JP6910982B2 - Driver state estimation device and driver state estimation method - Google Patents
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Description
本発明は、車両運転中(ドライビングシミュレータによる模擬運転を含む)のドライバの状態を判定するドライバ状態判定装置及びドライバ状態判定方法に関する。なお、ドライバの状態とは、車両運転中におけるドライバの精神的又は感覚的な状態(眠気、疲労度及び緊張度の少なくとも1つの状態を含む)であり、人間が脳で感じる状態を指す。 The present invention relates to a driver state determination device for determining a driver state during vehicle driving (including simulated driving by a driving simulator) and a driver state determination method. The driver's state is a mental or sensory state (including at least one state of drowsiness, fatigue, and tension) of the driver while driving a vehicle, and refers to a state that a human feels in the brain.
特許文献1には、ドライバの眼をカメラで撮像した撮像画像に基づいてドライバの視線の方向を検出し、ドライバの視覚の範囲内において刺激が発生した位置までドライバの視線が移動する移動時間を検出することで、その移動時間に基づいてドライバの覚醒度を決定する技術が開示されている。特許文献2には、ドライバの眼をカメラで撮像した撮像画像に基づいてドライバの視線の方向を検出し、表示器に判定画像が表示されてから運転者が判定画像を視認するまでの反応時間を検出することで、その反応時間に基づいてドライバ状態を判定する技術が開示されている。
In
特許文献3には、漫然状態の人間の場合は通常状態と比較して小振幅のサッカードの発生頻度が高くなるという知見に基づき、判定対象者の眼球運動であるサッカード運動を測定し、サッカード運動の振幅及び方向に係る条件に基づいて、判定対象者が漫然状態であると判定する技術が開示されている。特許文献4には、監視対象者の眼球におけるサッカードの発生頻度とマイクロサッカードの発生頻度とを取得して、これらの発生頻度に基づき監視対象者の状態を推定する技術が開示されている。
非特許文献1では、覚醒低下に伴う縮瞳時に水平方向に小刻みなサッカード運動(いわゆるマイクロサッカード運動)が発生することに基づき、サッカード運動の振幅とピーク速度(サッカード運動の速度)が比例関係を示すことや、瞳孔面積の縮小と共にサッカード間隔(水平運動のサッカード運動の時間間隔)が短くなる傾向を示すことなどから、サッカード運動のピーク速度やサッカード間隔を覚醒低下検知の指標として利用する可能性が検討されている。
In
特許文献1及び2に開示されている技術では、ドライバに視覚的刺激(特許文献1ではドライバの視覚の範囲内における刺激、特許文献2では表示器に表示される判定画像)が与えられ、ドライバが視線を視覚的刺激に移動して視認するまでの視線の移動時間又は反応時間が検出される。すなわち、視線の移動時間又は反応時間を計測する開始タイミングとして、何らかの視覚的刺激がドライバに与えられたタイミングを使用しており、単にドライバの視線の方向を検出するだけではなく、視覚的刺激が発生したタイミングを検出する必要がある。
In the techniques disclosed in
一方、特許文献3及び4、非特許文献1には、被験者の眼球運動を測定して眼球のサッカード運動を検出し、サッカード運動の検出結果から被験者の状態を判定する技術が開示されている。しかしながら、サッカード運動は、跳躍性眼球運動とも呼ばれるように非常に高速の眼球運動であり、ある箇所から別の箇所に視点を移動するために要する時間が非常に短い(20ms〜80ms)という特徴がある。例えば特許文献4には、高速の眼球運動であるサッカード運動を検出するために、200fps(1秒間に200フレーム)程度のフレームレートで、0.05度の角度差を検出できる高速かつ高精度のカメラが必要であることが記載されている。また、例えば非特許文献1には、サッカード運動を検出するために、急速眼球運動解析装置を用いて被験者の瞳孔面積及び両眼眼球位置を500Hzで測定することが記載されている。
On the other hand,
このように、高速の眼球運動であるサッカード運動に対応していない装置、例えば30fps(1秒間に30フレーム)程度の低フレームレートで撮像を行う低性能のカメラ(一般的な車載カメラなど)では、サッカード運動を検出することは困難である。したがって、サッカード運動を検出対象とする場合には、高速の眼球運動に対応した高性能の装置を設ける必要がある。 In this way, a device that does not support saccade movement, which is a high-speed eye movement, for example, a low-performance camera (general in-vehicle camera, etc.) that captures images at a low frame rate of about 30 fps (30 frames per second). Then, it is difficult to detect the saccade movement. Therefore, when saccade movement is to be detected, it is necessary to provide a high-performance device corresponding to high-speed eye movement.
さらに、上述した各文献に記載されている技術はいずれも、視線の移動時間や視線の方向が変わる反応時間、サッカード運動などの眼球運動の間隔や頻度、振幅のそれぞれのパラメータが、ドライバの状態変化の傾向と線形的に相関するという前提を設けているにすぎない。 Furthermore, in each of the techniques described in the above-mentioned documents, the parameters of the movement time of the line of sight, the reaction time in which the direction of the line of sight changes, the interval and frequency of eye movements such as saccade movement, and the amplitude are set by the driver. It only makes the assumption that it correlates linearly with the tendency of state change.
上記の課題に鑑み、本発明は、サッカード運動量を観測するのではなく視線が滞留する時系列な座標空間を観測するものであって、例えば車両運転中のドライバの視線を低性能のカメラで検出した場合であっても、その検出結果に基づいて生成される視線運動に係る時系列データから、注視及び不注視に関わらず視線が滞留運動する間隔を以って、ドライバの状態を判定(推定)するドライバ状態判定装置及びドライバ状態判定方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention observes a time-series coordinate space in which the line of sight stays instead of observing the saccade momentum. For example, the line of sight of a driver while driving a vehicle is observed by a low-performance camera. Even if it is detected, the driver's state is determined from the time-series data related to the line-of-sight motion generated based on the detection result, with the interval at which the line-of-sight stays, regardless of whether the line of sight is gaze or not. It is an object of the present invention to provide a driver state determination device (estimated) and a driver state determination method.
上記の目的を達成するため、本発明のドライバ状態判定装置は、車両運転中のドライバの眠気、疲労度及び緊張度の少なくとも1つの状態を含む前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定装置であって、
前記ドライバの視線の方向を検出する視線方向検出部と、
前記ドライバの視線の方向の経時的変化から、所定時間当たりの前記ドライバの視線の移動距離を検出する視線移動距離検出部と、
前記ドライバの視線の移動距離が相対的に小さい時間帯の時間長を視線滞留間隔として抽出するものであって、前記ドライバの視線の移動距離の経時的変化が極大となるピークを検出し、前記隣接するピーク間の時間長を前記視線滞留間隔として抽出する視線滞留間隔抽出部と、
前記視線滞留間隔の経時的変化の傾向を特定して、前記特定された傾向から前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定部とを、
有する。
さらに、上記の目的を達成するため、本発明のドライバ状態判定装置は、車両運転中のドライバの眠気、疲労度及び緊張度の少なくとも1つの状態を含む前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定装置であって、
前記ドライバの視線の方向を検出する視線方向検出部と、
前記ドライバの視線の方向の経時的変化から、所定時間当たりの前記ドライバの視線の移動距離を検出する視線移動距離検出部と、
前記ドライバの視線の移動距離が相対的に小さい時間帯の時間長を視線滞留間隔として抽出する視線滞留間隔抽出部と、
前記視線滞留間隔の経時的変化の傾向を特定して、前記特定された傾向から前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定部とを、
有し、
前記ドライバ状態判定部は、前記視線滞留間隔の時系列データに対して非線形解析処理を行うことによって前記視線滞留間隔に関するリアプノフ指数を算出し、前記リアプノフ指数に基づいて前記ドライバの状態を判定するよう構成されている。
In order to achieve the above object, the driver state determination device of the present invention is a driver state determination device that determines the state of the driver including at least one state of drowsiness, fatigue, and tension of the driver while driving a vehicle. hand,
A line-of-sight direction detection unit that detects the line-of-sight direction of the driver,
A line-of-sight movement distance detection unit that detects the movement distance of the driver's line of sight per predetermined time from a change over time in the direction of the driver's line of sight.
