JP7745829B2 - Driver state determination method and device - Google Patents

Driver state determination method and device

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JP7745829B2 JP2021184709A JP2021184709A JP7745829B2 JP 7745829 B2 JP7745829 B2 JP 7745829B2 JP 2021184709 A JP2021184709 A JP 2021184709A JP 2021184709 A JP2021184709 A JP 2021184709A JP 7745829 B2 JP7745829 B2 JP 7745829B2
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Description

本発明は、車両を運転する運転者の異常状態を検出する運転者状態判定方法及びその装置に関する。 The present invention relates to a driver condition determination method and device for detecting abnormal conditions of a driver operating a vehicle.

従来より、運転者の意識状態、特に運転者の覚醒状態を的確に把握し、この覚醒状態に応じて車両に対する運転操作を支援する運転者支援装置が知られている。
疾患や居眠りを含む運転者の異常状態は、カメラ等の撮像手段によって取得された運転者の頭部姿勢や顔状態等の頭部関連情報を介して判定される。頭部関連情報のうち頭部姿勢は、例えば、運転者の顔向きや頭部位置(三次元座標)等を介して検出され、顔状態は、例えば、運転者の表情や目の開度状態(瞼状態)等を介して検出されている。
BACKGROUND ART Driver support devices have been known that accurately grasp a driver's state of consciousness, particularly the driver's state of alertness, and support the driver in driving a vehicle in accordance with the driver's state of alertness.
An abnormal state of a driver, including illness or drowsiness, is determined based on head-related information such as the driver's head posture and facial state acquired by an imaging device such as a camera. Among the head-related information, the head posture is detected based on, for example, the driver's facial direction and head position (three-dimensional coordinates), and the facial state is detected based on, for example, the driver's facial expression and eye opening state (eyelid state).

特許文献1の車両用警報装置は、運転者の居眠りを検知する居眠検知部と、運転者の脇見を検知する脇見検知部と、運転者の異常姿勢を検知する異常姿勢検知部と、車速を検知する車速検知部と、警報を報知する報知部と、何れかの検知部の検知に基づき報知部を作動させる警報制御部とを有し、警報制御部は、車速が所定閾値以下のとき、居眠検知で警報を実行すると共に脇見検知では警報を実行しない。 The vehicle alarm device of Patent Document 1 has a drowsiness detection unit that detects whether the driver is drowsy, an inattentive detection unit that detects whether the driver is looking away, an abnormal posture detection unit that detects whether the driver is in an abnormal posture, a vehicle speed detection unit that detects the vehicle speed, a notification unit that issues an alarm, and an alarm control unit that activates the notification unit based on detection by either detection unit.When the vehicle speed is below a predetermined threshold, the alarm control unit issues an alarm when drowsiness is detected, but does not issue an alarm when inattentive detection is detected.

特開2019-133402号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-133402

特許文献1の車両用警報装置は、居眠状態や異常姿勢の場合、警報を実行する一方、運転者が駐車位置等を捜すために車両を極低速走行する状況において、不必要な警報の実行を回避でき、運転者が感覚的に煩わしいと感じる事態の発生を制限することができる。
しかし、特許文献1の車両用警報装置では、脇見判定における誤検知を回避することが可能であるものの、異常姿勢判定における誤検知を回避することができない虞がある。
The vehicle alarm device of Patent Document 1 issues an alarm in the event of drowsiness or an abnormal posture, but can avoid issuing unnecessary alarms in situations where the driver is driving the vehicle at extremely low speeds to search for a parking spot, etc., thereby limiting the occurrence of situations that the driver finds annoying.
However, although the vehicle warning device of Patent Document 1 can avoid false detection in the inattentive driving judgment, there is a risk that it cannot avoid false detection in the abnormal posture judgment.

一般に、運転者が疾患を発症した場合、異常姿勢、換言すれば、運転者の意識がない無意識的姿勢崩れが外部観察にて認識される。
それ故、無意識的姿勢崩れは、顔向きや頭部位置によって検出されている。
一方、運転者が意識的に運転不適姿勢、所謂意図的姿勢崩れの状況において、運転者の顔向きや頭部位置を条件として異常が判断された場合、運転者の異常状態が判定される。
しかし、運転者は意図的に姿勢を崩しているため、意識状態や運転操作の面では特に不都合がないにも拘らず、警報が実行され、運転者にとって煩雑さを招くことがある。
Generally, when a driver develops a disease, an abnormal posture, in other words, an unconscious collapse of posture without the driver's awareness, is recognized by external observation.
Therefore, unconscious posture changes are detected by facial orientation and head position.
On the other hand, when the driver consciously adopts an unsuitable driving posture, i.e., intentionally loses posture, if an abnormality is determined based on the driver's facial direction and head position, the driver's abnormal state is determined.
However, since the driver intentionally loses his/her posture, the warning is issued even though there is no particular problem in terms of consciousness or driving operation, which may cause inconvenience to the driver.

運転者支援装置には、運転者の異常状態が判定された際、車両を自動的に路肩方向に移動すると共に自律的に車両を停車するものも存在している。
このような運転者支援装置では、意図的姿勢崩れが判定された場合であっても自動停車するため、運転者にとって煩雑さが一層増加することに加え、他車両に対して自車両が緊急停車するという予期しない事態を招く虞がある。
即ち、運転者の異常姿勢の判定精度を向上することは、不可欠であるにも拘らず容易ではない。
Some driver assistance devices automatically move the vehicle toward the shoulder of the road and autonomously stop the vehicle when it is determined that the driver is in an abnormal state.
Such driver assistance devices automatically stop the vehicle even if it is determined that the driver has intentionally lost posture, which not only increases the inconvenience for the driver but also poses the risk of an unexpected situation in which the vehicle makes an emergency stop in front of other vehicles.
That is, although it is essential to improve the accuracy of determining whether a driver is in an abnormal posture, it is not easy.

本発明の目的は、運転者の異常状態の判定精度を向上可能な運転者状態判定方法及びその装置等を提供することである。 The object of the present invention is to provide a driver condition determination method and device that can improve the accuracy of determining whether a driver is in an abnormal state.

請求項1の運転者状態判定方法は、車両の運転者の異常状態を検出する運転者状態判定方法において、前記運転者を撮像した撮像画像に基づき前記運転者の閉眼判定制御処理と前記運転者の頭部姿勢判定制御処理とを並列的に行い、前記閉眼判定制御処理は、前記運転者の閉眼状態が継続したときに発せられる警報に対して前記運転者の反応がない場合に前記運転者が異常状態であると判定し、前記頭部姿勢判定制御処理は、前記車両の周辺状況に関する周辺情報を取得する周辺情報取得工程と、前記周辺情報に基づき前記運転者の視界に相当する視界画像を取得する視界画像取得工程と、前記視界画像に対する前記運転者の誘目度分布を生成する誘目度分布生成工程と、前記撮像画像と前記視界画像に基づいて前記運転者の視線挙動を取得する視線挙動取得工程と、前記周辺情報と視界画像と誘目度分布と視線挙動とにより前記運転者の複数の視線判定指標としてサリエンシー指標、サッケード振幅指標、及びサッケード頻度指標を演算する視線判定指標演算工程と、前記撮像画像に基づいて前記運転者の顔向きと頭部位置を取得する頭部姿勢取得工程と、前記運転者が異常状態か否かを判定する運転者異常状態判定工程とを有し、前記運転者異常状態判定工程は、前記頭部姿勢取得工程で取得された前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算工程で演算された前記運転者の複数の視線判定指標が全て正常である場合前記運転者が意図的姿勢崩れであると判定し、前記頭部姿勢取得工程で取得された前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算工程で演算された前記運転者の複数の視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である場合前記運転者が異常状態であると判定することを特徴としている。 The driver state determination method of claim 1 is a driver state determination method for detecting an abnormal state of a vehicle driver, the method comprising: performing a control process for determining whether the driver's eyes are closed and a control process for determining a head posture of the driver in parallel based on an image of the driver; the control process for determining whether the driver's eyes are closed and a control process for determining a head posture of the driver; the control process for determining whether the driver is in an abnormal state when the driver does not respond to an alarm that is issued when the driver's eyes remain closed; and the control process for determining whether the driver is in an abnormal state when the driver does not respond to an alarm that is issued when the driver's eyes remain closed, the control process for determining whether the driver is in an abnormal state, the control process for determining whether the driver is in an abnormal state when the driver does not respond to an alarm that is issued when the driver's eyes remain closed ... The method includes a gaze determination index calculation step for calculating a saliency index, a saccade amplitude index, and a saccade frequency index as multiple gaze determination indexes for the driver; a head posture acquisition step for acquiring the facial orientation and head position of the driver based on the captured image ; and a driver abnormal state determination step for determining whether the driver is in an abnormal state or not.The driver abnormal state determination step is characterized in that it determines that the driver has intentionally lost posture if the head posture of the driver acquired in the head posture acquisition step is an abnormal posture and the multiple gaze determination indexes of the driver calculated in the gaze determination index calculation step are all normal, and it determines that the driver is in an abnormal state if the head posture of the driver acquired in the head posture acquisition step is an abnormal posture and any of the multiple gaze determination indexes of the driver calculated in the gaze determination index calculation step is abnormal.

