、ステップS206,S211又はS215で設定された通常設定時間を確定し、瞬き学習のサブルーチンを終了する。なお、既に運転者の瞬き時間を学習したことがある場合には、図9に示す瞬き学習(すなわち図7のステップS101)を省略してもよい。   If it is determined in step S202 that the learning time has elapsed while repeating the subroutine shown in FIG. 9 (YES in step S202), the normal set time set in step S206, S211 or S215 is determined in step S216. Then, the blink learning subroutine is completed. If the driver's blink time has already been learned, the blink learning shown in FIG. 9 (that is, step S101 in FIG. 7) may be omitted.

覚醒度レベル推定回路130の範囲規定部132は、図5に示すような第1及び第2の閉眼時間範囲R1,R2を規定し、以上のように設定された通常閉眼時間を第1の閉眼時間範囲R1から除外して、第1の閉眼時間範囲R1の下限値を決定する。   The range defining unit 132 of the arousal level estimation circuit 130 defines the first and second closed eye time ranges R1 and R2 as shown in FIG. 5, and sets the normal closed time set as described above to the first closed eye. Excluding from the time range R1, the lower limit value of the first eye-closing time range R1 is determined.

図7に戻り、瞬き学習が完了したら、ステップS102において、覚醒度レベル判定回路130は、特に図示しないタイマによって判定期間(第2の所定時間)の計時を開始し、ステップ103において判定期間が経過したか否かを判断する。判定期間は2分以下であり、好ましくは30秒〜1分である。   Returning to FIG. 7, when the blink learning is completed, in step S102, the arousal level determination circuit 130 starts measuring the determination period (second predetermined time) by a timer (not shown), and the determination period elapses in step 103. Determine whether or not. The determination period is 2 minutes or less, preferably 30 seconds to 1 minute.

ここで、図13A〜図18を参照しながら、判定期間の長さの設定理由について説明する。図13A〜図18は同一の閉眼出現度数データを異なる判定期間毎にカウントした例を示すグラフである。各図における判定期間は、図13A及び図13Bが30秒、図14が1分、図15が2分、図16が5分、図17が10分、及び、図18が15分である。なお、図14〜図18では、平常時の瞬き時間(A〜B秒)の出現度数は省略しており、平常時の瞬きよりも長い閉眼時間の出現度数のみを図示している。   Here, the reason for setting the length of the determination period will be described with reference to FIGS. 13A to 18. FIG. 13A to FIG. 18 are graphs showing an example in which the same closed eye appearance frequency data is counted for different determination periods. 13A and 13B are 30 seconds, FIG. 14 is 1 minute, FIG. 15 is 2 minutes, FIG. 16 is 5 minutes, FIG. 17 is 10 minutes, and FIG. 18 is 15 minutes. In FIGS. 14 to 18, the appearance frequency of the normal blink time (A to B seconds) is omitted, and only the appearance frequency of the eye closure time longer than the normal blink is illustrated.

図13A〜図18に示すように、判定期間を長くするほど、覚醒度低下と長い閉眼時間の増加との相関関係を把握し易くなるが、その反面、判定期間を長くすると覚醒度の推定のタイミングが遅くなるという問題がある。そこで、本実施形態では、早期に覚醒度を推定するために、上述のとおり、判定期間を2分以下、好ましくは30秒〜1分に設定している。   As shown in FIGS. 13A to 18, the longer the determination period, the easier it is to grasp the correlation between the decrease in wakefulness and the longer increase in eye-closing time. There is a problem that the timing is delayed. Therefore, in this embodiment, in order to estimate the arousal level at an early stage, as described above, the determination period is set to 2 minutes or less, preferably 30 seconds to 1 minute.

図7に戻り、ステップS103において判定期間を経過していないと判断した場合(ステップS103にてNO)には、ステップS104において、覚醒度レベル判定回路130は、閉眼時間計測回路120によって計測された閉眼計測時間を取り込む。   Returning to FIG. 7, when it is determined in step S103 that the determination period has not elapsed (NO in step S103), the arousal level determination circuit 130 is measured by the eye-closing time measurement circuit 120 in step S104. Capture the closed eye measurement time.

次いで、ステップS105において、閉眼計測時間が第1の閉眼時間範囲R1(C〜F秒)に属するか否かを判断する。このステップS105において、閉眼計測時間が第1の閉眼時間範囲R1に属しないと判断した場合(ステップS105にてNO)には、ステップS108に進む。   Next, in step S105, it is determined whether or not the closed eye measurement time belongs to the first closed eye time range R1 (C to F seconds). If it is determined in step S105 that the closed eye measurement time does not belong to the first closed eye time range R1 (NO in step S105), the process proceeds to step S108.

一方、ステップS105において、閉眼計測時間が第1の閉眼時間範囲R1に属すると判断した場合(ステップS105にてYES)には、ステップS106において、第1の覚醒度レベルに対応した第1の判定値を、閉眼計測時間に基づいて算出する。このステップS106では、判定期間内に発生する閉眼計測時間の中で第1の閉眼時間範囲R1に属するものを累積することで第1の判定値を算出する。   On the other hand, if it is determined in step S105 that the closed eye measurement time belongs to the first closed eye time range R1 (YES in step S105), the first determination corresponding to the first arousal level is performed in step S106. The value is calculated based on the closed eye measurement time. In step S106, the first determination value is calculated by accumulating the eye closure measurement times that occur within the determination period and that belong to the first eye closure time range R1.

覚醒度の低下度合が小さい時は、図14で示すように、やや遅い閉眼時間であるC〜F秒から発生し始める。そこで、本実施形態では、覚醒度の低下度合が小さい時は、C〜F秒の閉眼時間だけを累積対象としているので、G秒以上の長い閉眼の影響を受けることがなく、推定精度を高めることができる。   When the degree of decrease in the arousal level is small, as shown in FIG. 14, it starts to occur from C to F seconds, which is a slightly late eye closing time. Therefore, in the present embodiment, when the degree of decrease in the arousal level is small, only the eye closure time of C to F seconds is an accumulation target, so that the estimation accuracy is improved without being affected by a long eye closure of G seconds or more. be able to.

なお、本実施形態では、上記のとおり長い閉眼時間の影響を受けることがないので、図19のXIXA部及びXIXB部に示すように、出現度数よりも閉眼時間の累積値を用いて閉眼率として扱った方が、感度の高い推定を行うことができる。なお、図19は、閉眼時間を出現度数で表した場合と閉眼率で表した場合とを比較するためのグラフであり、図19(a)は閉眼時間を出現度数で表したグラフであり、図19(b)は図19(a)と同一データを閉眼率で表したグラフである。   In the present embodiment, since it is not affected by the long eye-closing time as described above, as shown in the XIXA part and the XIXB part of FIG. 19, the closed eye rate is calculated using the cumulative value of the eye-closing time rather than the appearance frequency. It is possible to perform estimation with higher sensitivity when handled. FIG. 19 is a graph for comparing the case where the closed eye time is expressed with the appearance frequency and the case where the closed eye time is expressed with the closed eye rate, and FIG. 19A is a graph where the closed eye time is expressed with the appearance frequency. FIG. 19B is a graph showing the same data as FIG. 19A in terms of the closed eye rate.