The time length of the time zone in which the moving distance of the driver's line of sight is relatively small is extracted as the line-of-sight retention interval, and the peak at which the change in the moving distance of the driver's line of sight with time is maximized is detected. A line-of-sight retention interval extraction unit that extracts the time length between adjacent peaks as the line-of-sight retention interval,
A driver state determination unit that identifies the tendency of the time-dependent change of the line-of-sight retention interval and determines the state of the driver from the specified tendency.
Have.
Further, in order to achieve the above object, the driver state determination device of the present invention is a driver state determination device that determines the state of the driver including at least one state of drowsiness, fatigue, and tension of the driver while driving a vehicle. And
A line-of-sight direction detection unit that detects the line-of-sight direction of the driver,
A line-of-sight movement distance detection unit that detects the movement distance of the driver's line of sight per predetermined time from a change over time in the direction of the driver's line of sight.
A line-of-sight retention interval extraction unit that extracts the time length of a time zone in which the driver's line-of-sight movement distance is relatively small as a line-of-sight retention interval.
A driver state determination unit that identifies the tendency of the time-dependent change of the line-of-sight retention interval and determines the state of the driver from the specified tendency.
Have
The driver state determination unit calculates the Lyapunov exponent related to the line-of-sight residence interval by performing nonlinear analysis processing on the time-series data of the line-of-sight residence interval, and determines the state of the driver based on the Lyapunov exponent. It is configured.
また、上記の目的を達成するため、本発明のドライバ状態判定方法は、車両運転中のドライバの眠気、疲労度及び緊張度の少なくとも1つの状態を含む前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定方法であって、
前記ドライバの視線の方向を検出する視線方向検出ステップと、
前記ドライバの視線の方向の経時的変化から、所定時間当たりの前記ドライバの視線の移動距離を検出する視線移動距離検出ステップと、
前記ドライバの視線の移動距離が相対的に小さい時間帯の時間長を視線滞留間隔として抽出するものであって、前記ドライバの視線の移動距離の経時的変化が極大となるピークを検出し、前記隣接するピーク間の時間長を前記視線滞留間隔として抽出する視線滞留間隔抽出ステップと、
前記視線滞留間隔の経時的変化の傾向を特定して、前記特定された傾向から前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定ステップとを、
有する。
さらに、上記の目的を達成するため、本発明のドライバ状態判定方法は、
車両運転中のドライバの眠気、疲労度及び緊張度の少なくとも1つの状態を含む前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定方法であって、
前記ドライバの視線の方向を検出する視線方向検出ステップと、
前記ドライバの視線の方向の経時的変化から、所定時間当たりの前記ドライバの視線の移動距離を検出する視線移動距離検出ステップと、
前記ドライバの視線の移動距離が相対的に小さい時間帯の時間長を視線滞留間隔として抽出する視線滞留間隔抽出ステップと、
前記視線滞留間隔の経時的変化の傾向を特定して、前記特定された傾向から前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定ステップとを、
有し、
前記ドライバ状態判定ステップにおいて、前記視線滞留間隔の時系列データに対して非線形解析処理を行うことによって前記視線滞留間隔に関するリアプノフ指数を算出し、前記リアプノフ指数に基づいて前記ドライバの状態を判定する。
Further, in order to achieve the above object, the driver state determination method of the present invention is a driver state determination method for determining the state of the driver including at least one state of drowsiness, fatigue and tension of the driver while driving a vehicle. And
The line-of-sight direction detection step for detecting the line-of-sight direction of the driver, and
A line-of-sight movement distance detection step that detects the movement distance of the driver's line-of-sight per predetermined time from a change over time in the direction of the driver's line-of-sight.
The time length of the time zone in which the moving distance of the driver's line of sight is relatively small is extracted as the line-of-sight retention interval, and the peak at which the change in the moving distance of the driver's line of sight with time is maximized is detected. A line-of-sight retention interval extraction step that extracts the time length between adjacent peaks as the line-of-sight retention interval, and
The driver state determination step of identifying the tendency of the time-dependent change of the line-of-sight retention interval and determining the state of the driver from the specified tendency.
Have.
Further, in order to achieve the above object, the driver state determination method of the present invention is used.
A driver state determination method for determining the state of the driver including at least one state of drowsiness, fatigue, and tension of the driver while driving a vehicle.
The line-of-sight direction detection step for detecting the line-of-sight direction of the driver, and
A line-of-sight movement distance detection step that detects the movement distance of the driver's line-of-sight per predetermined time from a change over time in the direction of the driver's line-of-sight.
The line-of-sight retention interval extraction step for extracting the time length of the time zone in which the driver's line-of-sight movement distance is relatively small as the line-of-sight retention interval, and
The driver state determination step of identifying the tendency of the time-dependent change of the line-of-sight retention interval and determining the state of the driver from the specified tendency.
Have
In the driver state determination step, a non-linear analysis process is performed on the time-series data of the line-of-sight residence interval to calculate the Lyapunov exponent related to the line-of-sight residence interval, and the state of the driver is determined based on the Lyapunov exponent.
本発明によれば、例えば車両運転中のドライバの視線を低性能のカメラで検出した場合であっても、その検出結果に基づいて生成される視線運動に係る時系列データから、ドライバの状態を判定(推定)することができるという効果を有する。 According to the present invention, for example, even when the line of sight of a driver while driving a vehicle is detected by a low-performance camera, the state of the driver can be determined from the time-series data related to the line of sight motion generated based on the detection result. It has the effect of being able to determine (estimate).
以下、図面を参照しながら、本発明の概要及び実施の形態について説明する。 Hereinafter, an outline and embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
車両運転中のドライバの視線運動は、視線が特定の空間に滞留する状態と、視線が空間を移動する状態とを含む。車両運転中のドライバの視線運動は、注視行為も含めて基本的には断続的なチラ見運動であると言える。チラ見運動とは、車両走行状態の確認、周囲の安全確認、ストレス解消などの様々な目的のために、車両運転中のドライバが視線を様々な空間に向ける行為である。例えば図1のイメージ図(運転席付近から車両前方を眺めた光景)に示すように、ドライバは、基本的には自車両前方(A)の空間に視線を向けており、かつ、並走する別の車両(B)、左右のドアミラー(C)及び(D)、バックミラー(E)、スピードメータ(F)、外の景色(G)及び(H)などの様々な空間に対して断続的に視線を向けながら車両の運転を行う。なお、車両運転中のドライバは基本的に自車両前方(A)の空間を見ており、ドライバの視線は、自車両前方(A)の空間とその他の空間との間を往復する軌跡を描くことが多い。 The driver's line-of-sight movement while driving a vehicle includes a state in which the line of sight stays in a specific space and a state in which the line of sight moves in the space. It can be said that the driver's line-of-sight movement while driving a vehicle is basically an intermittent glance movement, including the gaze act. The flickering movement is an act in which a driver while driving a vehicle directs his / her line of sight to various spaces for various purposes such as checking the running state of the vehicle, checking the safety of the surroundings, and relieving stress. For example, as shown in the image diagram of FIG. 1 (a view of the front of the vehicle from the vicinity of the driver's seat), the driver basically directs his / her line of sight to the space in front of the vehicle (A) and runs in parallel. Vehicle (B), left and right door mirrors (C) and (D), rearview mirror (E), speedometer (F), outside scenery (G) and (H) intermittently Drive the vehicle while looking at it. The driver while driving the vehicle basically looks at the space in front of the own vehicle (A), and the driver's line of sight draws a trajectory reciprocating between the space in front of the own vehicle (A) and other spaces. Often.