この運転者状態判定方法では、運転者を撮像した撮像画像に基づき前記運転者の閉眼判定制御処理と前記運転者の頭部姿勢判定制御処理とを並列的に行う。閉眼判定制御処理は、運転者の閉眼状態が継続したときに発せられる警報に対して運転者の反応がない場合に運転者が異常状態であると判定する。頭部姿勢判定制御処理は、前記車両の周辺状況に関する周辺情報を取得する周辺情報取得工程と、前記運転者の視界に相当する視界画像を取得する視界画像取得工程と、前記視界画像に対する前記運転者の誘目度分布を生成する誘目度分布生成工程と、前記撮像画像と前記視界画像に基づいて前記運転者の視線挙動を取得する視線挙動取得工程と、前記周辺情報と前記視界画像と前記誘目度分布と前記視線挙動とにより前記運転者の複数の視線判定指標としてサリエンシー指標、サッケード振幅指標、及びサッケード頻度指標を演算する視線判定指標演算工程と、前記撮像画像に基づいて前記運転者の顔向きと頭部位置を取得する頭部姿勢取得工程と、前記運転者が異常状態か否かを判定する運転者異常状態判定工程とを有するため、運転者の注意度に関連する複数の視線判定指標を運転者の異常状態の判定条件に含めることができる。
前記運転者異常状態判定工程は、前記頭部姿勢取得工程で取得された前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算工程で演算された前記運転者の複数の視線判定指標が全て正常である場合、前記運転者が意図的姿勢崩れであると判定するため、意識状態や運転操作の面で問題のない運転者の運転不適姿勢を判定することができる。
前記運転者異常状態判定工程は、前記頭部姿勢取得工程で取得された前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算工程で演算された前記運転者の複数の視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である場合、前記運転者が異常状態であると判定するため、運転者の姿勢崩れから無意識的姿勢崩れを高精度に判定することができる。
従って、運転者の閉眼状態と、頭部姿勢異常と、運転者の注意度に関連する複数の視線判定指標に基づいて運転者の異常状態を判定するので、正常に運転できない運転者の異常状態の判定精度を向上させることができる。
In this driver state determination method, a control process for determining whether the driver's eyes are closed and a control process for determining the driver's head posture are performed in parallel based on an image of the driver. The control process for determining whether the driver's eyes are closed determines that the driver is in an abnormal state if the driver does not respond to a warning that is issued when the driver's eyes remain closed. The head posture determination control process includes a peripheral information acquisition process for acquiring peripheral information regarding the surrounding conditions of the vehicle, a field of view image acquisition process for acquiring a field of view image corresponding to the driver's field of view, an attraction distribution generation process for generating an attractiveness distribution of the driver for the field of view image, a gaze behavior acquisition process for acquiring the driver's gaze behavior based on the captured image and the field of view image, a gaze determination index calculation process for calculating a saliency index, a saccade amplitude index, and a saccade frequency index as multiple gaze determination indexes for the driver based on the peripheral information, the field of view image , the attractiveness distribution, and the gaze behavior, a head posture acquisition process for acquiring the driver's facial direction and head position based on the captured image, and a driver abnormal state determination process for determining whether the driver is in an abnormal state.Therefore, multiple gaze determination indexes related to the driver's level of attention can be included in the determination conditions for the driver's abnormal state.
The driver abnormal state determination process determines that the driver has intentionally lost posture if the driver's head posture acquired in the head posture acquisition process is abnormal and the driver's multiple gaze determination indices calculated in the gaze determination index calculation process are all normal, thereby making it possible to determine whether a driver has an inappropriate driving posture even if there are no problems with their consciousness or driving operation.
The driver abnormal state determination process determines that the driver is in an abnormal state if the head posture of the driver acquired in the head posture acquisition process is abnormal and any of the driver's multiple gaze determination indices calculated in the gaze determination index calculation process is abnormal, so that unconscious posture deviations of the driver can be determined with high accuracy from their posture deviations.
Therefore, the abnormal state of the driver is determined based on the driver's eye closure state, abnormal head posture, and multiple gaze determination indices related to the driver's level of attention, thereby improving the accuracy of determining the abnormal state of a driver who is unable to drive normally.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記運転者異常状態判定工程は、少なくとも、運転者の顔向角度に基づいて頭部姿勢が異常姿勢であることを判定することを特徴としている。
この構成によれば、運転者の頭部姿勢が異常姿勢であることを容易に判定することができる。
The invention of claim 2 is characterized in that in the invention of claim 1, the driver abnormal state determining step determines that the head posture is abnormal based on at least the angle of the driver's face.
According to this configuration, it is possible to easily determine whether the driver's head posture is abnormal.

請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記運転者異常状態判定工程は、前記頭部姿勢取得工程で取得された前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算工程で演算された前記運転者の複数の視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である状況が所定時間継続した場合、前記運転者が異常状態であると判定することを特徴としている。
この構成によれば、運転者の異常状態を確実に判定することができる。
The invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of claim 1 or 2, the driver abnormal state determination process determines that the driver is in an abnormal state if the head posture of the driver acquired in the head posture acquisition process is abnormal and any of the driver's multiple gaze determination indices calculated in the gaze determination index calculation process is abnormal, and this situation continues for a predetermined time.
This configuration makes it possible to reliably determine whether the driver is in an abnormal state.

請求項の運転者状態判定装置は、車両の運転者の異常状態を検出する運転者状態判定装置において、前記車両の周辺状況に関する周辺情報を取得する周辺情報取得手段と、前記運転者の運転操作量を取得する運転操作量取得手段と、前記周辺情報に基づき前記運転者の視界に相当する視界画像を取得する視界画像取得手段と、前記視界画像に対する前記運転者の誘目度分布を生成する誘目度分布生成手段と、前記運転者を撮像する内部カメラの撮像画像に基づいて前記運転者の視線挙動を取得する視線挙動取得手段と、前記周辺情報と前記視界画像と前記誘目度分布と前記視線挙動とにより前記運転者の複数の視線判定指標としてサリエンシー指標、サッケード振幅指標、及びサッケード頻度指標を演算する視線判定指標演算手段と、前記撮像画像に基づいて前記運転者の顔向きと頭部位置を取得する頭部姿勢取得手段と、前記運転者が異常状態か否かを判定する運転者異常状態判定手段とを有し、前記運転者異常状態判定手段は、前記撮像画像に基づいて前記運転者の閉眼判定制御処理と前記運転者の頭部姿勢判定制御処理とを並列的に行い、前記閉眼判定制御処理では、前記運転者の閉眼状態が継続した場合に発せられる警報に対して、前記運転操作量と前記撮像画像に基づき前記運転者の反応がない場合に前記運転者が異常状態であると判定し、前記頭部姿勢判定制御処理では、前記頭部姿勢取得手段が取得した前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算手段が演算した前記運転者の複数の視線判定指標が全て正常である場合前記運転者が意図的姿勢崩れであると判定し、前記頭部姿勢取得手段が取得した前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算手段演算した前記運転者の複数の視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である場合前記運転者が異常状態であると判定することを特徴としている。 a driver's state determination device for determining whether a driver of a vehicle is in an abnormal state, the driver's state determination device comprising: a peripheral information acquisition means for acquiring peripheral information relating to a peripheral situation of the vehicle; a driving operation amount acquisition means for acquiring a driving operation amount of the driver; a field of view image acquisition means for acquiring a field of view image corresponding to the field of view of the driver based on the peripheral information; an attraction distribution generation means for generating an attractiveness distribution of the driver for the field of view image; a gaze behavior acquisition means for acquiring a gaze behavior of the driver based on an image captured by an internal camera that images the driver; a gaze determination index calculation means for calculating a saliency index, a saccade amplitude index, and a saccade frequency index as a plurality of gaze determination indexes of the driver based on the peripheral information, the field of view image, the attractiveness distribution, and the gaze behavior; a head posture acquisition means for acquiring a facial orientation and a head position of the driver based on the image ; and an abnormal driver state determination means for determining whether the driver is in an abnormal state. and a determination means, wherein the driver abnormal state determination means performs a control process for determining whether the driver's eyes are closed and a control process for determining the driver's head posture in parallel based on the captured image, and the eye closure determination control process determines that the driver is in an abnormal state if the driver does not react based on the driving operation amount and the captured image to an alarm that is issued when the driver's eyes remain closed, and the head posture determination control process determines that the driver has intentionally lost posture if the head posture of the driver acquired by the head posture acquisition means is an abnormal posture and all of the plurality of gaze determination indices of the driver calculated by the gaze determination index calculation means are normal, and determines that the driver is in an abnormal state if the head posture of the driver acquired by the head posture acquisition means is an abnormal posture and any of the plurality of gaze determination indices of the driver calculated by the gaze determination index calculation means is abnormal.