次いで、ステップS107において、ステップS106で算出した第1の判定値をメモリ(不図示)に記憶する。   Next, in step S107, the first determination value calculated in step S106 is stored in a memory (not shown).

次いで、ステップS108において、閉眼計測時間が第2の閉眼時間範囲R2(E秒以上)に属するか否かを判断する。このステップS108において、閉眼計測時間が第2の閉眼時間範囲R2に属しないと判断した場合(ステップS108にてNO)には、ステップS103に戻る。   Next, in step S108, it is determined whether or not the closed eye measurement time belongs to the second closed eye time range R2 (E seconds or more). If it is determined in step S108 that the closed eye measurement time does not belong to the second closed eye time range R2 (NO in step S108), the process returns to step S103.

一方、ステップS108において、閉眼計測時間が第2の閉眼時間範囲R2に属すると判断した場合(ステップS108にてYES)には、ステップS109において、第2の覚醒度レベルに対応した第2の判定値を、閉眼計測時間に基づいて算出する。   On the other hand, if it is determined in step S108 that the closed eye measurement time belongs to the second closed eye time range R2 (YES in step S108), the second determination corresponding to the second arousal level is performed in step S109. The value is calculated based on the closed eye measurement time.

このステップS109では、判定期間内に発生する閉眼計測時間の中で第2の閉眼時間範囲R2に属するものを下記の表1のように一定時間で区分けし、各区分の時間長さに応じて重み付けされた値に各閉眼計測時間をそれぞれ置換し、当該置換値の累積値を算出することで、第2の判定値を算出する。   In this step S109, among the closed eye measurement times that occur within the determination period, those belonging to the second closed eye time range R2 are divided into fixed times as shown in Table 1 below, and according to the time length of each division. The second determination value is calculated by substituting each weighted measurement time with the weighted value and calculating the cumulative value of the replacement value.

Figure 0005262819
Figure 0005262819

上記の表1では、各閉眼時間の区分の代表閉眼時間を便宜的に0.4〜1.2秒及び∞と設定し、1秒の閉眼を基準として、その基準よりも閉眼時間が長い区分(表1において“M〜N”区分及び“O〜”区分)については、実際の閉眼計測時間よりも置換後の値を長く設定している。一方、基準よりも閉眼時間が短い区分(表1において“E〜F”区分、“G〜H”区分、及び“I〜J”区分)については、実際の閉眼計測時間よりも置換後の値を短く設定している。なお、一般的に運転者が眠気と葛藤しているぐらいの覚醒状態になると1秒程度の閉眼が頻出するため、本実施形態では上記の基準を1秒と設定している。本実施形態における1秒の閉眼が、本発明における第3の所定時間の一例に相当するが、第3の所定時間は1秒に特に限定されない。   In Table 1 above, representative eye closure times for each eye closure time category are set to 0.4 to 1.2 seconds and ∞ for convenience, and the eye closure time is longer than the standard with 1 second eye closure as a reference. (In Table 1, “M to N” category and “O to” category), the value after replacement is set longer than the actual closed eye measurement time. On the other hand, for the sections with shorter eye closure time than the reference ("E to F" section, "G to H" section, and "I to J" section in Table 1), values after replacement than the actual closed eye measurement time Is set short. In general, when the driver is awake enough to struggle with drowsiness, the eyes are closed for about 1 second. Therefore, in this embodiment, the above standard is set to 1 second. The 1-second closed eye in the present embodiment corresponds to an example of a third predetermined time in the present invention, but the third predetermined time is not particularly limited to 1 second.

このように、閉眼時間が長い区分については、実測値よりも置換値を短くすることで、下記の表2に示すような眼の動きを閉眼と誤判定した場合の影響を極力小さくすることができる。また、閉眼時間が短い区分については、実測値よりも置換値を長くすることで、検出感度を高めることができる。   As described above, for a section with a long eye closing time, the effect of erroneously determining that the eye movement as shown in Table 2 below is closed can be reduced as much as possible by shortening the replacement value from the actually measured value. it can. In addition, for sections with a short eye closure time, the detection sensitivity can be increased by making the replacement value longer than the actual measurement value.

Figure 0005262819
Figure 0005262819

また、一般的に、運転者が覚醒状態を下げてはいけないという意識の高い状況下では、1回の非常に長い閉眼が出現するよりも、やや長めの閉眼が頻出する。そこで、本実施形態では、上述のように実測値を置換値に変換することで、ノイズとなる長い閉眼の影響を極力小さくした上で、頻出するやや長めの閉眼を検出し易くなっている。   In general, a slightly longer closed eye appears more frequently than one very long closed eye appears in a situation where the driver is not conscious of lowering the arousal state. Thus, in the present embodiment, by converting the actual measurement value to the replacement value as described above, it is easy to detect a slightly longer closed eye that frequently appears while minimizing the influence of a long eye that becomes noise.

たとえば、図20(a)〜(c)はいずれも同一の閉眼時間データに基づくグラフであり、図20(a)は区分毎の単なる出現度数で表したグラフであり、図20(b)は閉眼時間を累積して算出した閉眼率で表したグラフであり、図20(c)は本例における上述の置換値で表したグラフである。図20(a)〜(c)を比較すると、ノイズとなる長い閉眼の影響を極力小さくした上で、頻出するやや長い閉眼を最も検出し易いのは、本実施形態の算出方法であることが分かる。   For example, FIGS. 20A to 20C are all graphs based on the same eye-closing time data, FIG. 20A is a graph simply representing the frequency of appearance for each category, and FIG. FIG. 20C is a graph represented by the above-described replacement value in this example. FIG. 20C is a graph representing the closed eye rate calculated by accumulating the eye closure time. When comparing FIGS. 20A to 20C, it is the calculation method of the present embodiment that makes it easy to detect a slightly long closed eye that frequently appears while minimizing the influence of a long closed eye that causes noise. I understand.

図7に戻り、ステップS109での第2の判定値の算出が完了したら、ステップS1110において、当該第2の判定値をメモリに記憶する。   Returning to FIG. 7, when the calculation of the second determination value in step S109 is completed, in step S1110, the second determination value is stored in the memory.

以上のステップS103〜S110を判定期間が経過するまで繰り返し、判定期間を経過したら(ステップS103にてYES)、ステップS111に進んで、図21に示すように、メモリ内における最新判定期間の第1及び第2の判定値を、今回の判定期間で算出した第1の判定値と第2の判定値で更新する。なお、図21はステップS111とS117における処理を説明するための概念図である。   The above steps S103 to S110 are repeated until the determination period elapses. When the determination period elapses (YES in step S103), the process proceeds to step S111, and as shown in FIG. The second determination value is updated with the first determination value and the second determination value calculated in the current determination period. FIG. 21 is a conceptual diagram for explaining the processing in steps S111 and S117.