こうした断続的なチラ見運動において視線が滞留している時間は、個人差や加齢傾向の差、走行中の車両速度の差などはあるものの、その細やかさやバラツキや移動距離が一個人の体調(元気さ)に左右されるものと推察される。つまり、視線が滞留している時間にゆらぎ(バラツキの豊かさ)があれば、それは生体ゆらぎ(自律神経活性度)傾向を反映していると推察され、自律神経の活躍傾向からドライバの体調や生理状態を推定できる可能性が高いと言える。 Although there are individual differences, differences in aging tendencies, and differences in vehicle speed while driving, the amount of time that the line of sight stays in such intermittent flickering movements is the physical condition of one individual (the fineness, variation, and distance traveled). It is presumed that it depends on how well you are. In other words, if there is fluctuation (richness of variation) in the time when the line of sight stays, it is presumed that it reflects the tendency of biological fluctuation (autonomic nerve activity), and the driver's physical condition and the tendency of autonomic nerve activity It can be said that there is a high possibility that the physiological state can be estimated.
上記の前提に基づき、本発明では、車両運転中のドライバの「視線滞留間隔」に着目する。本発明の基本的な概念は、車両運転中のドライバの視線の方向を検出し、その検出結果から視線運動の経時的変化を示す時系列データを生成し、その時系列データに基づいて「視線滞留間隔」の傾向を捉えて、その傾向からドライバの状態を判定(推定)するものである。 Based on the above premise, the present invention focuses on the "line-of-sight retention interval" of the driver while driving the vehicle. The basic concept of the present invention is to detect the direction of the driver's line of sight while driving a vehicle, generate time-series data indicating changes in the line-of-sight movement over time from the detection result, and "retention of the line of sight" based on the time-series data. The tendency of "interval" is grasped, and the state of the driver is judged (estimated) from the tendency.
図2は、車両運転中のドライバの視線運動の検出結果に基づいて生成された、ドライバの視線の移動距離の時系列データの一例を示すグラフである。図2のグラフの縦軸はドライバの視線の移動距離を表し、横軸は経過時間を表す。図2のグラフでは、経過時間単位で各時刻におけるドライバの視線の移動距離が縦棒で表されており、視線の移動距離が時々刻々と変化する様子が示されている。ここで、移動距離の長短が交互に発生する状態は、ある程度の距離だけ離れた空間に視線が移動して滞留する運動が繰り返し行われていることを意味する。これは、ある程度の距離だけ視線を移動させるチラ見運動を行っている状態であると考えられる。図1のイメージ図を例に挙げると、ドライバは、基本的に自車両前方(A)の空間を見ており、チラ見によってその他の空間に視線を移動させることで周辺外乱を観察している状態であると考えられる。 FIG. 2 is a graph showing an example of time-series data of the movement distance of the driver's line of sight, which is generated based on the detection result of the driver's line of sight movement while driving the vehicle. The vertical axis of the graph of FIG. 2 represents the moving distance of the driver's line of sight, and the horizontal axis represents the elapsed time. In the graph of FIG. 2, the moving distance of the driver's line of sight at each time is represented by a vertical bar in the elapsed time unit, and it is shown that the moving distance of the line of sight changes from moment to moment. Here, the state in which the length of the movement distance is alternately generated means that the movement in which the line of sight moves and stays in the space separated by a certain distance is repeatedly performed. It is considered that this is a state in which a flickering motion is performed in which the line of sight is moved by a certain distance. Taking the image diagram of FIG. 1 as an example, the driver is basically looking at the space in front of the vehicle (A), and is observing the surrounding disturbance by moving the line of sight to another space by glancing at the space. Is considered to be.
また、図3は、ドライバの視線の移動距離の時系列データに基づいて算出される時系列データであって、平均値を算出するためのデータ点数を変化させた場合の時系列データの一例を示すグラフである。図3のグラフのX軸は経過時間を表し、Y軸は時間窓点数を表し、Z軸はドライバの視線の移動距離に関する平均値(累積移動平均)を表す。なお、時間窓点数とは、平均値を算出するためにサンプリングされるデータ数である。ここでは、窓の点数間隔を40msとしており、N個の点を取った場合には、N×40msの区間に含まれるN個のデータの移動距離を累積してNで割った値(すなわち、平均値)が、Z軸の累積移動平均として表されている。図3において、時間窓点数が1点の場合のグラフ(1点の場合の断面)は、図2のグラフに対応している。また、複数の点(例えば9点)を取って算出された、移動距離の平均値(累積移動平均)の時系列データの一例を、図4に示す。 Further, FIG. 3 is time-series data calculated based on the time-series data of the movement distance of the driver's line of sight, and is an example of the time-series data when the number of data points for calculating the average value is changed. It is a graph which shows. In the graph of FIG. 3, the X-axis represents the elapsed time, the Y-axis represents the number of time window points, and the Z-axis represents the average value (cumulative moving average) with respect to the moving distance of the driver's line of sight. The number of time window points is the number of data sampled to calculate the average value. Here, the point interval of the window is set to 40 ms, and when N points are taken, the moving distance of N data included in the section of N × 40 ms is accumulated and divided by N (that is, the value). Average value) is expressed as the cumulative moving average of the Z axis. In FIG. 3, the graph when the number of time window points is one point (cross section when the number of time window points is one point) corresponds to the graph of FIG. Further, FIG. 4 shows an example of time-series data of the average value (cumulative moving average) of the moving distances calculated by taking a plurality of points (for example, 9 points).
図3及び図4に示されているように、ドライバの視線の移動距離に関する平均値(累積移動平均)を取ると、視線遷移の運動ピークが得られる。この累積移動平均から得られる視線遷移の運動ピークは、視認行動の一単位(巡回視の単位)に対応していると考えることができる。 As shown in FIGS. 3 and 4, when the average value (cumulative moving average) with respect to the moving distance of the driver's line of sight is taken, the motion peak of the line of sight transition is obtained. It can be considered that the motion peak of the line-of-sight transition obtained from this cumulative moving average corresponds to one unit of visual behavior (unit of patrol vision).
例えば車線変更を行う際には、ドライバは、前方を気にしながら、追い越し車線の割込みスペースや後続車両との車間距離を目視及びミラー視の両方で視認するなど、巡回視と呼ばれる一連の作業を実施する。こうした視認行動に係る巡回視では、ある程度離れた空間への視線移動が多くなり、累積移動平均を算出した場合に得られる視線遷移の運動ピークと、視認行動の一単位である巡回視の作業とが対応付けられる。 For example, when changing lanes, the driver performs a series of operations called patrol vision, such as visually observing the interruption space in the overtaking lane and the distance between the vehicle and the following vehicle, while paying attention to the front. implement. In patrol vision related to such visual behavior, the movement of the line of sight to a space distant to some extent increases, and the movement peak of the line-of-sight transition obtained when the cumulative moving average is calculated, and the work of patrol vision, which is a unit of visual behavior. Is associated with.