この運転者状態判定装置では、車両の運転者の異常状態を検出する運転者状態判定装置において、前記車両の周辺状況に関する周辺情報を取得する周辺情報取得手段と、前記運転者の運転操作量を取得する運転操作量取得手段と、前記周辺情報に基づき前記運転者の視界に相当する視界画像を取得する視界画像取得手段と、前記視界画像に対する前記運転者の誘目度分布を生成する誘目度分布生成手段と、前記運転者を撮像する内部カメラの撮像画像に基づいて前記運転者の視線挙動を取得する視線挙動取得手段と、前記周辺情報と前記視界画像と前記誘目度分布と前記視線挙動とにより前記運転者の複数の視線判定指標としてサリエンシー指標、サッケード振幅指標、及びサッケード頻度指標を演算する視線判定指標演算手段と、前記撮像画像に基づいて前記運転者の顔向きと頭部位置を取得する頭部姿勢取得手段と、前記運転者が異常状態か否かを判定する運転者異常状態判定手段とを有するため、運転者の注意度に関連する複数の視線判定指標を運転者の異常状態の判定条件に含めることができる。
前記運転者異常状態判定手段は、前記頭部姿勢取得手段が取得した前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算手段が演算した前記運転者の複数の視線判定指標が全て正常である場合、前記運転者が意図的姿勢崩れであると判定するため、意識状態や運転操作の面で問題のない運転者の運転不適姿勢を判定することができる。
前記運転者異常状態判定手段は、前記頭部姿勢取得手段が取得した前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算手段演算した前記運転者の複数の視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である場合、前記運転者が異常状態であると判定するため、運転者の姿勢崩れから無意識的姿勢崩れを高精度に判定することができる。
従って、運転者の閉眼状態と、頭部姿勢異常と、運転者の注意度に関連する複数の視線判定指標に基づいて運転者の異常状態を判定するので、正常に運転できない運転者の異常状態の判定精度を向上させることができる。
This driver condition determination device detects an abnormal state of the driver of a vehicle and includes a peripheral information acquisition means for acquiring peripheral information related to the surrounding conditions of the vehicle, a driving operation amount acquisition means for acquiring the driving operation amount of the driver, a field of view image acquisition means for acquiring a field of view image corresponding to the driver's field of view based on the peripheral information, an attraction distribution generation means for generating an attractiveness distribution of the driver for the field of view image, a gaze behavior acquisition means for acquiring the gaze behavior of the driver based on an image captured by an internal camera that images the driver, a gaze determination index calculation means for calculating a saliency index, a saccade amplitude index, and a saccade frequency index as multiple gaze determination indices of the driver based on the peripheral information, the field of view image, the attractiveness distribution, and the gaze behavior, a head posture acquisition means for acquiring the facial direction and head position of the driver based on the captured image , and a driver abnormal condition determination means for determining whether the driver is in an abnormal state or not.Therefore, multiple gaze determination indices related to the driver's level of attention can be included in the determination conditions for the driver's abnormal state.
The driver abnormal state determination means determines that the driver has intentionally lost posture if the head posture of the driver acquired by the head posture acquisition means is abnormal and the multiple gaze determination indices of the driver calculated by the gaze determination index calculation means are all normal, and therefore can determine that a driver has an inappropriate driving posture even if there are no problems with their state of consciousness or driving operation.
The driver abnormal state determination means determines that the driver is in an abnormal state if the head posture of the driver acquired by the head posture acquisition means is an abnormal posture and any of the driver's multiple gaze determination indices calculated by the gaze determination index calculation means is abnormal, and therefore can accurately determine whether the driver's posture is unconscious.
Therefore, the abnormal state of the driver is determined based on the driver's eye closure state, abnormal head posture, and multiple gaze determination indices related to the driver's level of attention, thereby improving the accuracy of determining the abnormal state of a driver who is unable to drive normally.

本発明の運転者状態判定方法及びその装置によれば、運転者の閉眼状態と、頭部姿勢異常と、運転者の複数の視線判定指標を運転者の異常状態の判定条件にすることにより、運転者の異常状態の判定精度を向上することができる。 According to the driver condition determination method and device of the present invention, the accuracy of determining the driver's abnormal condition can be improved by using the driver's closed eye state, abnormal head posture, and multiple gaze determination indicators as conditions for determining the driver's abnormal condition.

実施例1に係る運転者状態判定装置のブロック図である。1 is a block diagram of a driver state determination device according to a first embodiment; 監視支援装置に係る説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a monitoring support device. 制動支援装置に係る説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a braking assist device. 停車支援装置に係る説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a vehicle stopping assistance device. 視線判定制御処理のステップチャートである。10 is a step chart of a line-of-sight determination control process. サッケードの抽出について説明するためのグラフである。10 is a graph for explaining extraction of a saccade. サッケードのノイズ除去処理について説明するためのグラフである。10 is a graph for explaining a noise removal process of a saccade. 運転者の注視点に係るサリエンシーの時間変化の一例を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a time change in saliency related to a driver's gaze point. 図8と同じ環境においてランダムに座標を指定したランダム点に係るサリエンシーの時間変化の一例を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of time-dependent change in saliency related to random points whose coordinates are randomly specified in the same environment as in FIG. 8 . サリエンシー指標の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a saliency index. 閉眼判定制御処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a control process for determining whether the eyes are closed. 頭部姿勢判定制御処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a head posture determination control process.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を車両の運転者状態判定装置に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The following description exemplifies the application of the present invention to a driver state determination device for a vehicle, and does not limit the present invention, its applications, or its uses.

以下、本発明の実施例1について図1~図12に基づいて説明する。
運転者状態判定装置Mは、運転者の意識状態、特に運転者が運転する車両(以下、自車両ともいう)の運転操作が困難な異常状態を判定すると共に、運転者の異常状態が判定された場合、自律的に緊急停車可能な運転支援装置である。
以下、運転者の異常状態とは、運転者が意識的に覚醒しておらず且つ身体的に姿勢が崩れて運転操作が不可能な状態(疾患発症や居眠を含む)として説明する。
また、以下の説明は、運転者状態判定方法の説明を含むものである。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 12. FIG.
The driver state determination device M is a driving assistance device that determines the driver's state of consciousness, particularly an abnormal state that makes it difficult for the driver to operate the vehicle (hereinafter also referred to as the driver's own vehicle), and can autonomously make an emergency stop if an abnormal state of the driver is determined.
Hereinafter, an abnormal state of the driver will be described as a state in which the driver is not consciously awake and is physically unwell, making it impossible for the driver to perform driving operations (including the onset of illness or drowsiness).
The following description also includes a description of a driver state determination method.

図1に示すように、運転者状態判定装置Mは、運転者の操作挙動及び車両の走行挙動等を検出可能な複数の検出手段1と、運転者に対して車両側から自律的に車両の運転支援を行う運転者支援装置2と、検出手段1から入力される入力信号に基づき各種演算を行うと共に運転者支援装置2に各種指令信号を出力するECU(Electronic Control Unit)3等を主な構成要素としている。 As shown in Figure 1, the driver state determination device M mainly comprises multiple detection means 1 capable of detecting the driver's operating behavior and the vehicle's driving behavior, a driver assistance device 2 that autonomously provides vehicle driving assistance to the driver from the vehicle side, and an ECU (Electronic Control Unit) 3 that performs various calculations based on input signals from the detection means 1 and outputs various command signals to the driver assistance device 2.

まず、検出手段1について説明する。
図1に示すように、検出手段1は、車両の進行方向前方を撮像する外部カメラ10と、運転者を撮像する内部カメラ11と、車両の速度を検出する車速センサ12と、ステアリングホイール(図示略)の操作による操舵角度を検出する舵角センサ13と、運転者によるステアリングホイールの把持を検出する把持センサ14と、アクセルペダル(図示略)の踏込量を検出するアクセルセンサ15と、ブレーキペダル(図示略)の踏込量を検出するブレーキセンサ16と、ハザードランプ(図示略)を作動させるハザードスイッチ17等を備えている。各センサ12~16が、所定タイミング、所謂判定時直前である現時点の運転操作量を取得する運転操作量取得手段に相当している。
First, the detection means 1 will be described.
1, the detection means 1 includes an external camera 10 that captures an image ahead of the vehicle in the traveling direction, an internal camera 11 that captures an image of the driver, a vehicle speed sensor 12 that detects the speed of the vehicle, a steering angle sensor 13 that detects the steering angle due to the operation of the steering wheel (not shown), a grip sensor 14 that detects the driver's grip on the steering wheel, an accelerator sensor 15 that detects the amount of depression of the accelerator pedal (not shown), a brake sensor 16 that detects the amount of depression of the brake pedal (not shown), and a hazard switch 17 that activates hazard lamps (not shown). Each of the sensors 12 to 16 corresponds to a driving operation amount acquisition means that acquires the driving operation amount at a predetermined timing, i.e., the current time immediately before the determination time.