次いで、図8のステップS112において、最新の単一の判定期間において算出された第1の判定値が第1の閾値TH1よりも大きいか否かを判断する。図22に示すように、ステップS112で第1の判定値TH1が第1の閾値TH1よりも大きいと判断した場合(ステップS112にてYES)には、ステップS113において、運転者の覚醒度が第1の覚醒度レベル(覚醒度低下度合“小”)の前期段階に属すると判定し、ステップS113に進む。一方、ステップS112で第1の判定が第1の閾値TH1以下であると判断した場合(ステップS112でNO)には、ステップS113の判定を行わずにステップS114に進む。なお、図22はステップS112及びS118における処理を説明するためのグラフである。   Next, in step S112 in FIG. 8, it is determined whether or not the first determination value calculated in the latest single determination period is greater than the first threshold value TH1. As shown in FIG. 22, when it is determined in step S112 that first determination value TH1 is larger than first threshold value TH1 (YES in step S112), in step S113, the driver's arousal level is It determines with belonging to the first stage of 1 arousal level (awakening level fall degree "small"), and progresses to step S113. On the other hand, if it is determined in step S112 that the first determination is less than or equal to the first threshold TH1 (NO in step S112), the process proceeds to step S114 without performing the determination in step S113. FIG. 22 is a graph for explaining the processing in steps S112 and S118.

ステップS114では、最新の単一の判定期間において算出された第2の判定値が第2の閾値TH2よりも大きいか否かを判断する。図23に示すように、ステップS114で第2の判定値が第2の閾値TH2よりも大きいと判断した場合(ステップS114にてYES)には、ステップS115において、運転者の覚醒度が第2の覚醒度レベル(覚醒度レベル“大”)の前期段階に属すると判定し、ステップS116に進む。一方、ステップS114で第2の判定値が第2の閾値TH2以下であると判断した場合(ステップS114にてNO)には、ステップS115の判定を行わずにステップS116に進む。なお、図23はステップS114及びS120における処理を説明するためのグラフである。   In step S114, it is determined whether or not the second determination value calculated in the latest single determination period is greater than the second threshold value TH2. As shown in FIG. 23, when it is determined in step S114 that the second determination value is larger than second threshold value TH2 (YES in step S114), in step S115, the driver's arousal level is second. Is determined to belong to the first stage of the awakening level (awakening level “high”), and the process proceeds to step S116. On the other hand, if it is determined in step S114 that the second determination value is equal to or smaller than second threshold value TH2 (NO in step S114), the process proceeds to step S116 without performing the determination in step S115. FIG. 23 is a graph for explaining the processing in steps S114 and S120.

なお、ステップS112及びS114では、図6に示すように覚醒度合の低下に伴って閉眼率が大きく増減を繰り返すので、単一の判定期間における判定値を用いて運転者の覚醒度を判定している。   In steps S112 and S114, as shown in FIG. 6, the eye-closed rate repeatedly increases and decreases as the degree of arousal decreases, so the driver's arousal level is determined using the determination value in a single determination period. Yes.

図8のステップS116では、図21に示すように、所定数の判定期間(本例では直近の3つの判定期間)に亘る第1及び第2の判定値がメモリに記憶されているか否かを判断する。所定数の判定値が記憶されていない場合(ステップS116にてNO)には、所定数の判定値が記憶されるまで図7のステップS102〜S110の処理を繰り返す(ステップS124)。   In step S116 of FIG. 8, as shown in FIG. 21, it is determined whether or not the first and second determination values over a predetermined number of determination periods (the three most recent determination periods in this example) are stored in the memory. to decide. If the predetermined number of determination values is not stored (NO in step S116), the processing of steps S102 to S110 in FIG. 7 is repeated until the predetermined number of determination values is stored (step S124).

一方、ステップS116において、所定数の判定値がメモリに記憶されていると判断された場合(ステップS116にてYES)には、ステップS117において、図21に示すように、3つの判定期間の中で時系列的に最古の判定期間の判定値を最新の判定値で更新する。なお、このステップS117に初めて入った場合にはこの更新は行わない。   On the other hand, when it is determined in step S116 that a predetermined number of determination values are stored in the memory (YES in step S116), in step S117, as shown in FIG. In chronologically, the judgment value of the oldest judgment period is updated with the latest judgment value. In addition, when this step S117 is entered for the first time, this update is not performed.

次いで、ステップS118において、所定数の判定期間に亘る第1の判定値を第3の閾値TH3とそれぞれ比較する。図22に示すように、全ての判定期間において第1の判定値が第3の閾値TH3よりも大きい場合(ステップS118にてYES)には、ステップS119において、運転者の覚醒度が第2の覚醒度レベル(覚醒度低下度合“小”)の後期段階に属すると判定し、ステップS120に進む。   Next, in step S118, the first determination value over a predetermined number of determination periods is compared with the third threshold value TH3. As shown in FIG. 22, when the first determination value is larger than the third threshold value TH3 in all determination periods (YES in step S118), in step S119, the driver's arousal level is the second value. It is determined that it belongs to the later stage of the arousal level (awakening level lowering degree “small”), and the process proceeds to step S120.

一方、ステップS118において、一つの判定期間の第1の判定値でも第3の閾値TH3以下であると判断した場合(ステップS118にてNO)には、ステップS119の判定を行わずにステップS120に進む。   On the other hand, if it is determined in step S118 that the first determination value in one determination period is not more than the third threshold value TH3 (NO in step S118), the determination in step S119 is not performed, and the process proceeds to step S120. move on.

ステップS120では、所定数の判定期間に亘って第2の判定値を第4の閾値TH4とそれぞれ比較する。図23に示すように、全ての判定期間において第2の判定値が第4の閾値TH4よりも大きい場合(ステップS120にてYES)には、ステップS121において、運転者の覚醒度が第2の覚醒度レベル(覚醒度低下度合“大”)の後期段階に属すると判定し、ステップS122に進む。   In step S120, the second determination value is compared with the fourth threshold value TH4 over a predetermined number of determination periods. As shown in FIG. 23, when the second determination value is larger than fourth threshold value TH4 in all determination periods (YES in step S120), in step S121, the driver's arousal level is the second threshold value. It is determined that it belongs to the later stage of the arousal level (awakening level lowering degree “high”), and the process proceeds to step S122.

一方、ステップS120において、一つの判定期間の第2の判定値でも第4の閾値TH4以下であると判断した場合(ステップS120にてNO)には、ステップS121の判定を行わずにステップS122に進む。   On the other hand, if it is determined in step S120 that the second determination value in one determination period is not more than the fourth threshold value TH4 (NO in step S120), the determination in step S121 is not performed and the process proceeds to step S122. move on.

なお、ステップS118及びS120では、一般的に運転者の覚醒度の低下に伴って瞬間的に増加した閉眼が継続的になるので、複数の判定期間における判定値を用いて運転者の覚醒度を判定している。   Note that in steps S118 and S120, the closed eyes that have increased instantaneously with a decrease in the driver's arousal level generally become continuous. Therefore, the driver's arousal level is determined using determination values in a plurality of determination periods. Judgment.