車両運転中のドライバの視線が滞留している時間は、例えば、図2のグラフにおける視線の移動距離が低い状態(低運動部位)の時間である。これは、狭義の視線滞留間隔と言えるものであり、図2のグラフに示す視線の移動距離の時系列データから読み取ることが可能である。この場合、図2のグラフから読み取れる様々な数値を、視線滞留間隔として抽出することが可能である。例えば、所定の閾値(適宜設定可能)を上回る移動距離を取ってから、再度同様に当該所定の閾値を上回る移動距離を取るまでの時間を視線滞留間隔として定義してもよい。また、所定の閾値(適宜設定可能)を下回る移動距離が継続している時間を視線滞留間隔として定義してもよい。 The time during which the driver's line of sight stays while driving the vehicle is, for example, the time during which the movement distance of the line of sight in the graph of FIG. 2 is low (low motion portion). This can be said to be a line-of-sight retention interval in a narrow sense, and can be read from the time-series data of the line-of-sight movement distance shown in the graph of FIG. In this case, various numerical values that can be read from the graph of FIG. 2 can be extracted as the line-of-sight retention interval. For example, the time from taking a moving distance exceeding a predetermined threshold value (which can be set as appropriate) to taking a moving distance exceeding the predetermined threshold value again may be defined as the line-of-sight retention interval. Further, the time during which the moving distance below a predetermined threshold value (which can be set as appropriate) continues may be defined as the line-of-sight retention interval.
一方、図3及び図4を用いて説明したように、ドライバの視線の移動距離に関する平均値(累積移動平均)を算出した場合に得られる運動ピーク間の時間を、視線滞留間隔としてもよい。なお、この運動ピークは、視認行動の一単位である巡回視に対応していると考えられる。したがって、累積移動平均のピーク間の時間は、厳密には、車両運転中のドライバの視線が滞留している時間と言えるものではなく、巡回視が行われているときと比較して視線が安定している時間であると言えるものである。ただし、累積移動平均のピーク間の時間は、移動距離に関して平均値を算出した場合に得られるものであることから、車両運転中のドライバの視線が滞留している時間(狭義の視線滞留間隔)と同様に、そのバラツキと生体ゆらぎ(自律神経活性度)傾向との間に相関があることが推察される。したがって、本明細書では、累積移動平均のピーク間の時間についても、(広義の)視線滞留間隔と呼ぶことにする。 On the other hand, as described with reference to FIGS. 3 and 4, the time between motion peaks obtained when the average value (cumulative moving average) regarding the movement distance of the driver's line of sight may be calculated as the line-of-sight retention interval. It is considered that this motion peak corresponds to patrol vision, which is a unit of visual behavior. Therefore, strictly speaking, the time between the peaks of the cumulative moving average is not the time during which the driver's line of sight stays while driving the vehicle, and the line of sight is more stable than when the patrol is performed. It can be said that it is time to do it. However, since the time between the peaks of the cumulative moving average is obtained when the average value is calculated for the moving distance, the time during which the driver's line of sight is staying while driving the vehicle (line-of-sight retention interval in a narrow sense). Similarly, it is inferred that there is a correlation between the variation and the tendency of biological fluctuation (autonomic nerve activity). Therefore, in the present specification, the time between the peaks of the cumulative moving average is also referred to as the (broadly defined) line-of-sight retention interval.
なお、図3及び図4のグラフでは、窓の点数間隔は40msとしており、9点(合計360ms区間セット)の累積で見た場合、大きなピークの山(巡回視に対応)がバラツキを持って存在することがわかる。このように、累積移動平均を算出して時系列データを生成した場合には明確なピークが存在し、ピーク間の距離である広義の視線滞留間隔を容易に抽出することが可能である。 In the graphs of FIGS. 3 and 4, the interval between the points of the windows is 40 ms, and when viewed in a cumulative manner of 9 points (total 360 ms section set), the peak peaks (corresponding to patrol vision) vary. It turns out that it exists. In this way, when the cumulative moving average is calculated and the time series data is generated, there are clear peaks, and it is possible to easily extract the line-of-sight retention interval in a broad sense, which is the distance between the peaks.
また、図3のグラフから、時間窓点数が1点から徐々に増加していくにつれて、巡回視に対応するピークの山が現れることがわかる。具体的には、9点(合計360ms区間セット)の累積結果において存在する大きなピークの山は、3点(合計120ms区間セット)ないしは4点(合計160ms区間セット)から現れ始めることから、巡回視によって注目する行為が120msないしは160ms以上で遂行されると考えられる。 Further, from the graph of FIG. 3, it can be seen that as the number of time window points gradually increases from one point, peak peaks corresponding to patrol vision appear. Specifically, the peaks of large peaks existing in the cumulative result of 9 points (total 360 ms section set) start to appear from 3 points (total 120 ms section set) or 4 points (total 160 ms section set). It is considered that the act of interest is carried out in 120 ms or 160 ms or more.
以上のように、本明細書における「視線滞留間隔」は、視線の方向が安定しており、ドライバの視線の移動距離又は累積移動距離(複数の時間窓を含む所定の時間範囲内での移動距離の累計値)が相対的に小さい期間の長さを意味するものと定義する。したがって、本明細書における「視線滞留間隔」は、少なくとも、図2のグラフから読み取れる視線の移動距離が低い状態(低運動部位)の時間の長さと、図4のグラフから読み取れる累積移動平均のピーク間の時間の長さの両方の意味を包含するものである。そして、本発明は、視線が滞留する時系列な座標空間を観測するものであり、ドライバの視線運動に係る時系列データから、注視及び不注視に関わらず視線が滞留運動する間隔を以って、ドライバの状態を判定(推定)する。 As described above, the "line-of-sight retention interval" in the present specification means that the direction of the line of sight is stable, and the movement distance or cumulative movement distance of the driver's line of sight (movement within a predetermined time range including a plurality of time windows). It is defined as meaning the length of a period in which the cumulative value of distance) is relatively small. Therefore, the "line-of-sight retention interval" in the present specification is at least the length of time in a state where the line-of-sight movement distance is low (low motion part) that can be read from the graph of FIG. 2, and the peak of the cumulative moving average that can be read from the graph of FIG. It embraces both implications of the length of time between. Then, the present invention observes a time-series coordinate space in which the line of sight stays, and from the time-series data related to the line-of-sight movement of the driver, the line-of-sight stays at intervals regardless of gaze or non-gaze. , Judge (estimate) the driver status.
次に、図5を参照しながら、本発明の実施の形態におけるドライバ状態判定装置の構成について説明する。図5は、本発明の実施の形態におけるドライバ状態判定装置の構成の一例を示すブロック図である。図5に示すドライバ状態判定装置10は、撮像データ取得部11、視線運動検出部12、ドライバ状態判定部13を有する。
Next, the configuration of the driver state determination device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the driver state determination device according to the embodiment of the present invention. The driver state determination device 10 shown in FIG. 5 includes an imaging
なお、図5に示すブロック図は、本発明に関連した機能を表しているにすぎず、実際の実装では、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせによって実現されてもよい。ソフトウェアで実装される機能は、1つ又は複数の命令若しくはコードとして任意のコンピュータ可読媒体に記憶され、これらの命令又はコードは、CPU(Central Processing Unit:中央処理ユニット)やGPU(Graphics Processing Unit:グラフィックスプロセッシングユニット)などのハードウェアベースの処理ユニットによって実行可能である。また、本発明に関連した機能は、IC(Integrated Circuit:集積回路)やICチップセットなどを含む様々なデバイスによって実現されてもよい。 The block diagram shown in FIG. 5 merely represents the functions related to the present invention, and may be realized by hardware, software, firmware, or any combination thereof in an actual implementation. Functions implemented in software are stored in any computer-readable medium as one or more instructions or codes, and these instructions or codes are stored in a CPU (Central Processing Unit) or GPU (Graphics Processing Unit). It can be executed by a hardware-based processing unit such as a graphics processing unit). Further, the functions related to the present invention may be realized by various devices including an IC (Integrated Circuit), an IC chipset, and the like.