外部カメラ10は、車両の周囲を全体的に網羅するように設けられている。この外部カメラ11は、車両の周囲に広がる環境(車両周辺の外部環境)を撮像することにより、車両の外部環境の一部である進行方向前方の撮像画像を取得する。
外部カメラ10に取得された画像情報は、ECU3に送信される。外部カメラ10は、広角レンズを有する単眼カメラであり、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor)等の固体撮像素子を用いて構成される。
The external camera 10 is provided to cover the entire area around the vehicle. The external camera 10 captures an image of the environment surrounding the vehicle (external environment around the vehicle) to obtain an image of the area ahead in the direction of travel, which is part of the external environment of the vehicle.
The image information acquired by the external camera 10 is transmitted to the ECU 3. The external camera 10 is a monocular camera with a wide-angle lens, and is configured using a solid-state image sensor such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS).

内部カメラ11は、例えば、CCDカメラによって構成され、インスツルメントパネル(図示略)上部中央において運転者対向位置に装着されている。
この内部カメラ11は、運転席に着座してシートベルトを着用した運転者の顔面を含む頭部を前方正面から撮像可能に形成されている。撮像された頭部画像は、運転者の顔面部分の画像を切り出して、顔面の指向方向(顔向方向)、運転者の表情の特定、目のアイリス(虹彩)を拡大検出して視線向方向、瞼部分を拡大検出して運転者の目の開度や開閉状態、運転者の頭部(重心)の三次元座標位置等を検出可能に構成されている。
内部カメラ11は、少なくとも、必要な撮像画像を取得できれば良く、前方正面カメラと運転席の真上に設置した上方カメラの2つのカメラ、或いは3以上のカメラを搭載しても良い。
The internal camera 11 is, for example, a CCD camera, and is mounted in the upper center of an instrument panel (not shown) in a position facing the driver.
The internal camera 11 is configured to be able to capture an image of the head, including the face, of a driver seated in the driver's seat and fastening a seat belt from the front. The captured head image is configured to be able to extract an image of the driver's face and detect the direction of the face (direction of face orientation), identify the driver's facial expression, enlarge and detect the iris to detect the direction of the line of sight, enlarge and detect the eyelid to detect the degree of eye opening and closing, and the three-dimensional coordinate position of the driver's head (center of gravity).
The internal camera 11 is required to be capable of capturing at least the necessary captured images, and may be equipped with two cameras, a front-facing camera and an upward camera installed directly above the driver's seat, or three or more cameras.

次に、運転者支援装置2について説明する。
図1に示すように、運転者支援装置2は、運転者に対して警戒状態を報知する監視支援装置21と、車両に対して制動動作を行わせる制動支援装置22と、車両に対して緊急停車動作を行わせる停車支援装置23等から構成されている。
Next, the driver assistance device 2 will be described.
As shown in FIG. 1, the driver assistance device 2 is composed of a monitoring assistance device 21 that notifies the driver of an alert state, a braking assistance device 22 that causes the vehicle to perform a braking operation, and a stopping assistance device 23 that causes the vehicle to perform an emergency stop operation.

監視支援装置21は、意識状態、所謂運転者の覚醒状態を認知して回復が必要と判断した場合、運転者に報知することにより運転者の意識の回復を促すように構成されている。
この監視支援装置21は、ECU3から脇見信号又は居眠推定信号を受信した場合、車室内に設けた1又は複数のスピーカ(図示略)から運転者に対して警報を発生する。
図2に示すように、インスツルメントパネルに配置された速度メータ部21aには、警報を表示可能な表示部21bが設けられている。監視支援装置21は、ECU3から脇見信号又は居眠推定信号を受信した場合、表示部21bに、例えば「前方注意」の警報を表示する。
The monitoring support device 21 is configured to recognize the state of consciousness, that is, the wakefulness state of the driver, and, if it determines that recovery is necessary, to notify the driver and encourage the driver to recover consciousness.
When the monitoring support device 21 receives an inattentive driving signal or a drowsiness estimation signal from the ECU 3, it issues an alarm to the driver from one or more speakers (not shown) provided in the vehicle cabin.
2, a speedometer section 21a disposed on the instrument panel is provided with a display section 21b capable of displaying a warning. When the monitoring support device 21 receives an inattentive driving signal or a drowsiness estimation signal from the ECU 3, the monitoring support device 21 displays a warning such as "Watch out for the road ahead" on the display section 21b.

制動支援装置22は、走行中の自車両が先行する他車両に接近したとき、警報を行い、衝突を回避可能な制動限界距離になった場合、緊急制動するように構成されている。
図3に示すように、制動支援装置22は、自車両が先行する他車両Bに対して自車両A1の位置まで接近したとき、スピーカから運転者に対して警報を発生する。
他車両Bと自車両A1との離隔距離は、通常であれば運転者が自身の運転操作(手動操作)で衝突を回避することができる時間(例えば、0.8sec)に対応した距離である。
制動支援装置22は、自車両が先行する他車両Bに対して更に自車両A2の位置まで接近したとき、自動的に緊急制動する。他車両Bと自車両A2との離隔距離は、最大制動力相当の緊急制動により衝突を回避することができる限界距離である。
The braking assist device 22 is configured to issue a warning when the vehicle approaches another vehicle ahead while traveling, and to apply emergency braking when the braking limit distance at which a collision can be avoided is reached.
As shown in FIG. 3, the braking assist device 22 issues a warning to the driver from a speaker when the host vehicle approaches the leading vehicle B to the position of the host vehicle A1.
The separation distance between the other vehicle B and the host vehicle A1 is a distance corresponding to the time (for example, 0.8 seconds) that the driver can normally avoid a collision by his/her own driving operation (manual operation).
The braking assist device 22 automatically applies emergency braking when the host vehicle approaches the leading vehicle B to the position of the host vehicle A2. The separation distance between the leading vehicle B and the host vehicle A2 is the limit distance at which a collision can be avoided by applying emergency braking equivalent to the maximum braking force.

また、図3に示すように、制動支援装置22は、ECU3から脇見信号又は居眠推定信号を受信した場合、走行中の自車両が先行する他車両Bに対して自車両A1の位置よりも離隔した自車両A3の位置まで接近したとき、スピーカから運転者に対して警報を発生する。ここで、他車両Bと自車両A3との離隔距離は、運転者が注意散漫状態であっても運転者が自身の運転操作で衝突を回避することができる時間(例えば、1.2sec)に対応した距離である。 As shown in FIG. 3, when the braking assist device 22 receives an inattentive driving signal or a drowsiness estimation signal from the ECU 3, it issues an alarm to the driver from the speaker when the vehicle approaches a leading vehicle B to a position of vehicle A3 that is further away from the leading vehicle B than the position of vehicle A1. Here, the separation distance between vehicle B and vehicle A3 corresponds to the time (e.g., 1.2 seconds) that the driver can use their own driving operations to avoid a collision even if they are distracted.

停車支援装置23は、ECU3から居眠推定信号を受信した場合、スピーカから運転者に対して警報を発生し、居眠確定信号を受信後、自車両を自律的に緊急停車させる。
図4に示すように、停車支援装置23は、自車両X1の位置で閉眼状態に対応した居眠推定信号を受信したとき、スピーカを作動させて警報を発生し、自車両X2の位置で運転不操作状態等に対応した居眠確定信号を受信している。次に、自車両X3のとき、それまで運転者によるマニュアル運転であっても自動運転を開始する。自動運転を開始した自車両は、路肩等の安全地帯に移動した後、自車両X4の位置において自律緊急停車される。
When the stopping assistance device 23 receives a drowsiness estimation signal from the ECU 3, it issues an alarm to the driver from a speaker, and after receiving a drowsiness confirmation signal, it autonomously brings the vehicle to an emergency stop.
As shown in Figure 4, when the vehicle stopping assistance device 23 receives a drowsiness estimation signal corresponding to an eyes-closed state at the position of the host vehicle X1, it activates the speaker to issue an alarm, and when it receives a drowsiness confirmation signal corresponding to an unoperated driving state or the like at the position of the host vehicle X2, it starts automatic driving at the position of the host vehicle X3, even if the host vehicle had been manually driven by the driver until then. After starting automatic driving, the host vehicle moves to a safety zone such as the shoulder of the road and then makes an autonomous emergency stop at the position of the host vehicle X4.

また、停車支援装置23は、ECU3から異常信号を受信した場合、自車両を自律的に緊急停車する。図4に示すように、停車支援装置23は、自車両X2の位置で運転者の異常信号を受信する。次に、自車両X3のとき、それまで運転者によるマニュアル運転であっても自動運転を開始する。自動運転を開始した自車両は、路肩等の安全地帯に移動した後、自車両X4の位置において自律緊急停車される。その後、停車支援装置23は、例えば、停車保持期間が所定時間経過した後、救急センタ等に緊急通報を行う。以下、これら自律緊急停車制御を異常時シーケンス制御という。 Furthermore, when the stopping assistance device 23 receives an abnormality signal from the ECU 3, it autonomously brings the host vehicle to an emergency stop. As shown in FIG. 4, the stopping assistance device 23 receives an abnormality signal from the driver at the position of host vehicle X2. Next, at the position of host vehicle X3, automatic driving begins even if the driver has been driving manually up until then. After starting automatic driving, the host vehicle moves to a safety zone such as the shoulder of the road and then makes an autonomous emergency stop at the position of host vehicle X4. Thereafter, the stopping assistance device 23 makes an emergency call to an emergency center or the like, for example, after a predetermined vehicle stop maintenance period has elapsed. Hereinafter, this autonomous emergency stop control is referred to as abnormality sequence control.