次いで、ステップS122において、いずれかの覚醒度レベルが判定されているか否かを判断する。ステップS122で覚醒度レベルが判定されていると判断した場合(ステップS122にてYES)には、ステップS123において、既に判定されている覚醒度レベルの中で覚醒度の最も低いものを運転者の現状の覚醒度レベルとして決定する。つまり、ステップS122及びS123では、所定数の判定期間に亘る判定値が記憶されるまでは、第1の覚醒度レベルの前期段階又は第2の覚醒度レベルの前期段階の2つの覚醒度レベルから運転者の現状の覚醒度レベルを選択し、所定数の判定期間に亘る判定値が記憶されたら、上記の(I)〜(IV)の4つの覚醒度レベルから現状の覚醒度レベルを選択する。   Next, in step S122, it is determined whether any arousal level has been determined. If it is determined in step S122 that the arousal level has been determined (YES in step S122), in step S123, the lowest arousal level already determined in step S123 is determined by the driver. It is determined as the current arousal level. That is, in steps S122 and S123, from the two arousal levels of the first stage of the first arousal level or the first stage of the second arousal level until the judgment values for the predetermined number of judgment periods are stored. When the driver's current arousal level is selected and the determination values for a predetermined number of determination periods are stored, the current arousal level is selected from the four arousal levels (I) to (IV) above. .

覚醒度推定装置1は、以上に説明したステップS103〜ステップS123を繰り返し、たとえば音声等を介して覚醒度レベルに応じた対処を運転者に対して実行する。   The arousal level estimation apparatus 1 repeats steps S103 to S123 described above, and executes a countermeasure corresponding to the arousal level, for example, via voice or the like.

以上のように、本実施形態では、下記の表3に示すように、覚醒度レベルに応じて閉眼時間範囲R1,R2を規定すると共に、覚醒度レベルに応じた算出方法を用いて第1及び第2の判定値を算出するので、それぞれの覚醒度レベルにおいて判定精度を向上することができ、高い精度で多段階の覚醒度を推定することができる。   As described above, in this embodiment, as shown in Table 3 below, the eye-closing time ranges R1 and R2 are defined according to the arousal level, and the first and the second methods are calculated using the calculation method according to the arousal level. Since the second determination value is calculated, the determination accuracy can be improved at each arousal level, and the multi-level arousal level can be estimated with high accuracy.

Figure 0005262819
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また、本実施形態では、平常時の瞬き時間(通常閉眼時間)を閉眼時間範囲R1,R2から除外するので、個人差による影響を低減することができる。   In the present embodiment, the blinking time during normal times (normal eye closing time) is excluded from the eye closing time ranges R1 and R2, so that the influence of individual differences can be reduced.

また、本実施形態では、平常時の瞬き時間を設定する際に、閉眼時間が長くなる程出現回数を多く要求しているので、瞬き学習の精度を向上することができる。   Further, in the present embodiment, when setting the normal blink time, the number of appearances is increased as the eye-closing time becomes longer, so that the accuracy of the blink learning can be improved.

また、本実施形態では、覚醒度レベルの対応する覚醒度が高いほど、そのレベルに対応した閉眼時間範囲を短い閉眼時間で構成し、覚醒度レベルの対応する覚醒度が低いほど、そのレベルに対応した閉眼時間範囲を長い閉眼時間で構成しているので、高い精度で多段階の覚醒度推定を行うことができる。   In this embodiment, the higher the arousal level corresponding to the arousal level, the shorter the closed eye time range corresponding to that level, and the lower the corresponding arousal level, Since the corresponding eye-closing time range is composed of long eye-closing times, multi-stage wakefulness estimation can be performed with high accuracy.

また、本実施形態では、第1の閉眼時間範囲R1の上限値を第2の閉眼時間範囲R2の下限値より大きく設定しており、第1の閉眼時間範囲R1と第2の閉眼時間範囲R2とが部分的に重複しているので、更に高い精度で多段階の覚醒度推定を行うことができる。   In the present embodiment, the upper limit value of the first eye closing time range R1 is set to be larger than the lower limit value of the second eye closing time range R2, and the first eye closing time range R1 and the second eye closing time range R2 are set. Are partially overlapped, so multistage arousal level estimation can be performed with higher accuracy.

また、本実施形態では、第1の閉眼時間範囲R1に分類された閉眼計測時間の累積値を求めたり、第2の閉眼時間範囲R2に分類された閉眼計測時間を、時間長さに応じて重み付けをした値に置換し、当該置換値の累積値を求めることで、それぞれの覚醒度レベルに応じた判定値を算出するので、高い精度で多段階の覚醒度推定を行うことができる。   In the present embodiment, the cumulative value of the closed eye measurement time classified into the first closed eye time range R1 is obtained, or the closed eye measurement time classified into the second closed eye time range R2 is determined according to the time length. By substituting the weighted values and obtaining the cumulative value of the replacement values, the determination value corresponding to each arousal level is calculated, so that multistage arousal level estimation can be performed with high accuracy.

また、本実施形態では、閉眼計測時間が特定の閉眼時間(第3の所定時間)よりも短い場合には、置換後の閉眼時間を置換前の閉眼時間よりも長くし、閉眼計測時間が特定の閉眼時間よりも長い場合には、置換後の閉眼時間を置換前の閉眼時間よりも短くするので、開閉眼誤判定のノイズに対するロバスト性を向上させることができる。   In this embodiment, when the closed eye measurement time is shorter than the specific closed eye time (third predetermined time), the closed eye time after replacement is made longer than the closed eye time before replacement, and the closed eye measurement time is specified. When the eye closing time is longer than the eye closing time after the replacement, the eye closing time after the replacement is made shorter than the eye closing time before the replacement, so that it is possible to improve the robustness against noise of erroneous determination of the opening and closing eyes.

また、本実施形態では、判定期間(第2の所定時間)を2分以下としているので、早期に覚醒度を推定することができる。   Moreover, in this embodiment, since the determination period (second predetermined time) is 2 minutes or less, the arousal level can be estimated early.

また、本実施形態では、運転者の覚醒度の低下度合に応じた数の判定値に基づいて、運転者の覚醒度が同一の覚醒度レベルにおいて前期段階又は後期段階の何れかに属するかを判定するので、高い精度で多段階の覚醒度推定を行うことができる。   Further, in the present embodiment, based on the number of determination values corresponding to the degree of decrease in the driver's arousal level, whether the driver's arousal level belongs to the early stage or the late stage at the same arousal level. Since the determination is made, multistage arousal level estimation can be performed with high accuracy.

<第2実施形態>
図24は本実施形態における覚醒度レベル推定装置1’の全体構成を示すブロック図である。
Second Embodiment
FIG. 24 is a block diagram showing the overall configuration of the arousal level estimation device 1 ′ in the present embodiment.

本実施形態では、図24に示すように、欠伸検出回路140を備えている点で第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、第2実施形態について第1実施形態との相違点のみを説明し、第1実施形態と同様の構成である部分については同一符号を付して説明を省略する。   As shown in FIG. 24, the present embodiment is different from the first embodiment in that it includes a missing extension detection circuit 140, but the other configurations are the same as those of the first embodiment. Hereinafter, only differences between the second embodiment and the first embodiment will be described, and portions having the same configuration as the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

本実施形態における欠伸検出回路140は、画像処理回路112によって運転者の顔画像から抽出された口の形状の縦横比を算出し、この縦横比が第5の閾値TH5を超えた場合に運転者が欠伸をしていると判定する。なお、第5の閾値TH5には、大きく口を開く欠伸の特徴に基づいて、通常の会話ではありえない口の縦横比が設定されている。   The lack detection circuit 140 according to the present embodiment calculates the aspect ratio of the mouth shape extracted from the driver's face image by the image processing circuit 112, and when the aspect ratio exceeds the fifth threshold value TH5, the driver Is determined to be missing. The fifth threshold value TH5 is set to an aspect ratio of the mouth that cannot be a normal conversation, based on the feature of stretch that opens the mouth greatly.