撮像データ取得部11は、カメラ20で撮像されたドライバの顔(特にドライバの眼)の画像を含む撮像データを取得する機能を有する。カメラ20による撮像で得られた撮像データは、カメラ20の内部又は外部のデータ格納装置に格納される。撮像データ取得部11は、撮像データが格納されたデータ格納装置に有線又は無線を介してアクセスして撮像データを取得する。
The imaging
カメラ20には、例えば車両内に設置されてドライバの顔を撮像することが可能な車載カメラを利用することが可能である。本発明の実施の形態では、ドライバの視線の方向を検出できる撮像データが得られればよく、カメラ20は、ドライバの視線の方向が判定できる程度の解像度(例えば、HD画質以下)、かつ、低フレームレート(例えば30fps程度)で撮像を行う低性能のカメラであってもよい。現在広く普及している一般的な車載カメラは、例えば30fps程度の低フレームレートで撮像を行うものが多く、こうした一般的な車載カメラを本発明の実施の形態に係るカメラ20として用いてもよい。
For the
視線運動検出部12は、撮像データ取得部11で取得された撮像データに対して画像解析処理を行ってドライバの視線の方向を検出する機能(視線方向検出部)、さらに、視線の方向の経時的変化に基づいて、単位時間当たりのドライバの視線の移動距離を検出して、ドライバの視線の移動距離の時系列データ(以下、視線運動データと呼ぶこともある)を生成する機能(視線移動距離検出部)を有する。視線運動検出部12によって検出された視線運動データは、ドライバ状態判定部13に供給される。
The line-of-sight
なお、ドライバの視線の移動距離は、例えば、ドライバの前に仮想的に設定されたスクリーン(ドライバの頭部から略等距離に広がりを持つ基準面)上における距離である。例えば時刻t1から時刻t2までの間に視線が移動した移動距離は、時刻t1における視線の方向が仮想スクリーンと交差する仮想スクリーン上の座標と、時刻t2における視線の方向が仮想スクリーンと交差する仮想スクリーン上の座標との間の距離(仮想スクリーン上での距離)で表される。 The moving distance of the driver's line of sight is, for example, a distance on a screen (a reference plane having a substantially equidistant distance from the driver's head) set in front of the driver. For example, the distance traveled by the line of sight between time t1 and time t2 is the coordinates on the virtual screen where the direction of the line of sight at time t1 intersects the virtual screen and the virtual where the direction of the line of sight at time t2 intersects the virtual screen. It is represented by the distance between the coordinates on the screen (distance on the virtual screen).
ドライバの顔の画像(特にドライバの眼を撮像した画像)からドライバの視線の方向を検出する画像解析処理は、本発明では特に限定されるものではなく、既存の技術を用いることが可能である。ドライバの視線の方向は、例えば、所定の方向(視線の方向の初期値)を視認しているときの眼球位置を基準として、眼球の水平方向及び垂直方向の位置(眼球の水平方向及び垂直方向の回転角度)から特定することが可能である。 The image analysis process for detecting the direction of the driver's line of sight from an image of the driver's face (particularly an image of the driver's eyes) is not particularly limited in the present invention, and existing techniques can be used. .. The driver's line-of-sight direction is, for example, the horizontal and vertical positions of the eyeball (horizontal and vertical directions of the eyeball) with reference to the eyeball position when visually recognizing a predetermined direction (initial value of the line-of-sight direction). It is possible to specify from the rotation angle of).
また、市販されている視線計測装置を用いて、カメラ20、撮像データ取得部11、視線運動検出部12を構成してもよい。現在、例えば頭部に装着可能な眼鏡型や帽子型の視線計測装置が普及しており、さらに、視線計測装置に搭載されたカメラによって撮像した眼の画像から、視線の方向などを解析するプログラムも普及している。こうした既存の装置やプログラムを活用して視線運動データを生成してもよい。
Further, a
また、ドライバ状態判定部13は、視線運動検出部12から供給されたドライバの視線運動データに基づいてドライバの状態を判定するドライバ状態判定処理を行い、その判定結果を出力する機能を有する。例えば、ドライバ状態判定部13は、視線運動データから視線滞留間隔(ドライバの視線の移動距離又は累積移動距離が相対的に小さい期間)の時系列データを抽出し、視線滞留間隔の経時的変化の傾向(例えば、視線滞留間隔のゆらぎの傾向)からドライバの状態を判定する処理を行うよう構成される。ドライバ状態判定部13による判定結果は、ドライバの状態(眠気、疲労度及び緊張度の少なくとも1つの状態を含む)の程度を含んでおり、ドライバの状態が劣化した際の注意喚起や状態回復、ドライバの体調や業務の管理など、様々な用途において活用できる。なお、ドライバの状態を判定するドライバ状態判定処理の詳細については後述する。
Further, the driver
本発明の実施の形態とサッカード運動の検出を行う従来の技術とを比較した場合、本発明の実施の形態におけるにおけるドライバ状態判定装置10は、素早い眼球運動を捉える構成を有する必要はなく、カメラ20の性能は視線の方向を検出できる程度でよいという利点がある。また、本発明の実施の形態と運転者の視線の移動時間又は反応時間を検出する従来の技術とを比較した場合、本発明の実施の形態におけるドライバ状態判定装置10は、視覚的刺激の発生タイミングを検出する構成を有する必要はなく、ドライバの視線の方向から得られる視線運動データのみを用いればよいという利点がある。
Comparing the embodiment of the present invention with the conventional technique for detecting the saccade motion, the driver state determination device 10 in the embodiment of the present invention does not need to have a configuration for capturing a quick eye movement. The performance of the
次に、図6を参照しながら、本発明の実施の形態におけるドライバ状態判定装置の動作について説明する。図6は、本発明の実施の形態におけるドライバ状態判定装置の動作の一例を示すフローチャートである。図6に示すフローチャートは、図5に示すドライバ状態判定装置10で実行される処理の一例を示すものである。 Next, the operation of the driver state determination device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the driver state determination device according to the embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 6 shows an example of processing executed by the driver state determination device 10 shown in FIG.