次に、ECU3について説明する。
ECU3は、異常時の運転者の徴候(以下、異常時徴候)と、異常時の運転者の身体的状態(以下、異常時状態)と、運転者の視線特性の1つである視線異常とを用いて運転者の異常状態を判定している。このECU3は、CPU(Central Processing Unit)と、ROMと、RAMと、イン側インタフェイスと、アウト側インタフェイス等によって構成されている。ROMには、ブレーキ制御や表示制御等種々のプログラムやデータが格納され、RAMには、CPUが一連の処理を行う際に使用される処理領域が設けられている。
Next, the ECU 3 will be described.
The ECU 3 determines whether the driver is in an abnormal state based on the driver's symptoms at the time of an abnormality (hereinafter referred to as "abnormal symptoms"), the driver's physical condition at the time of the abnormality (hereinafter referred to as "abnormal state"), and gaze abnormality, which is one of the driver's gaze characteristics. The ECU 3 is composed of a CPU (Central Processing Unit), ROM, RAM, an internal interface, an external interface, etc. The ROM stores various programs and data for brake control, display control, etc., and the RAM has a processing area used when the CPU performs a series of processes.

図1に示すように、ECU3は、運転者の視線異常を判定する視線判定部30(視界画像取得手段、視線判定指標演算手段)と、運転者の頭部姿勢状態を判定する頭部姿勢判定部31と、運転者の左右両目について開閉状態を判定する眼状態判定部32と、車両の運転に対して阻害要因に成り得る運転者状態を判定する運転者状態判定部33等を備えている。 As shown in Figure 1, the ECU 3 includes a gaze determination unit 30 (field of view image acquisition means, gaze determination index calculation means) that determines whether the driver has an abnormality in their gaze, a head posture determination unit 31 that determines the state of the driver's head posture, an eye state determination unit 32 that determines whether the driver's left and right eyes are open or closed, and a driver state determination unit 33 that determines the driver's state that may be an obstacle to driving the vehicle.

まず、視線判定部30について説明する。
図1に示すように、視線判定部30は、サリエンシー(誘目度)判定部30a(誘目度分布生成手段)と、サッケード(跳躍性眼球運動)判定部30b(視線挙動取得手段)とを備えている。サリエンシー判定部30aは、サリエンシー指標に基づき視線異常を判定し、サッケード判定部30bは、サッケード振幅指標及びサッケード頻度指標に基づき視線異常を判定する。視線判定部30は、これらの視線判定指標の全てが正常と判定された場合、視線正常と判定し、3つの視線判定指標のうち1つでも異常と判定された場合、視線異常と判定している。
First, the line-of-sight determination unit 30 will be described.
1, the gaze determination unit 30 includes a saliency (attractiveness) determination unit 30a (attractiveness distribution generating means) and a saccade (saccade eye movement) determination unit 30b (gaze behavior acquiring means). The saliency determination unit 30a determines gaze abnormality based on a saliency index, and the saccade determination unit 30b determines gaze abnormality based on a saccade amplitude index and a saccade frequency index. The gaze determination unit 30 determines the gaze to be normal if all of these gaze determination indices are determined to be normal, and determines the gaze to be abnormal if any one of the three gaze determination indices is determined to be abnormal.

図5のステップチャートに示すように、視線判定部30が実行する視線判定制御処理は、周辺情報取得工程S1、視界画像取得工程S2、誘目度分布生成工程S3、視線挙動取得工程S4、視線判定指標演算工程S5、視線指標判定工程S6の順番で処理される。
周辺情報取得工程S1では、外部カメラ10で撮像された画像と内部カメラ11で撮像された画像とを夫々受信し、これらの画像処理が行われる。この画像処理では、画像の歪を補正する歪補正処理や、画像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整処理等が行われる。
As shown in the step chart of FIG. 5, the gaze determination control process executed by the gaze determination unit 30 is carried out in the following order: peripheral information acquisition step S1, field of view image acquisition step S2, attention distribution generation step S3, gaze behavior acquisition step S4, gaze determination index calculation step S5, and gaze index determination step S6.
In the peripheral information acquisition step S1, the image captured by the external camera 10 and the image captured by the internal camera 11 are received and processed. This image processing includes distortion correction processing to correct distortion in the image and white balance adjustment processing to adjust the white balance of the image.

視界画像取得工程S2では、外部カメラ11及び内部カメラ12からの入力に基づき、運転席に着座した運転者の視界領域に表われる視界画像が作成される。
視界画像は、外部カメラ10が撮像した車両前方の外部環境画像に対して車両走行中に運転者の視界領域に入るピラー等の車体構成部材を合成して作成する。
また、運転者の視線方向と視界画像とから運転者の注視点が算出される。
In the field of view image acquisition step S2, a field of view image that appears in the field of view of the driver seated in the driver's seat is created based on input from the external camera 11 and the internal camera 12.
The field of view image is created by combining an image of the external environment in front of the vehicle captured by the external camera 10 with vehicle body components such as pillars that are in the driver's field of view while the vehicle is traveling.
In addition, the driver's gaze point is calculated from the driver's line of sight direction and the field of view image.

誘目度分布生成工程S3では、視界画像取得工程S2で取得された視界画像の車体構成部材以外の部分について、色に基づくサリエンシー、輝度に基づくサリエンシー、動きに基づくサリエンシー等、特徴毎にサリエンシーを算出して特徴毎のサリエンシーマップが生成される。これら生成された特徴毎のサリエンシーマップを足し合わせることで最終的なサリエンシーマップを作成する。 In the attention distribution generation process S3, saliency is calculated for each feature, such as color-based saliency, brightness-based saliency, and movement-based saliency, for parts of the field of view image acquired in the field of view image acquisition process S2 other than the vehicle body components, and a saliency map for each feature is generated. The final saliency map is created by adding together these generated saliency maps for each feature.

視線挙動取得工程S4では、サッケードの振幅及びサッケードの頻度が取得される。
図6に示すように、隣り合う注視期間の間に挟まれた期間がサッケード期間である。サッケード振幅dsは、サッケード期間における視線の移動距離である。
図7に示すように、視線の移動距離の変化に基づきサッケード候補を抽出し、複数のサッケード候補に基づいて回帰曲線L10を導出する。回帰曲線L10を移動速度増加方向にシフトした第1基準曲線L11と回帰曲線L10を移動速度減少方向にシフトした第2基準曲線L12との間をサッケード範囲R10に設定し、複数のサッケード候補のうちサッケード範囲R10に含まれるサッケード候補をサッケードとして抽出した。
In the gaze behavior acquisition step S4, the amplitude and frequency of saccades are acquired.
6, the period sandwiched between adjacent fixation periods is a saccade period. The saccade amplitude ds is the distance the line of sight moves during the saccade period.
7, saccade candidates are extracted based on changes in the distance of gaze movement, and a regression curve L10 is derived based on the multiple saccade candidates. A saccade range R10 is set between a first reference curve L11 obtained by shifting the regression curve L10 in the direction of increasing the movement speed and a second reference curve L12 obtained by shifting the regression curve L10 in the direction of decreasing the movement speed, and saccade candidates included in the saccade range R10 are extracted as saccades from among the multiple saccade candidates.

視線判定指標演算工程S5では、サリエンシー指標、サッケード振幅指標及びサッケード頻度指標が演算される。
サッケード振幅指標は、予め定められた周期内に含まれるサッケードの振幅の平均値により求める。また、サッケード頻度指標は、予め定められた周期内に含まれるサッケードの数をその周期の時間で除算することにより求める。
In the gaze determination index calculation step S5, a saliency index, a saccade amplitude index, and a saccade frequency index are calculated.
The saccade amplitude index is calculated by averaging the amplitude of saccades within a predetermined period, and the saccade frequency index is calculated by dividing the number of saccades within a predetermined period by the duration of the period.

サリエンシー指標の演算では、計測時間内に得られるサリエンシーマップにおいて運転者の注視点を検出し、所定時刻毎の注視点を抽出したサリエンシーグラフ(図8参照)と、計測時間内に得られるサリエンシーマップにおいてランダム点を指定し、所定時刻毎のランダム点を抽出したサリエンシーグラフ(図9参照)とを作成する。
注視点のサリエンシーのうち閾値を超える注視点のサリエンシーの数を注視点の総サリエンシー数で除算して注視点における閾値を超える確率を求める。また、ランダム点のサリエンシーのうち閾値を超えるランダム点のサリエンシーの数をランダム点の総サリエンシー数で除算してランダム点における閾値を超える確率を求める。
In calculating the saliency index, the driver's gaze point is detected in the saliency map obtained within the measurement time, and a saliency graph (see Figure 8) is created by extracting the gaze point for each specified time, and a random point is specified in the saliency map obtained within the measurement time, and a saliency graph (see Figure 9) is created by extracting the random point for each specified time.
The probability of exceeding the threshold at the fixation point is calculated by dividing the number of fixation point saliencies that exceed the threshold by the total number of fixation point saliencies. Also, the probability of exceeding the threshold at the random point is calculated by dividing the number of random point saliencies that exceed the threshold by the total number of random point saliencies.