本実施形態における覚醒度レベル判定装置1’は、第1実施形態において図7〜図9を参照しながら説明した処理に加えて、欠伸検出回路140を用いて、以下の2つの処理を実行する。   In addition to the processing described with reference to FIGS. 7 to 9 in the first embodiment, the wakefulness level determination device 1 ′ according to the present embodiment performs the following two processes using the lack detection circuit 140. .

欠伸は、覚醒度の低下に対する運転者の防御反応に起因する現象であり、図25のXXV部に示すように所定の時間帯に集中して発生する傾向がある。この欠伸の際には、図26のXXVI部に示すように、口を大きく開く動作に伴って眼が細くなるため、図25のXXV部に示すように、長い閉眼として誤判定されるおそれがある。なお、図25は欠伸による開閉眼誤判定の一例を示すグラフ、図26は欠伸における口の縦横比と眼の開閉との同期性の一例を示すグラフである。   Absence is a phenomenon caused by the driver's defense response to a decrease in arousal level, and tends to occur in a concentrated manner in a predetermined time zone as shown in the XXV part of FIG. In this extension, as shown in the XXVI part of FIG. 26, the eyes become narrower as the mouth is greatly opened, so there is a possibility that the eye is erroneously determined as a long closed eye as shown in the XXV part of FIG. is there. FIG. 25 is a graph showing an example of erroneous determination of open / closed eyes due to extension, and FIG. 26 is a graph showing an example of synchrony between the aspect ratio of the mouth and the opening / closing of the eyes in extension.

そこで、本実施形態では、欠伸検出回路140を用いた第1の処理として、欠伸検出後の一定期間を覚醒度レベルの判定対象から除外する処理を行う。図27は本実施形態における覚醒度推定装置1’による第1の処理を示すフローチャートである。   Therefore, in the present embodiment, as a first process using the absence detection circuit 140, a process of excluding a certain period after detection of the absence from the awakening level determination target is performed. FIG. 27 is a flowchart showing a first process performed by the arousal level estimation apparatus 1 ′ according to this embodiment.

この第1の処理では、図27に示すように、先ず、ステップS301において運転者の口の縦横比を算出し、次いでステップS302においてその縦横比を第5の閾値TH5と比較する。   In the first process, as shown in FIG. 27, first, in step S301, the aspect ratio of the driver's mouth is calculated, and then in step S302, the aspect ratio is compared with the fifth threshold value TH5.

ステップS302において縦横比が第5の閾値TH5よりも大きい場合(ステップS302にてYES)には、図28に示すように、縦横比が第5の閾値TH5を超えたのを起点として一定の長さの期間を覚醒度レベルの判定対象から除外する。なお、図28は本実施形態における除外期間の設定方法を説明するためのグラフである。   If the aspect ratio is larger than the fifth threshold value TH5 in step S302 (YES in step S302), as shown in FIG. 28, a fixed length is set starting from the aspect ratio exceeding the fifth threshold value TH5. This period is excluded from the awakening level determination target. FIG. 28 is a graph for explaining the setting method of the exclusion period in this embodiment.

また、一般的に、欠伸は一定周期で何度も繰り返す傾向があると共に、欠伸の後に所定時間を経過してから覚醒度が大きく低下する傾向がある。このような欠伸の特性に鑑みて、本実施形態では、欠伸検出回路140を用いた第2の処理として、欠伸の出現頻度が多くなったら所定時間に亘って第2の閾値TH2(図8のステップS114参照)と第4の閾値TH4(図8のステップS120参照)を低下させて、判定感度を高める処理を行う。   In general, the failure tends to be repeated many times at a fixed period, and the arousal level tends to decrease greatly after a predetermined time elapses after the failure. In view of such a characteristic of the elongation, in the present embodiment, as the second process using the elongation detection circuit 140, when the frequency of the occurrence of the elongation increases, the second threshold TH2 (in FIG. Step S114) and the fourth threshold TH4 (see Step S120 in FIG. 8) are lowered to increase the determination sensitivity.

図29は本実施形態における覚醒度推定装置1’による第2の処理を示すフローチャートである。   FIG. 29 is a flowchart showing a second process by the arousal level estimation apparatus 1 ′ in the present embodiment.

この第2の処理では、図29に示すように、ステップS401において、特に図示しないタイマにより判定期間の計時を開始し、ステップS402において判定期間が経過したか否かを判断する。本例における判定期間を、第1実施形態における判定期間と一致させてもよいし相違させてもよい。   In the second process, as shown in FIG. 29, in step S401, the measurement of the determination period is started by a timer (not shown), and it is determined whether or not the determination period has elapsed in step S402. The determination period in this example may be the same as or different from the determination period in the first embodiment.

ステップS402において判定期間を経過していないと判断した場合(ステップS402にてNO)には、ステップS403において、欠伸検出回路140によって欠伸検出を行う。   If it is determined in step S402 that the determination period has not elapsed (NO in step S402), in step S403, the defect detection circuit 140 performs defect detection.

一方、ステップS402において判定期間を経過したと判断した場合(ステップS402にてYES)には、ステップS404において当該判定期間内に欠伸を検出したか否かを判断する。なお、判定期間内に欠伸を検出しなかったと判断した場合(ステップS404にてNO)には、ステップS411において欠伸の連続検出期間をカウントするカウンタをリセットして、ステップS402に戻る。   On the other hand, if it is determined in step S402 that the determination period has elapsed (YES in step S402), it is determined in step S404 whether or not a defect has been detected within the determination period. If it is determined that no deficit is detected within the determination period (NO in step S404), the counter that counts the deficit continuous detection period is reset in step S411, and the process returns to step S402.

一方、ステップS404にて欠伸の検出があったと判断した場合(ステップS404にてYES)には、ステップS405において欠伸を連続して検出した期間をカウントアップする。   On the other hand, if it is determined in step S404 that a deficit has been detected (YES in step S404), the period in which the deficit is continuously detected in step S405 is counted up.

次いで、ステップS406において欠伸の連続検出期間と所定長さとを比較する。ステップS406において欠伸の連続検出期間が所定長さを超えていないと判断した場合(ステップS406にてNO)には、ステップS402に戻る。   Next, in step S406, the continuous detection period of the absence is compared with a predetermined length. If it is determined in step S406 that the continuous failure detection period does not exceed the predetermined length (NO in step S406), the process returns to step S402.

一方、ステップS406において欠伸の連続検出期間が所定長さを超えていると判断した場合(ステップS406にてYES)には、ステップS407において現在時刻を記憶し、ステップS408において第2及び第4の閾値TH2,TH4を低下させる。   On the other hand, when it is determined in step S406 that the continuous detection period for the absence of extension exceeds the predetermined length (YES in step S406), the current time is stored in step S407, and the second and fourth times are stored in step S408. The threshold values TH2 and TH4 are decreased.