撮像データ取得部11は、車両運転中のドライバの顔(特に、ドライバの眼)の画像を含む撮像データを取得する(ステップS110)。視線運動検出部12は、撮像データに対して画像解析処理を行ってドライバの視線の方向を検出して、その検出結果からドライバの視線の移動距離を含む視線運動データを生成する(ステップS120)。
The imaging
なお、撮像データに含まれる画像ごとにドライバの視線の方向が特定できる場合には、カメラ20のフレームレートに合わせてドライバの視線の方向を検出することが可能である。ただし、撮像データ取得部11は、必ずしも、カメラ20によって撮像されたすべての画像を取得する必要はなく、所定のサンプリングレートで画像を取得するよう構成されていてもよい。
If the direction of the driver's line of sight can be specified for each image included in the captured data, the direction of the driver's line of sight can be detected according to the frame rate of the
運転者状態判定部13は、視線運動データに基づいてドライバの状態を判定するドライバ状態判定処理を行う(ステップS130)。このドライバ状態判定処理は、ドライバによる車両運転とほぼ同時に(ほぼリアルタイムで)実行されてもよい。この場合には、ステップS110〜S130の処理は車両運転中に実行される。一方、ドライバによる車両運転時には撮像データや視線運動データの収集のみを行い、車両運転後にドライバ状態判定処理が実行されてもよい。この場合には、撮像データや視線運動データをいったん記憶媒体に格納し、格納されたデータを車両運転後に回収してステップS130の処理が実行される。
The driver
ステップS130におけるドライバ状態判定処理は、例えば、ドライバ状態判定部13は、視線運動データから視線滞留間隔の時系列データを抽出する処理と、視線滞留間隔の時系列データについて数値解析を行って視線滞留間隔のゆらぎの傾向を捉える処理と、この視線滞留間隔のゆらぎの傾向に基づいてドライバの状態を判定する処理とを有する。
In the driver state determination process in step S130, for example, the driver
視線滞留間隔の時系列データを抽出する処理は、図2〜図4を参照しながら上述したとおりであり、視線の移動距離の時系列データに基づき、ドライバの視線の移動距離又は累積移動距離が相対的に小さい期間(視線滞留間隔)の時系列データを抽出することが可能である。 The process of extracting the time-series data of the line-of-sight retention interval is as described above with reference to FIGS. It is possible to extract time-series data for a relatively small period (line-of-sight retention interval).
視線滞留間隔の時系列データについて数値解析を行って視線滞留間隔のゆらぎの傾向を捉える処理については、いくつかの方法が考えられ、例えば、下記に挙げる第1〜第3の数値解析方法を採用することが可能である。ただし、数値解析方法はこれらに限定されるものではない。 There are several possible methods for processing to capture the tendency of fluctuations in the line-of-sight retention interval by performing numerical analysis on the time-series data of the line-of-sight retention interval. For example, the following first to third numerical analysis methods are adopted. It is possible to do. However, the numerical analysis method is not limited to these.
例えば第1の数値解析方法として、所定の時間ウィンドウ内に含まれる視線滞留間隔の個数を、時間ウィンドウをずらしながらカウントする方法が考えられる。なお、視線滞留間隔を定めるピーク(視線滞留間隔の境目であり、視線遷移が大きい状態や巡回視を行っている状態に相当する)に着目すると、第1の数値解析方法は、所定の時間ウィンドウ内に含まれるピークの個数を、時間ウィンドウをずらしながらカウントする方法であるとも言える。なお、視線滞留間隔を定めるピークを心臓の鼓動(心拍)に見立てた場合、第1の数値解析方法は、一定の時間内の心拍数をカウントする方法と類似している。 For example, as a first numerical analysis method, a method of counting the number of line-of-sight retention intervals included in a predetermined time window while shifting the time window can be considered. Focusing on the peak that determines the line-of-sight retention interval (the boundary of the line-of-sight retention interval, which corresponds to a state in which the line-of-sight transition is large or a state in which patrol vision is performed), the first numerical analysis method is a predetermined time window. It can be said that it is a method of counting the number of peaks contained in the window while shifting the time window. When the peak that determines the line-of-sight retention interval is regarded as the heartbeat (heartbeat), the first numerical analysis method is similar to the method of counting the heartbeat within a certain time.
所定の時間ウィンドウの範囲は、視線滞留間隔又はピークの個数をカウントする範囲に対応しており、その範囲の大きさは適宜設定可能である。また、所定の時間ウィンドウをずらす幅は、カウントを行う頻度(間隔)に対応しており、その幅の大きさも適宜設定可能である。なお、時間ウィンドウをずらす幅の大きさは時間ウィンドウの範囲の大きさと同じであってもよく、あるいは、時間ウィンドウの範囲の大きさよりも小さくてもよい。一例として、時間ウィンドウの範囲を30秒、時間ウィンドウをずらす幅を10秒とした場合、30秒の範囲内に含まれる視線滞留間隔又はピークの個数が10秒おきにカウントされ、視線滞留間隔又はピークの個数の時系列データが生成される。 The range of the predetermined time window corresponds to the range for counting the line-of-sight retention interval or the number of peaks, and the size of the range can be appropriately set. Further, the width of shifting the predetermined time window corresponds to the frequency (interval) of counting, and the size of the width can be set as appropriate. The size of the width for shifting the time window may be the same as the size of the range of the time window, or may be smaller than the size of the range of the time window. As an example, when the range of the time window is 30 seconds and the width of shifting the time window is 10 seconds, the line-of-sight retention interval or the number of peaks included in the range of 30 seconds is counted every 10 seconds, and the line-of-sight retention interval or Time series data for the number of peaks is generated.
さらに、上記のように所定の時間おきにカウントされた視線滞留間隔又はピークの個数について、所定の時間範囲に含まれる視線滞留間隔又はピークの個数の分布を求める。具体的には、例えば、所定の時間範囲を直近の10分とし、30秒の範囲内に含まれる視線滞留間隔又はピークの個数を10秒おきにカウントした場合には、多数(この場合は60個)の「30秒の範囲内に含まれる視線滞留間隔又はピークの個数の値」が抽出され、これらの分布を求める。なお、この所定の時間範囲を時間と共にずらすことで、視線滞留間隔又はピークの個数の分布の時系列データを生成することができる。 Further, with respect to the number of line-of-sight retention intervals or peaks counted at predetermined time intervals as described above, the distribution of the number of line-of-sight retention intervals or peaks included in the predetermined time range is obtained. Specifically, for example, when a predetermined time range is set to the latest 10 minutes and the number of line-of-sight retention intervals or peaks included in the range of 30 seconds is counted every 10 seconds, a large number (60 in this case). "The value of the line-of-sight retention interval or the number of peaks included in the range of 30 seconds" is extracted, and the distribution of these is obtained. By shifting this predetermined time range with time, it is possible to generate time-series data of the line-of-sight retention interval or the distribution of the number of peaks.
視線滞留間隔又はピークの個数の分布が正規分布に従っていると仮定すると、釣り鐘状の分布の幅に相当する分散が、視線滞留間隔又はピークの個数のばらつきの程度に対応している。したがって、この分散が大きいほどドライバの運動が活性化されており、一方、分散が小さいほどドライバの運動が単調であると言える。ドライバの状態を判定する処理においては、例えば、分散が大きいほどドライバの覚醒度は高く、分散が小さいほどドライバは眠気や疲労を感じていると判定することが可能である。 Assuming that the line-of-sight retention interval or the distribution of the number of peaks follows a normal distribution, the variance corresponding to the width of the bell-shaped distribution corresponds to the degree of variation in the line-of-sight retention interval or the number of peaks. Therefore, it can be said that the larger the variance is, the more the driver's movement is activated, while the smaller the variance is, the more monotonous the driver's movement is. In the process of determining the state of the driver, for example, it is possible to determine that the larger the dispersion, the higher the alertness of the driver, and the smaller the dispersion, the more drowsy or tired the driver is.
また、例えば第2の数値解析方法として、視線滞留間隔のばらつきを調べる方法が考えられる。なお、視線滞留間隔を定めるピークを心臓の鼓動(心拍)に見立てた場合、視線滞留間隔は心拍間隔(RRI)に対応していると言えることから、第2の数値解析方法は、RRIのばらつきを調べる方法と類似している。 Further, for example, as a second numerical analysis method, a method of examining the variation in the line-of-sight retention interval can be considered. When the peak that determines the line-of-sight retention interval is regarded as the heartbeat (heartbeat), it can be said that the line-of-sight retention interval corresponds to the heartbeat interval (RRI). It is similar to the method of examining.