図10に示すように、注視点における閾値を超える確率とランダム点における閾値を超える確率との組み合わせに基づいてROC(Receiver Operating Characteristic)曲線Cを導出する。このROC曲線Cは、運転者の視線が高サリエンシー領域に誘引される傾向の強さに応じて変化する。最後に、ROC曲線Cの下側領域(ハッチング領域)であるサリエンシー指標(AUC:Area Under Curve)を演算する。 As shown in Figure 10, a receiver operating characteristic (ROC) curve C is derived based on a combination of the probability of exceeding a threshold at the gaze point and the probability of exceeding a threshold at a random point. This ROC curve C changes depending on the strength of the tendency for the driver's gaze to be attracted to high saliency areas. Finally, the saliency index (AUC: Area Under Curve), which is the area below the ROC curve C (hatched area), is calculated.

視線指標判定工程S6では、サリエンシー指標が予め定められた基準AUC値を上回る場合、又はサッケード振幅指標が判定閾値以上の場合、又はサッケード頻度指標が判定閾値以上の場合、注意機能低下を引き起こす視線異常であると判定する。
サリエンシー指標、サッケード振幅指標、サッケード頻度指標が、何れも正常判定された場合、運転者の視線正常が判定される。
In the gaze index determination process S6, if the saliency index exceeds a predetermined standard AUC value, or if the saccade amplitude index is equal to or greater than a determination threshold, or if the saccade frequency index is equal to or greater than a determination threshold, it is determined that the gaze abnormality is causing a decrease in attention function.
If the saliency index, the saccade amplitude index, and the saccade frequency index are all determined to be normal, the driver's line of sight is determined to be normal.

次に、頭部姿勢判定部31について説明する。
頭部姿勢判定部31は、内部カメラ11が撮像した画像情報に基づき運転者の頭部姿勢状態を判定している。この頭部姿勢判定部31は、運転者の頭部姿勢状態が俯き、横倒れ、突っ伏し、後傾のうち何れかであることを検出した場合、頭部姿勢崩れを判定する。
頭部姿勢崩れが判定されたとき、第1カウンタC1に1が代入される。第1カウンタC1の初期値は0である。
Next, the head posture determination unit 31 will be described.
The head posture determination unit 31 determines the head posture state of the driver based on the image information captured by the internal camera 11. When the head posture determination unit 31 detects that the driver's head posture state is one of the following: head down, lying sideways, leaning face down, or leaning backward, it determines that the head posture is out of alignment.
When a head posture error is detected, the first counter C1 is set to 1. The initial value of the first counter C1 is 0.

頭部姿勢判定部31は、例えば、ピッチ方向の顔向角度の絶対値が所定閾値以上の場合、俯き判定信号を出力し、ロール方向の顔向角度の絶対値が所定閾値以上の場合、横倒れ(横凭れ)判定信号を出力する。また、頭部姿勢判定部31は、例えば、ピッチ方向の顔向角度の絶対値が所定閾値以上で且つ現在の頭部位置が基準頭部位置に頭部位置閾値を減算した値以上の場合、突っ伏し判定信号を出力し、ピッチ方向の顔向角度が、所定閾値以上且つ基準頭部位置に頭部位置閾値を加算した値に対して現在の頭部位置よりも小さい場合、後傾判定信号を出力する。俯き、横倒れ、突っ伏し、後傾を判定するための角度や頭部位置に夫々関連する各閾値が、運転者の頭部姿勢異常を判定するための頭部姿勢判定閾値に夫々相当する。 For example, the head posture determination unit 31 outputs a head-down determination signal when the absolute value of the face angle in the pitch direction is equal to or greater than a predetermined threshold, and outputs a sideways (leaning) determination signal when the absolute value of the face angle in the roll direction is equal to or greater than the predetermined threshold. Furthermore, the head posture determination unit 31 outputs a head-down determination signal when the absolute value of the face angle in the pitch direction is equal to or greater than the predetermined threshold and the current head position is equal to or greater than the reference head position minus the head position threshold, and outputs a backward lean determination signal when the face angle in the pitch direction is equal to or greater than the predetermined threshold and the current head position is smaller than the reference head position plus the head position threshold. The thresholds associated with the angles and head positions used to determine head-down, sideways, leaning, and backward leaning correspond to head posture determination thresholds used to determine abnormal head posture in the driver.

眼状態判定部32は、運転者の目の状態が閉眼状態か否かについて判定している。
この眼状態判定部32は、例えば、内部カメラ11によって撮像した運転者の上下の瞼を検出し、両瞼の縁間の画素数に基づいて運転者の開眼度を検出する。検出された開眼度が、所定の判定閾値以上の場合、開眼状態であると判定され、また、検出された開眼度が、所定の判定閾値未満の場合、閉眼状態であると判定される。閉眼状態が判定されたとき、第2カウンタC2に1が代入される。第2カウンタC2の初期値は0である。
尚、本実施形態において、運転者の左右両目が閉眼判定された場合のみ、閉眼判定される一方、それ以外の場合、閉眼判定されない。
The eye state determination unit 32 determines whether the driver's eyes are closed or not.
For example, the eye state determination unit 32 detects the driver's upper and lower eyelids captured by the internal camera 11 and detects the degree of eye opening based on the number of pixels between the edges of the eyelids. If the detected degree of eye opening is equal to or greater than a predetermined determination threshold, it is determined that the driver's eyes are open. If the detected degree of eye opening is less than the predetermined determination threshold, it is determined that the driver's eyes are closed. When the eye state is determined to be closed, 1 is assigned to the second counter C2. The initial value of the second counter C2 is 0.
In this embodiment, the eyes are determined to be closed only when both the left and right eyes of the driver are determined to be closed, but in other cases, the eyes are not determined to be closed.

運転者状態判定部33は、運転者が進行方向前方以外に対して視線を向けているか否か判定する脇見判定部33aと、運転者の居眠りが推定される居眠推定状態及び高い確率で運転者の居眠りが検出された居眠確定状態を判定する居眠判定部33bと、車両の運転が困難である運転者の異常状態を判定する異常判定部33c(運転者異常状態判定手段)とを備えている。 The driver state determination unit 33 includes an inattentiveness determination unit 33a that determines whether the driver is looking in a direction other than the forward direction in the direction of travel; a drowsiness determination unit 33b that determines whether the driver is in a drowsy state, in which it is estimated that the driver is drowsy, or a confirmed drowsy state, in which it is highly likely that the driver is drowsy; and an abnormality determination unit 33c (driver abnormal state determination means) that determines whether the driver is in an abnormal state, in which it is difficult for him or her to drive the vehicle.

脇見判定部33aについて説明する。
脇見判定部33aは、運転者の顔向方向情報、視線向方向情報及び車両情報から運転者が脇見であるか否かを判定すると共に、運転者が脇見であると判定された場合、監視支援装置21と制動支援装置22に脇見信号を出力する。
運転者のヨー方向視線向のカウント値がヨー方向閾値の範囲外になったとき、運転者が脇見であることを判定する。ヨー方向閾値は、車速或いは車両走行時の曲率半径に応じて変更される。また、運転者のピッチ方向視線向のカウント値がピッチ方向閾値の範囲外になったとき、運転者が脇見であることを判定する。ピッチ方向閾値は、車速に応じて変更される。
The inattentive driving determining unit 33a will be described.
The inattentiveness determination unit 33a determines whether the driver is looking away from the driver based on the driver's face direction information, gaze direction information, and vehicle information, and if it is determined that the driver is looking away, it outputs an inattentiveness signal to the monitoring support device 21 and the braking support device 22.
When the count value of the driver's gaze direction in the yaw direction falls outside the range of the yaw direction threshold, it is determined that the driver is looking aside. The yaw direction threshold is changed according to the vehicle speed or the radius of curvature when the vehicle is traveling. Also, when the count value of the driver's gaze direction in the pitch direction falls outside the range of the pitch direction threshold, it is determined that the driver is looking aside. The pitch direction threshold is changed according to the vehicle speed.

ヨー方向視線向のカウント値及びピッチ方向視線向のカウント値は、長時間の脇見継続カウント又は短時間の脇見累計カウントにより演算される。長時間の脇見継続カウントは、処理周期毎の判定結果が時系列で連続する回数のことである。また、短時間の脇見累計カウントは、処理周期毎の判定結果がそれ以前の所定時間のうち条件が一致している状態でのカウント累計のことである。 The yaw gaze direction count value and pitch gaze direction count value are calculated using the long-term continuous inattentive count or the short-term cumulative inattentive count. The long-term continuous inattentive count refers to the number of times the determination results for each processing cycle are consecutive in chronological order. The short-term cumulative inattentive count refers to the cumulative count when the determination results for each processing cycle match the conditions during the specified period prior to that.