そして、ステップS407で記憶した時刻から所定時間が経過するまで第2及び第4の閾値TH2,TH4を低下させたままにしておき、それぞれの覚醒度レベルの後期段階に関する判定感度を高める。所定時間が経過したら(ステップS409)、第2及び第4の閾値TH2,TH4を元の値に戻して(ステップS410)、一連の処理を終了する。なお、本実施形態のステップS409で用いられる所定時間が、本発明における第4の所定時間の一例に相当する。   Then, the second and fourth thresholds TH2 and TH4 are kept lowered until a predetermined time has elapsed from the time stored in step S407, and the determination sensitivity for the later stage of each arousal level is increased. When the predetermined time has elapsed (step S409), the second and fourth threshold values TH2 and TH4 are returned to the original values (step S410), and the series of processes is terminated. Note that the predetermined time used in step S409 of the present embodiment corresponds to an example of a fourth predetermined time in the present invention.

本実施形態では、第1実施形態と同様に、覚醒度レベルに応じて閉眼時間範囲R1,R2を規定すると共に、覚醒度レベルに応じた算出方法を用いて第1及び第2の判定値を算出するので、それぞれの覚醒度レベルにおいて判定精度を向上することができ、高い精度で多段階の覚醒度を推定することができる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, the closed eye time ranges R1 and R2 are defined according to the arousal level, and the first and second determination values are calculated using a calculation method according to the arousal level. Since the calculation is performed, the determination accuracy can be improved at each arousal level, and the multi-level arousal level can be estimated with high accuracy.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、平常時の瞬き時間(通常閉眼時間)を閉眼時間範囲R1,R2から除外するので、個人差による影響を低減することができる。   Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the normal blinking time (normally closed eye time) is excluded from the closed eye time ranges R1 and R2, so that the influence due to individual differences can be reduced.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、平常時の瞬き時間を設定する際に、閉眼時間が長くなる程出現回数を多く要求しているので、瞬き学習の精度を向上することができる。   Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, when setting the normal blink time, the longer the eye-closing time, the more the number of appearances is required, so the accuracy of the blink learning is improved. Can do.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、覚醒度レベルの対応する覚醒度が高いほど、そのレベルに対応した閉眼時間範囲を短い閉眼時間で構成し、覚醒度レベルの対応する覚醒度が低いほど、そのレベルに対応した閉眼時間範囲を長い閉眼時間で構成しているので、高い精度で多段階の覚醒度推定を行うことができる。   Further, in this embodiment, as in the first embodiment, the higher the wakefulness level corresponding to the wakefulness level, the shorter the closed eye time range corresponding to that level, and the corresponding wakefulness level of the wakefulness level. The lower the degree, the longer the eye-closing time range corresponding to the level is configured, so that multistage arousal level estimation can be performed with high accuracy.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、第1の閉眼時間範囲R1の上限値を第2の閉眼時間範囲R2の下限値より大きく設定しており、第1の閉眼時間範囲R1と第2の閉眼時間範囲R2とが部分的に重複しているので、更に高い精度で多段階の覚醒度推定を行うことができる。   Further, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the upper limit value of the first eye closing time range R1 is set to be larger than the lower limit value of the second eye closing time range R2, and the first eye closing time range R1. And the second eye-closing time range R2 partially overlap, so that multistage arousal level estimation can be performed with higher accuracy.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、第1の閉眼時間範囲R1に分類された閉眼計測時間の累積値を求めたり、第2の閉眼時間範囲R2に分類された閉眼計測時間を、時間長さに応じて重み付けをした値に置換し、当該置換値の累積値を求めることで、それぞれの覚醒度レベルに応じた判定値を算出するので、高い精度で多段階の覚醒度推定を行うことができる。   Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the cumulative value of the closed eye measurement time classified into the first closed eye time range R1 is obtained, or the closed eye measurement time classified into the second closed eye time range R2. Is replaced with a weighted value according to the length of time, and the cumulative value of the replacement value is calculated to calculate a determination value according to each arousal level. Estimation can be performed.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、閉眼計測時間が特定の閉眼時間(第3の所定時間)よりも短い場合には、置換後の閉眼時間を置換前の閉眼時間よりも長くし、閉眼計測時間が特定の閉眼時間よりも長い場合には、置換後の閉眼時間を置換前の閉眼時間よりも短くするので、開閉眼誤判定のノイズに対するロバスト性を向上させることができる。   In the present embodiment, similarly to the first embodiment, when the closed eye measurement time is shorter than the specific closed eye time (third predetermined time), the closed eye time after replacement is set to be greater than the closed eye time before replacement. If the closed eye measurement time is longer than the specific closed eye time, the closed eye time after replacement is made shorter than the closed eye time before replacement, so that the robustness against noise of erroneous determination of open / closed eyes can be improved. .

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、判定期間(第2の所定時間)を2分以下としているので、早期に覚醒度を推定することができる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, the determination period (second predetermined time) is set to 2 minutes or less, so that the arousal level can be estimated early.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、運転者の覚醒度の低下度合に応じた数の判定値に基づいて、運転者の覚醒度が同一の覚醒度レベルにおいて前期段階又は後期段階の何れかに属するかを判定するので、高い精度で多段階の覚醒度推定を行うことができる。   Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, based on the number of determination values corresponding to the degree of decrease in the driver's arousal level, the driver's arousal level is the same as the first level or the second level in the same arousal level. Since it is determined whether it belongs to one of the stages, multi-stage wakefulness estimation can be performed with high accuracy.

さらに、本実施形態では、欠伸検出後の一定期間を覚醒度レベルの判定対象から除外するので、欠伸による開閉眼誤判定のノイズの影響を抑制し、高い精度で多段階の覚醒度推定を行うことができる。   Furthermore, in this embodiment, since a certain period after the absence detection is excluded from the determination target of the arousal level, the influence of the noise in the erroneous determination of the open / closed eyes due to the extension is suppressed, and multistage arousal estimation is performed with high accuracy. be able to.

さらに、本実施形態では、欠伸の出現頻度が多くなったら所定時間に亘って第2の閾値TH2と第4の閾値TH4を低下させるので、欠伸が頻発した後に発生する覚醒度の大きな低下を高い精度で捉えることができる。   Furthermore, in the present embodiment, when the frequency of occurrence of the absence increases, the second threshold value TH2 and the fourth threshold value TH4 are reduced over a predetermined time, so that a large reduction in the arousal level that occurs after the occurrence of the failure is high. Can be captured with accuracy.