第2の数値解析方法の第1の例では、例えば、視線滞留間隔について、所定の時間範囲に含まれる視線滞留間隔の分布を求めることが可能である。所定の時間範囲は、視線滞留間隔よりも十分長い時間を設定することが望ましい。具体的には、例えば、所定の時間範囲を直近の10分とすると、この所定の時間範囲内には多数の視線滞留間隔(数秒程度)が含まれており、多数の「視線滞留間隔の値」が抽出され、これらの分布を求める。なお、この所定の時間範囲を時間と共にずらすことで、視線滞留間隔の分布の時系列データを生成することができる。 In the first example of the second numerical analysis method, for example, it is possible to obtain the distribution of the line-of-sight retention interval included in a predetermined time range with respect to the line-of-sight retention interval. It is desirable to set the predetermined time range to a time sufficiently longer than the line-of-sight retention interval. Specifically, for example, assuming that the predetermined time range is the latest 10 minutes, a large number of line-of-sight residence intervals (about several seconds) are included in this predetermined time range, and a large number of "values of the line-of-sight residence interval" are included. "Is extracted, and these distributions are obtained. By shifting this predetermined time range with time, it is possible to generate time-series data of the distribution of the line-of-sight retention interval.
視線滞留間隔の分布が正規分布に従っていると仮定すると、釣り鐘状の分布の幅に相当する分散が、視線滞留間隔のばらつきの程度に対応している。したがって、この分散が大きいほど視線滞留間隔が単調ではなく、一方、分散が小さいほど視線滞留間隔が単調であると言える。ドライバの状態を判定する処理においては、例えば、分散が大きいほどドライバの覚醒度は高く、分散が小さいほどドライバは眠気や疲労を感じていると判定することが可能である。 Assuming that the distribution of the line-of-sight retention interval follows a normal distribution, the variance corresponding to the width of the bell-shaped distribution corresponds to the degree of variation in the line-of-sight retention interval. Therefore, it can be said that the larger the variance is, the more monotonous the line-of-sight retention interval is, while the smaller the variance is, the more monotonous the line-of-sight retention interval is. In the process of determining the state of the driver, for example, it is possible to determine that the larger the dispersion, the higher the alertness of the driver, and the smaller the dispersion, the more drowsy or tired the driver is.
また、第2の数値解析方法の第2の例として、視線滞留間隔の周期的な構造に関連した特徴(周波数成分)を抽出してもよい。ここでは、生体ゆらぎを反映する周期的データにおいて、高周波数成分(HF成分)が副交感神経の活性度を反映し、低周波数成分(LF成分)/高周波数成分(HF成分)が交感神経の活性度を反映するという考えに基づいている。 Further, as a second example of the second numerical analysis method, a feature (frequency component) related to the periodic structure of the line-of-sight retention interval may be extracted. Here, in the periodic data reflecting the fluctuation of the living body, the high frequency component (HF component) reflects the activity of the parasympathetic nerve, and the low frequency component (LF component) / high frequency component (HF component) is the activity of the sympathetic nerve. It is based on the idea of reflecting the degree.
ここでは、経過時間と視線滞留間隔の値との関係を表す視線滞留間隔の時系列データを考える。なお、視線滞留間隔が例えば数秒程度である場合には数秒程度おきに値がプロットされることから、視線滞留間隔のデータは、時間軸方向に離散的なデータである。したがって、必要に応じて補間処理などを行うことで、時間軸方向に連続した視線滞留間隔の時系列データを生成してもよい。 Here, we consider time-series data of the line-of-sight retention interval, which represents the relationship between the elapsed time and the value of the line-of-sight retention interval. When the line-of-sight retention interval is, for example, several seconds, the values are plotted every few seconds, so that the line-of-sight retention interval data is discrete data in the time axis direction. Therefore, time-series data of the line-of-sight retention interval continuous in the time axis direction may be generated by performing interpolation processing or the like as necessary.
視線滞留間隔の時系列データに対して、パワースペクトル密度の計算を行うことで、視線滞留間隔の時系列データの周期構造を抽出することができる。視線滞留間隔の時系列データが生体ゆらぎを反映していれば、心拍変動の時系列データなどの場合と同じように、LF成分とHF成分のそれぞれにパワースペクトルのピークが現れる。そして、LF成分を含む領域のパワースペクトル積分値(LF領域の積分値)と、HF成分を含む領域のパワースペクトル積分値(HF領域の積分値)とを計算して、例えば、HF領域の積分値が高いほどリラックス状態であり、(LF領域の積分値)/(HF領域の積分値)の値が高いほど緊張状態であると判定することが可能である。 By calculating the power spectral density for the time-series data of the line-of-sight retention interval, the periodic structure of the time-series data of the line-of-sight retention interval can be extracted. If the time-series data of the line-of-sight retention interval reflects the fluctuation of the living body, the peak of the power spectrum appears in each of the LF component and the HF component, as in the case of the time-series data of the heart rate variability. Then, the power spectrum integral value of the region including the LF component (integral value of the LF region) and the power spectrum integral value of the region including the HF component (integral value of the HF region) are calculated, for example, the integral value of the HF region. It is possible to determine that the higher the value, the more relaxed the state, and the higher the value of (integral value in the LF region) / (integrated value in the HF region), the more tense the state.
また、例えば第3の数値解析方法として、視線滞留間隔に対する非線形解析処理を行う方法が考えられる。具体的には、視線滞留間隔の時系列データから抽出される複数の視線滞留間隔の値に基づいてアトラクタを生成し、生成されたアトラクタに基づいてリアプノフ指数を算出する。 Further, for example, as a third numerical analysis method, a method of performing a non-linear analysis process on the line-of-sight retention interval can be considered. Specifically, an attractor is generated based on the values of a plurality of line-of-sight retention intervals extracted from the time-series data of the line-of-sight retention interval, and the Lyapunov exponent is calculated based on the generated attractor.
第3の数値解析方法の概要を図7に示す。視線滞留間隔は、例えば、P[1]、P[2]、P[3]、P[N]、…などと表されるように、時系列に並ぶ情報として取り扱われる。非線形解析処理では、時系列に隣接するN個のデータのセット(P[1]、P[2]、…、P[N])をN次元空間上にプロットするとともに、データのセットを順次ずらしながら、(P[2]、P[3]、…、P[N+1])、(P[3]、P[4]、…、P[N+2])、…のように、N次元空間の座標上に順次プロットする。なお、図7では、N=3の場合の一例が模式的に表されている。視線滞留間隔のデータのセットがプロットされたN次元空間上の座標を結ぶ線は軌跡を描き、アトラクタを形成する。このように形成されたアトラクタからは、過去のアトラクタ群に対する安定傾向を解析することでリアプノフ指数を算出することが可能である。リアプノフ指数の算出は任意の周期で実行可能であり、その結果、リアプノフ指数の時系列データが生成される。視線滞留間隔のゆらぎが生体ゆらぎと相関しているという前提に基づくと、視線滞留間隔の時系列データから得られたリアプノフ指数は、身体機能や脳機能の状態を反映した数値であると言える。リアプノフ指数が低いほどドライバの身体機能や脳機能が低くなる傾向にあることから、例えば、リアプノフ指数が低いほどドライバは眠気や疲労を感じていると判定することが可能である。 The outline of the third numerical analysis method is shown in FIG. The line-of-sight retention interval is treated as information arranged in chronological order, as represented by, for example, P [1], P [2], P [3], P [N], .... In the non-linear analysis process, N sets of data (P [1], P [2], ..., P [N]) adjacent to each other in a time series are plotted in an N-dimensional space, and the data sets are sequentially shifted. However, coordinates in N-dimensional space such as (P [2], P [3], ..., P [N + 1]), (P [3], P [4], ..., P [N + 2]), ... Plot sequentially on top. Note that FIG. 7 schematically shows an example in the case of N = 3. The line connecting the coordinates in the N-dimensional space on which the set of data of the line-of-sight retention interval is plotted draws a locus and forms an attractor. From the attractors formed in this way, it is possible to calculate the Lyapunov exponent by analyzing the stability tendency for the past attractor group. The calculation of the Lyapunov exponent can be performed at any period, and as a result, time series data of the Lyapunov exponent is generated. Based on the premise that the fluctuation of the line-of-sight retention interval correlates with the biological fluctuation, it can be said that the Lyapunov exponent obtained from the time-series data of the line-of-sight retention interval is a numerical value that reflects the state of physical function and brain function. The lower the Lyapunov exponent, the lower the physical function and brain function of the driver. Therefore, for example, the lower the Lyapunov exponent, the more drowsy or tired the driver can be determined.