ヨー方向及びピッチ方向の視線向方向情報は、その信頼度が予め設定された信頼度閾値を用いて判定されている。各視線向方向情報の信頼度は、運転者を撮像した撮像画像の鮮明度(顔、瞼、黒目等の輪郭の鮮明度)に基づき設定される。
各視線向方向情報の信頼度が低く、各視線向が無効の場合には、ヨー方向及びピッチ方向の顔向方向情報で夫々補間される。ヨー方向及びピッチ方向の顔向方向情報の信頼度が低く、各顔向が無効の場合には、有効な前回の視線向で補間している。
The reliability of the gaze direction information in the yaw and pitch directions is determined using a preset reliability threshold. The reliability of each gaze direction information is set based on the clarity of the captured image of the driver (clarity of the contours of the face, eyelids, pupils, etc.).
If the reliability of each gaze direction information is low and each gaze direction is invalid, it is interpolated using face direction information in the yaw and pitch directions.If the reliability of face direction information in the yaw and pitch directions is low and each face direction is invalid, it is interpolated using the previous valid gaze direction.

次に、居眠判定部33bについて説明する。
居眠判定部33bは、閉眼継続時間及び車両情報等から運転者が居眠りであるか否かを判定すると共に、運転者が居眠りであると推定された場合、居眠推定信号を監視支援装置21と制動支援装置22と停車支援装置23に出力し、運転者が居眠りであると確定された場合、居眠確定信号を停車支援装置23に出力する。
Next, the drowsiness determining unit 33b will be described.
The drowsiness determination unit 33b determines whether the driver is drowsy or not based on the duration of eye closure and vehicle information, etc., and if it is estimated that the driver is drowsy, it outputs a drowsiness estimation signal to the monitoring support device 21, the braking support device 22, and the stopping support device 23, and if it is confirmed that the driver is drowsy, it outputs a drowsiness confirmation signal to the stopping support device 23.

居眠判定部33bは、運転者の連続閉眼時間が所定の時間閾値を超えた場合、又は短時間の閉眼時間が一定時間内に所定の時間閾値を超えて繰り返す場合、居眠状態を推定する。
また、居眠判定部33bは、居眠警報後に車両が一定車速以上で走行している状況において、運転者の連続閉眼時間が所定の時間閾値を超えた場合、又は連続閉眼且つ運転不操作状態が時間閾値を超えた場合、居眠状態を確定する。
The drowsiness determining unit 33b estimates a drowsy state when the driver's continuous eye-closure time exceeds a predetermined time threshold, or when the driver repeatedly closes his/her eyes for short periods exceeding the predetermined time threshold within a certain period of time.
In addition, the drowsiness determination unit 33b determines the drowsy state if the driver's continuous eye closure time exceeds a predetermined time threshold, or if the continuous eye closure and no driving operation state exceeds a time threshold, when the vehicle is traveling at a certain speed or above after a drowsiness warning.

運転不操作状態は、走行時における運転不適切操作として、検出手段1の検出信号に基づき判定閾値との比較により判定されている。具体的には、ステアリングホイールの不操舵、ステアリングホイールの非把持、アクセル、ブレーキの不操作のうち少なくとも1の操作状態により判定されている。尚、運転不適切操作判定用として、各操作部材に対して極めて小さい判定閾値を設定し、不適切操作を判定しても良い。 The non-operation state is determined as inappropriate driving operation while driving by comparing the detection signal from the detection means 1 with a judgment threshold. Specifically, it is determined by at least one of the following operating states: non-operation of the steering wheel, non-grasping of the steering wheel, and non-operation of the accelerator or brake. It is also possible to set an extremely small judgment threshold for each operating element to determine inappropriate driving operation.

次に、異常判定部33cについて説明する。
異常判定部33cは、内部カメラ11が取得した運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ視線判定部30で演算された運転者の3つの視線判定指標が全て正常である場合、運転者が意図的姿勢崩れであると判定し、内部カメラ11が取得した運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ視線判定部30で演算された運転者の3つの視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である場合、運転者が異常状態であると判定している。
Next, the abnormality determination unit 33c will be described.
The abnormality determination unit 33c determines that the driver has intentionally lost posture if the driver's head posture acquired by the internal camera 11 is abnormal and the three gaze determination indices of the driver calculated by the gaze determination unit 30 are all normal, and determines that the driver is in an abnormal state if the driver's head posture acquired by the internal camera 11 is abnormal and any of the three gaze determination indices of the driver calculated by the gaze determination unit 30 is abnormal.

本発明者は、異常時の運転者の徴候は、閉眼をパラメータとして検出することができ、異常時の運転者の身体的状態は、頭部姿勢崩れをパラメータとして検出することができ、異常時の運転者の動作は、運転不操作をパラメータとして検出することができるという知見を得た。しかし、頭部姿勢崩れには、疾患等に起因した無意識的姿勢崩れと意図的姿勢崩れとが存在し、両者が頭部姿勢崩れと判定された場合、判定精度が低下する。
そこで、本実施形態では、無意識的姿勢崩れと意図的姿勢崩れとを視線判定指標を用いて識別している。
The inventor has found that the driver's symptoms of an abnormality can be detected using eye closure as a parameter, the driver's physical state when an abnormality occurs can be detected using head posture as a parameter, and the driver's behavior when an abnormality occurs can be detected using driving inactivity as a parameter. However, head posture abnormalities can be classified into unconscious posture abnormalities caused by illness or the like and intentional posture abnormalities, and if both are determined to be head posture abnormalities, the determination accuracy will decrease.
Therefore, in this embodiment, an unconscious posture error and an intentional posture error are distinguished from each other using a gaze determination index.

次に、図11のフローチャートに基づいて、閉眼判定制御処理について説明する。
尚、Si(i=11,12…)は、各処理のためのステップを示す。
Next, the eye closure determination control process will be described with reference to the flowchart of FIG.
Incidentally, Si (i=11, 12, . . . ) indicates a step for each process.

まず、図11に示すように、ECU3は、内部カメラ11等の各種検出手段1からの出力及び第1,第2カウンタC1,C2等の各種情報を入力し(S11)、S12に移行する。
S12では、運転者の両目が閉眼であるか否かについて判定する。
S12の判定の結果、運転者が閉眼である場合、異常時(疾患発症か居眠)の運転者の徴候である閉眼が検出されたため、S13に移行する。S12の判定の結果、運転者が閉眼ではない場合、少なくとも片方の目が開眼、或いは撮像情報の信頼度が低いため、リターンする。
First, as shown in FIG. 11, the ECU 3 receives input of various information such as outputs from various detecting means 1, such as the internal camera 11, and the first and second counters C1 and C2 (S11), and then proceeds to S12.
In S12, it is determined whether or not the driver's eyes are closed.
If the result of the determination in S12 is that the driver has his/her eyes closed, the process proceeds to S13 because closed eyes, which is a sign of an abnormality (disease onset or drowsiness), have been detected. If the result of the determination in S12 is that the driver does not have his/her eyes closed, the process returns because at least one of the eyes is open or the reliability of the imaging information is low.

S13では、現在の第2カウンタC2のカウント値に1を追加した後、S14に移行する。S14では、第2カウンタC2のカウント値が第2判定閾値L2以上か否かについて判定する。S14の判定の結果、第2カウンタC2のカウント値が第2判定閾値L2以上の場合、閉眼状態が継続しており、疾患発症や居眠が推定されるため、S15に移行する。
S14の判定の結果、第2カウンタC2のカウント値が第2判定閾値L2未満の場合、現状では疾患発症や居眠を推定することができないため、リターンする。
S15では、警報を発生した後、S16に移行する。
In S13, 1 is added to the current count value of the second counter C2, and then the process proceeds to S14. In S14, it is determined whether the count value of the second counter C2 is equal to or greater than the second determination threshold L2. If the result of the determination in S14 is that the count value of the second counter C2 is equal to or greater than the second determination threshold L2, the eyes are still closed, and it is estimated that the patient is experiencing a disease or is dozing, so the process proceeds to S15.
If the result of the determination in S14 is that the count value of the second counter C2 is less than the second determination threshold L2, the onset of a disease or drowsiness cannot be estimated at present, and therefore the process returns.
In S15, an alarm is issued, and then the process proceeds to S16.

S16では、第1判定条件が成立したか否かについて判定する。
第1判定条件は、以下の3条件である。
(1)運転者の頭部姿勢が異常状態である
(2)運転者による運転不操作が第1不操作判定時間継続している
(3)運転者の閉眼が一定時間継続している
In S16, it is determined whether or not the first determination condition is met.
The first determination conditions are the following three conditions.
(1) The driver's head posture is abnormal. (2) The driver has not operated the vehicle for a first non-operation determination period. (3) The driver has closed his or her eyes for a certain period.

S16の判定の結果、第1判定条件が成立している場合、警報が発生しても運転者が運転動作を開始しないため、S17に移行する。
S16の判定の結果、第1判定条件が成立していない場合、警報により運転者が運転動作を開始したため、リターンする。
If the result of the determination in S16 is that the first determination condition is met, the driver will not start driving even if a warning is issued, so the process proceeds to S17.
If the result of the determination in S16 is that the first determination condition is not met, the driver has started driving in response to the warning, so the process returns.