なお、本実施形態における閉眼時間計測回路120が本発明における閉眼時間計測手段の一例に相当し、本実施形態における通常閉眼時間設定部131が本発明における通常閉眼時間設定手段の一例に相当し、本実施形態における範囲規定部132が本発明における範囲規定手段の一例に相当し、本実施形態における分類部133が本発明における分類手段の一例に相当し、本実施形態における判定値算出部134が本発明における判定値算出手段の一例に相当し、本実施形態における判定部135が本発明における判定手段の一例に相当する。また、本実施形態における欠伸検出回路140が本発明における欠伸検出手段の一例に相当する。   The closed eye time measuring circuit 120 in the present embodiment corresponds to an example of the closed eye time measuring unit in the present invention, and the normally closed eye setting unit 131 in the present embodiment corresponds to an example of the normally closed eye time setting unit in the present invention. The range defining unit 132 in the present embodiment corresponds to an example of the range defining unit in the present invention, the classification unit 133 in the present embodiment corresponds to an example of the classifying unit in the present invention, and the determination value calculation unit 134 in the present embodiment. It corresponds to an example of a determination value calculation unit in the present invention, and the determination unit 135 in the present embodiment corresponds to an example of a determination unit in the present invention. Further, the lack detection circuit 140 in the present embodiment corresponds to an example of the lack detection means in the present invention.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

1,1’…覚醒度推定装置
110…開閉眼検出装置
111…カメラ
112…画像処理回路
120…閉眼時間計測回路
130…覚醒度レベル判定回路
131…通常閉眼時間設定部
132…範囲規定部
133…分類部
134…判定値算出部
135…判定部
140…欠伸検出回路
200…眼鏡フレーム
210…開閉眼検出装置
211…発光ダイオード
212…フォトダイオード
213…増幅器
300…運転者
310…顔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1 '... Arousal degree estimation apparatus 110 ... Opening / closing eye detection apparatus 111 ... Camera 112 ... Image processing circuit 120 ... Eye closing time measuring circuit 130 ... Arousal degree level determination circuit 131 ... Normal eye closing time setting part 132 ... Range prescription | regulation part 133 ... Classification unit 134 ... Determination value calculation unit 135 ... Determination unit 140 ... Missing detection circuit 200 ... Eyeglass frame 210 ... Opening / closing eye detection device 211 ... Light emitting diode 212 ... Photo diode 213 ... Amplifier 300 ... Driver 310 ... Face

Claims (21)