本発明は、車両運転中(ドライビングシミュレータによる模擬運転を含む)のドライバの状態を判定するための技術に適用可能である。 The present invention can be applied to a technique for determining a driver's state during vehicle driving (including simulated driving by a driving simulator).
10 ドライバ状態判定装置
11 撮像データ取得部
12 視線運動検出部
13 運転者状態判定部
20 カメラ
10 Driver
Claims (12)
前記ドライバの視線の方向を検出する視線方向検出部と、
前記ドライバの視線の方向の経時的変化から、所定時間当たりの前記ドライバの視線の移動距離を検出する視線移動距離検出部と、
前記ドライバの視線の移動距離が相対的に小さい時間帯の時間長を視線滞留間隔として抽出するものであって、前記ドライバの視線の移動距離の経時的変化が極大となるピークを検出し、前記隣接するピーク間の時間長を前記視線滞留間隔として抽出する視線滞留間隔抽出部と、
前記視線滞留間隔の経時的変化の傾向を特定して、前記特定された傾向から前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定部とを、
有するドライバ状態判定装置。 A driver state determination device that determines the state of the driver including at least one state of drowsiness, fatigue, and tension of the driver while driving a vehicle.
A line-of-sight direction detection unit that detects the line-of-sight direction of the driver,
A line-of-sight movement distance detection unit that detects the movement distance of the driver's line-of-sight per predetermined time from a change over time in the direction of the driver's line-of-sight.
The time length of the time zone in which the moving distance of the driver's line of sight is relatively small is extracted as the line-of-sight retention interval, and the peak at which the change in the moving distance of the driver's line of sight with time is maximized is detected. A line-of-sight retention interval extraction unit that extracts the time length between adjacent peaks as the line-of-sight retention interval,
A driver state determination unit that identifies the tendency of the time-dependent change of the line-of-sight retention interval and determines the state of the driver from the specified tendency.
Driver status determination device to have.
前記ドライバの視線の方向を検出する視線方向検出部と、A line-of-sight direction detection unit that detects the line-of-sight direction of the driver,
前記ドライバの視線の方向の経時的変化から、所定時間当たりの前記ドライバの視線の移動距離を検出する視線移動距離検出部と、A line-of-sight movement distance detection unit that detects the movement distance of the driver's line of sight per predetermined time from a change over time in the direction of the driver's line of sight.
前記ドライバの視線の移動距離が相対的に小さい時間帯の時間長を視線滞留間隔として抽出する視線滞留間隔抽出部と、A line-of-sight retention interval extraction unit that extracts the time length of a time zone in which the driver's line-of-sight movement distance is relatively small as a line-of-sight retention interval.
前記視線滞留間隔の経時的変化の傾向を特定して、前記特定された傾向から前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定部とを、A driver state determination unit that identifies the tendency of the time-dependent change of the line-of-sight retention interval and determines the state of the driver from the specified tendency.
有し、Have
前記ドライバ状態判定部は、前記視線滞留間隔の時系列データに対して非線形解析処理を行うことによって前記視線滞留間隔に関するリアプノフ指数を算出し、前記リアプノフ指数に基づいて前記ドライバの状態を判定するよう構成されているドライバ状態判定装置。The driver state determination unit calculates the Lyapunov exponent related to the line-of-sight residence interval by performing nonlinear analysis processing on the time-series data of the line-of-sight residence interval, and determines the state of the driver based on the Lyapunov exponent. The configured driver status determination device.
前記ドライバの視線の方向を検出する視線方向検出ステップと、
前記ドライバの視線の方向の経時的変化から、所定時間当たりの前記ドライバの視線の移動距離を検出する視線移動距離検出ステップと、
前記ドライバの視線の移動距離が相対的に小さい時間帯の時間長を視線滞留間隔として抽出するものであって、前記ドライバの視線の移動距離の経時的変化が極大となるピークを検出し、前記隣接するピーク間の時間長を前記視線滞留間隔として抽出する視線滞留間隔抽出ステップと、
前記視線滞留間隔の経時的変化の傾向を特定して、前記特定された傾向から前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定ステップとを、
有するドライバ状態判定方法。 A driver state determination method for determining the state of the driver including at least one state of drowsiness, fatigue, and tension of the driver while driving a vehicle.
The line-of-sight direction detection step for detecting the line-of-sight direction of the driver, and
A line-of-sight movement distance detection step that detects the movement distance of the driver's line-of-sight per predetermined time from a change over time in the direction of the driver's line-of-sight.
The time length of the time zone in which the moving distance of the driver's line of sight is relatively small is extracted as the line-of-sight retention interval, and the peak at which the change in the moving distance of the driver's line of sight with time is maximized is detected. A line-of-sight retention interval extraction step that extracts the time length between adjacent peaks as the line-of-sight retention interval, and
The driver state determination step of identifying the tendency of the time-dependent change of the line-of-sight retention interval and determining the state of the driver from the specified tendency.
Driver status determination method to have.
前記ドライバの視線の方向を検出する視線方向検出ステップと、The line-of-sight direction detection step for detecting the line-of-sight direction of the driver, and
前記ドライバの視線の方向の経時的変化から、所定時間当たりの前記ドライバの視線の移動距離を検出する視線移動距離検出ステップと、A line-of-sight movement distance detection step that detects the movement distance of the driver's line-of-sight per predetermined time from a change over time in the direction of the driver's line-of-sight.
前記ドライバの視線の移動距離が相対的に小さい時間帯の時間長を視線滞留間隔として抽出する視線滞留間隔抽出ステップと、The line-of-sight retention interval extraction step for extracting the time length of the time zone in which the driver's line-of-sight movement distance is relatively small as the line-of-sight retention interval, and
前記視線滞留間隔の経時的変化の傾向を特定して、前記特定された傾向から前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定ステップとを、The driver state determination step of identifying the tendency of the time-dependent change of the line-of-sight retention interval and determining the state of the driver from the specified tendency.
有し、Have
前記ドライバ状態判定ステップにおいて、前記視線滞留間隔の時系列データに対して非線形解析処理を行うことによって前記視線滞留間隔に関するリアプノフ指数を算出し、前記リアプノフ指数に基づいて前記ドライバの状態を判定するドライバ状態判定方法。In the driver state determination step, a driver that calculates the Lyapunov exponent for the line-of-sight residence interval by performing nonlinear analysis processing on the time-series data of the line-of-sight residence interval, and determines the state of the driver based on the Lyapunov exponent. State judgment method.
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