動作者の覚醒度を推定する覚醒度推定装置であって、
前記動作者が閉眼状態である閉眼時間を計測する閉眼時間計測手段と、
前記動作者の覚醒度を段階的に示す複数の覚醒度レベルに応じて複数の閉眼時間範囲を規定する範囲規定手段と、
前記閉眼時間計測手段により計測された閉眼計測時間を前記閉眼時間範囲に分類する分類手段と、
前記覚醒度レベルに応じて規定された判定値算出方法に従って、前記分類手段により分類された閉眼計測時間から、前記覚醒度レベルに応じた判定値を算出する判定値算出手段と、
前記判定値に基づいて前記動作者の覚醒度がいずれの覚醒度レベルに属するかを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする覚醒度推定装置。
A wakefulness estimation device for estimating the wakefulness of an operator,
Eye-closing time measuring means for measuring an eye-closing time when the operator is in an eye-closed state;
Range defining means for defining a plurality of closed eye time ranges according to a plurality of arousal levels indicating the awakening level of the operator in stages;
Classification means for classifying the closed eye measurement time measured by the closed eye time measurement means into the closed eye time range;
In accordance with a determination value calculation method defined according to the arousal level, a determination value calculation unit that calculates a determination value according to the arousal level from the closed eye measurement time classified by the classification unit;
A wakefulness level estimation device comprising: determination means for determining to which wakefulness level the wakefulness level of the operator belongs based on the determination value.
請求項1記載の覚醒度推定装置であって、
第1の所定時間内に前記閉眼時間計測手段によって計測された閉眼計測時間に基づいて、前記動作者の通常の覚醒状態における通常閉眼時間を設定する通常閉眼時間設定手段を備え、
前記範囲規定手段は、前記通常閉眼時間を前記閉眼時間範囲から除外することを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to claim 1,
A normal eye-closing time setting means for setting a normal eye-closing time in the normal arousal state of the operator based on the eye-closing time measured by the eye-closing time measuring means within a first predetermined time;
The range defining means excludes the normal eye closing time from the eye closing time range.
請求項2記載の覚醒度推定装置であって、
前記通常閉眼時間設定手段は、前記第1の所定時間内において所定時間範囲に属する閉眼計測時間の出現回数が所定回数以上となった場合に、前記所定時間範囲に応じて前記通常閉眼時間を設定し、
前記所定回数は、前記所定時間範囲の上限値が大きくなるほど多く設定されていることを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to claim 2,
The normal eye-closing time setting means sets the normal eye-closing time according to the predetermined time range when the number of appearances of the eye-closed measurement time belonging to the predetermined time range becomes equal to or greater than a predetermined number of times within the first predetermined time. And
The predetermined number of times is set so as to increase as the upper limit value of the predetermined time range increases.
請求項1〜3の何れかに記載の覚醒度推定装置であって、
前記範囲規定手段は、前記覚醒度レベルの対応する覚醒度が高いほど、前記覚醒度レベルに対応した前記閉眼時間範囲を短い閉眼時間で規定することを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The range defining means defines the closed eye range corresponding to the arousal level with a short closed time as the awakening level corresponding to the arousal level is higher.
請求項1〜4の何れかに記載の覚醒度推定装置であって、
前記範囲規定手段は、前記覚醒度レベルの対応する覚醒度が低いほど、前記覚醒度レベルに対応した前記閉眼時間範囲を長い閉眼時間で規定することを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The range defining means defines the closed eye range corresponding to the arousal level with a long closed time as the awakening level corresponding to the arousal level is lower.
請求項1〜5の何れかに記載の覚醒度推定装置であって、
複数の前記閉眼時間範囲は、
通常の覚醒状態よりも前記動作者の覚醒度が低い第1の覚醒度レベルに対応した第1の閉眼時間範囲と、
前記第1の覚醒度レベルよりも前記動作者の覚醒度がさらに低い第2の覚醒度レベルに対応した第2の閉眼時間範囲と、を少なくとも含み、
前記分類手段は、第2の所定時間内において前記閉眼時間計測手段によって計測された閉眼計測時間を、前記第1又は第2の閉眼時間範囲に分類することを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The plurality of closed eye time ranges are:
A first eye-closing time range corresponding to a first arousal level that is lower than the normal arousal state of the operator;
At least a second eye-closing time range corresponding to a second arousal level that is lower than the first arousal level,
The classifying means classifies the closed eye measurement time measured by the closed eye time measuring means within a second predetermined time into the first or second closed eye time range.
請求項6記載の覚醒度推定装置であって、
前記第1の閉眼時間範囲の上限値は、前記第2の閉眼時間範囲の下限値よりも大きいことを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to claim 6,
The wakefulness estimation device, wherein an upper limit value of the first closed eye time range is larger than a lower limit value of the second closed eye time range.
請求項6又は7記載の覚醒度推定装置であって、
前記判定値算出手段は、前記分類手段によって前記第1の閉眼時間範囲に分類された前記閉眼計測時間の累積値を求めることで、前記第1の覚醒度レベルに応じた第1の判定値を算出することを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to claim 6 or 7,
The determination value calculating unit obtains a first determination value corresponding to the first arousal level by obtaining a cumulative value of the closed eye measurement time classified by the classification unit into the first closed eye time range. An arousal level estimation device characterized by calculating.
請求項6〜8の何れかに記載の覚醒度推定装置であって、
前記判定値算出手段は、前記分類手段によって前記第2の閉眼時間範囲に分類された前記閉眼計測時間を、時間長さに応じて重み付けをした値に置換し、当該置換値の累積値を求めることで、前記第2の覚醒度レベルに応じた第2の判定値を算出することを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to any one of claims 6 to 8,
The determination value calculating unit replaces the closed eye measurement time classified into the second closed eye time range by the classification unit with a value weighted according to a time length, and obtains a cumulative value of the replacement value. Thus, the second determination value corresponding to the second arousal level is calculated.
請求項9記載の覚醒度推定装置であって、
前記判定値算出手段は、前記閉眼計測時間が第3の所定時間よりも短い場合には、置換後の閉眼時間を置換前の閉眼計測時間よりも長くし、前記閉眼計測時間が前記第3の所定時間よりも長い場合には、置換後の閉眼時間を置換前の閉眼計測時間よりも短くすることを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to claim 9,
When the closed eye measurement time is shorter than a third predetermined time, the determination value calculation means makes the closed eye time after replacement longer than the closed eye measurement time before replacement, and the closed eye measurement time is the third eye measurement time. An arousal level estimation apparatus characterized in that, when the time is longer than the predetermined time, the closed eye time after replacement is shorter than the closed eye measurement time before replacement.
請求項6〜10の何れかに記載の覚醒度推定装置であって、
前記第2の所定時間は2分以下であることを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to any one of claims 6 to 10,
The second predetermined time is 2 minutes or less.
請求項1〜11の何れかに記載の覚醒度推定装置であって、
前記判定手段は、前記動作者の覚醒度の低下度合に応じた数の前記判定値に基づいて、前記動作者の覚醒度が同一の覚醒度レベルにおいて何れの段階に属するかを判定することを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to any one of claims 1 to 11,
The determination means determines, based on the number of the determination values corresponding to the degree of decrease in the operator's arousal level, which stage the operator's arousal level belongs to at the same arousal level. A device for estimating arousal level.
請求項12記載の覚醒度推定装置であって、
前記判定値算出手段は、通常の覚醒状態よりも前記動作者の覚醒度が低い第1の覚醒度レベルに応じた第1の判定値を算出し、
前記判定手段は、
単一の前記第1の判定値に基づいて、前記動作者の覚醒度が前記第1の覚醒度レベルの前期段階に属するか否かを判定し、
複数の前記第1の判定値に基づいて、前記動作者の覚醒度が前記第1の覚醒度レベルの後期段階に属するか否かを判定することを特徴とする覚醒度推定装置。
The apparatus for estimating arousal level according to claim 12,
The determination value calculation means calculates a first determination value according to a first arousal level that is lower than the normal arousal state of the operator.
The determination means includes
Based on the single first determination value, it is determined whether the wakefulness of the operator belongs to the first stage of the first wakefulness level,
A wakefulness level estimation device that determines whether or not the wakefulness level of the operator belongs to a later stage of the first wakefulness level based on a plurality of the first determination values.
請求項13記載の覚醒度推定装置であって、
前記判定手段は、単一の前記第1の判定値が第1の閾値を超えた場合に、前記動作者の覚醒度が前記第1の覚醒度レベルの前期段階であると判定することを特徴とする覚醒度推定装置。
The wakefulness estimation device according to claim 13,
The determination means determines that the wakefulness level of the operator is the first stage of the first wakefulness level when the single first determination value exceeds a first threshold value. Awakening level estimation device.
請求項13又は14記載の覚醒度推定装置であって、
前記判定手段は、複数の前記第1の判定値がいずれも第2の閾値を超えた場合に、前記動作者の覚醒度が前記第1の覚醒度レベルの後期段階であると判定することを特徴とする覚醒度推定装置。
The wakefulness estimation device according to claim 13 or 14,
The determination means determines that the wakefulness level of the operator is a later stage of the first wakefulness level when all of the plurality of first determination values exceed the second threshold value. A device for estimating arousal level.
請求項15記載の覚醒度推定装置であって、
前記動作者の欠伸を検出する欠伸検出手段をさらに備えており、
前記分類手段は、前記欠伸検出手段により欠伸が検出された時から第4の所定時間の間、前記第2の閾値を低下させることを特徴とする覚醒度推定装置。
The wakefulness estimation device according to claim 15,
Further comprising an extension detection means for detecting the extension of the operator;
The awakening level estimation device, wherein the classifying unit lowers the second threshold for a fourth predetermined time from when the absence detection is detected by the extension detection unit.
請求項13〜16の何れかに記載の覚醒度推定装置であって、
前記判定値算出手段は、前記第1の覚醒度レベルよりも前記動作者の覚醒度がさらに低い第2の覚醒度レベルに応じた第2の判定値を算出し、
前記判定手段は、
単一の前記第2の判定値に基づいて、前記動作者の覚醒度が前記第2の覚醒度レベルの前期段階に属するか否かを判定し、
複数の前記第2の判定値に基づいて、前記動作者の覚醒度が前記第2の覚醒度レベルの後期段階に属するか否かを判定することを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to any one of claims 13 to 16,
The determination value calculating means calculates a second determination value corresponding to a second arousal level, which is lower than the first arousal level,
The determination means includes
Based on the single second determination value, it is determined whether or not the wakefulness of the operator belongs to the first stage of the second wakefulness level,
An arousal level estimation apparatus that determines whether or not the wakefulness level of the operator belongs to a later stage of the second arousal level based on a plurality of the second determination values.
請求項17記載の覚醒度推定装置であって、
前記判定手段は、単一の前記第2の判定値が第3の閾値を超えた場合に、前記動作者の覚醒度が前記第2の覚醒度レベルの前期段階であると判定することを特徴とする覚醒度推定装置。
The wakefulness estimation apparatus according to claim 17,
The determination unit determines that the wakefulness level of the operator is in the first stage of the second wakefulness level when the single second determination value exceeds a third threshold value. Awakening level estimation device.
請求項18記載の覚醒度推定装置であって、
前記判定手段は、複数の第2の判定値がいずれも第4の閾値を超えた場合に、前記動作者の覚醒度が前記第2の覚醒度レベルの後期段階であると判定することを特徴とする覚醒度推定装置。
The wakefulness estimation device according to claim 18,
The determination means determines that the wakefulness level of the operator is in a later stage of the second wakefulness level when any of a plurality of second determination values exceeds a fourth threshold value. Awakening level estimation device.
請求項19記載の覚醒度推定装置であって、
前記動作者の欠伸を検出する欠伸検出手段をさらに備えており、
前記判定手段は、前記欠伸検出手段による欠伸の検出から第4の所定時間の間、前記第4の閾値を低下させることを特徴とする覚醒度推定装置。
The wakefulness estimation device according to claim 19,
Further comprising an extension detection means for detecting the extension of the operator;
The determination means reduces the fourth threshold for a fourth predetermined time after detection of the absence by the absence detection means.
請求項1〜20の何れかに記載の覚醒度推定装置であって、
前記動作者の欠伸を検出する欠伸検出手段をさらに備えており、
前記分類手段は、欠伸検出手段が欠伸を検出した間に前記閉眼時間計測手段により計測された閉眼計測時間を、分類対象から除外することを特徴とする覚醒度推定装置。
The arousal level estimation apparatus according to any one of claims 1 to 20,
Further comprising an extension detection means for detecting the extension of the operator;
The awakening level estimation device, wherein the classification means excludes the closed eye measurement time measured by the closed eye time measurement means while the absence detection means detects the absence from the classification target.
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