S17では、警報を停止するためのキャンセル信号が発生したか否かについて判定する。
S17の判定の結果、キャンセル信号が発生した場合、運転者がキャンセル信号発生操作を行ったため、第1,第2カウンタC1,C2のカウント値に夫々0を代入した後(S18)、リターンする。S17の判定の結果、キャンセル信号が発生しない場合、運転者がキャンセルできないため、S19に移行する。
S19では、異常時シーケンス制御を実行した後、リターンする。このS6では、第1,第2カウンタC1,C2に夫々0を代入する。
In S17, it is determined whether a cancel signal for stopping the alarm has been generated.
If the result of the determination in S17 is that a cancel signal has been generated, the driver has performed an operation to generate a cancel signal, so the count values of the first and second counters C1 and C2 are each set to 0 (S18), and then the process returns.If the result of the determination in S17 is that a cancel signal has not been generated, the driver cannot cancel, so the process proceeds to S19.
In S19, the abnormality sequence control is executed, and then the process returns to S6. In S6, 0 is substituted into the first and second counters C1 and C2.

次に、図12のフローチャートに基づいて、頭部姿勢判定制御処理について説明する。この頭部姿勢判定制御処理は、閉眼判定制御処理とは独立して並列的に制御されている。
Si(i=21,22…)は、各処理のためのステップを示す。
Next, the head posture determination control process will be described with reference to the flowchart of Fig. 12. This head posture determination control process is controlled independently of and in parallel with the eye closure determination control process.
Si (i=21, 22...) indicates the step for each process.

まず、図12に示すように、ECU3は、内部カメラ11やハザードスイッチ17等の検出手段1からの出力を入力し(S21)、S22に移行する。
S22では、運転者の頭部姿勢が崩れているか否か判定する。
S22の判定の結果、運転者の頭部姿勢が崩れている場合、無意識的姿勢崩れと意図的姿勢崩れとを識別するため、S23に移行する。S22の判定の結果、運転者の頭部姿勢が崩れていない場合、異常時状態ではないため、リターンする。
First, as shown in FIG. 12, the ECU 3 receives an input of an output from the detection means 1 such as the internal camera 11 and the hazard switch 17 (S21), and then proceeds to S22.
In S22, it is determined whether the driver's head posture is out of alignment.
If the result of the determination in S22 is that the driver's head posture is out of alignment, the process proceeds to S23 to distinguish between unconscious and intentional posture deviations. If the result of the determination in S22 is that the driver's head posture is not out of alignment, the process returns because the driver is not in an abnormal state.

S23では、運転者の視線が異常か否か判定する。
視線判定部30は、運転者の視線から抽出された視線判定指標(サリエンシー指標、サッケード振幅指標、サッケード頻度指標)を用いて視線異常を判定する。
S23の判定の結果、運転者が視線異常である場合、運転者の注意機能が低下した異常状態であるため、S24に移行する。S23の判定の結果、運転者が視線異常ではない場合、運転者の注意機能は低下していないため、S32に移行する。
In S23, it is determined whether the driver's line of sight is abnormal.
The line-of-sight determination unit 30 determines line-of-sight abnormalities using line-of-sight determination indices (saliency index, saccade amplitude index, saccade frequency index) extracted from the driver's line of sight.
If the result of the determination in S23 is that the driver has an abnormal line of sight, the driver's attention function is impaired and the process proceeds to S24. If the result of the determination in S23 is that the driver does not have an abnormal line of sight, the driver's attention function is not impaired and the process proceeds to S32.

S24では、運転者が各種操作部(ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル等)により運転操作を適切に行っているか否か判定する。
S24の判定の結果、運転者が運転操作を適切に行っている場合、頭部姿勢崩れであっても適切に車両を操縦しているため、リターンする。S24の判定の結果、運転者が運転操作を適切に行っていない、例えば、各種操作部が一切操作されていない場合、S25に移行する。
In S24, it is determined whether the driver is operating the various operating parts (steering wheel, accelerator pedal, brake pedal, etc.) appropriately.
If the result of the determination in S24 is that the driver is operating the vehicle appropriately, even if the head posture is out of alignment, the process returns. If the result of the determination in S24 is that the driver is not operating the vehicle appropriately, for example, if no operation units are being operated, the process proceeds to S25.

S25では、車両の車速が判定閾値以上か否か判定する。
S25の判定の結果、車両の車速が判定閾値以上の場合、
車両が走行中にも拘らず無意識的姿勢崩れで且つ運転操作ができていないため、S26に移行する。S25の判定の結果、車両の車速が判定閾値未満の場合、運転者は回復を待つために停車している可能性があるため、リターンする。S26では、現在の第1カウンタC1のカウント値に1を追加した後、S27に移行する。
In S25, it is determined whether the vehicle speed is equal to or greater than a determination threshold value.
If the result of the determination in S25 is that the vehicle speed is equal to or greater than the determination threshold value,
Since the driver is unconsciously losing his posture and is not operating the vehicle even though the vehicle is moving, the process proceeds to S26. If the result of the determination in S25 is that the vehicle speed is below the determination threshold, the driver may be stopped to wait for recovery, so the process returns. In S26, 1 is added to the current count value of the first counter C1, and the process proceeds to S27.

S27では、第1カウンタC1のカウント値が第1判定閾値L1以上か否かについて判定する。S27の判定の結果、第1カウンタC1のカウント値が第1判定閾値L1以上の場合、疾患発症が推定されるため、S28に移行する。S27の判定の結果、第1カウンタC1のカウント値が第1判定閾値L1未満の場合、現状では疾患発症を推定することができないため、リターンする。S28では、警報を報知した後、S29に移行する。 In S27, it is determined whether the count value of the first counter C1 is greater than or equal to the first determination threshold L1. If the result of the determination in S27 is that the count value of the first counter C1 is greater than or equal to the first determination threshold L1, the onset of a disease is suspected, and the process proceeds to S28. If the result of the determination in S27 is that the count value of the first counter C1 is less than the first determination threshold L1, the onset of a disease cannot currently be suspected, and the process returns. In S28, an alarm is issued, and then the process proceeds to S29.

S29では、警報を停止するためのキャンセル信号が発生したか否かについて判定する。
S29の判定の結果、キャンセル信号が発生した場合、運転者がキャンセル信号発生操作を行ったため、第1カウンタC1のカウント値に0を代入した後(S30)、リターンする。S29の判定の結果、キャンセル信号が発生しない場合、運転者がキャンセルできる状態ではないため、S31に移行する。S31では、異常時シーケンス制御を実行した後、リターンする。このS31では、第1,第2カウンタC1,C2のカウント値に夫々0を代入する。
In S29, it is determined whether a cancel signal for stopping the alarm has been generated.
If the result of the determination in S29 is that a cancel signal has been generated, the driver has performed an operation to generate a cancel signal, so the count value of the first counter C1 is set to 0 (S30), and then the process returns. If the result of the determination in S29 is that a cancel signal has not been generated, the driver is not in a state where cancellation is possible, so the process proceeds to S31. In S31, abnormality sequence control is executed, and then the process returns. In this S31, the count values of the first and second counters C1 and C2 are each set to 0.

S32では、運転者が意識状態や運転操作の面では不都合がない意図的姿勢崩れであるため、警告としての警報を報知した後、S33に移行する。
S33では、警報を停止するためのキャンセル信号が発生したか否かについて判定する。
S33の判定の結果、キャンセル信号が発生した場合、運転者が警告に気付きキャンセル信号発生操作を行ったため、警報を停止した後(S34)、リターンする。
S33の判定の結果、キャンセル信号が発生しない場合、運転者が警告に気付いていないため、警報を継続する。
In S32, since the driver's posture has been intentionally changed and this does not cause any problems in terms of the driver's consciousness or driving operation, an alarm is issued as a warning, and then the process proceeds to S33.
In S33, it is determined whether a cancel signal for stopping the alarm has been generated.
If the result of the determination in S33 is that a cancel signal has been generated, the driver has noticed the warning and performed an operation to generate a cancel signal, so the warning is stopped (S34), and then the process returns.
If the result of the determination in S33 is that the cancel signal is not generated, the driver has not noticed the warning, so the warning continues.

次に、上記運転者状態判定方法及びその装置Mの作用、効果について説明する。
本運転者状態判定方法によれば、車両の周辺状況に関する周辺情報を取得する周辺情報取得工程S1と、運転者の視界に表われる視界画像を取得する視界画像取得工程S2と、視界画像取得工程S2で作成された視界画像に対する運転者の誘目度分布を生成する誘目度分布生成工程S3と、運転者の視線挙動を取得する視線挙動取得工程S4と、周辺情報と視界画像と誘目度分布と視線挙動とにより運転者の複数の視線判定指標としてサリエンシー指標、サッケード振幅指標、及びサッケード頻度指標を演算する視線判定指標演算工程S5と、運転者の顔向きと頭部位置を取得する頭部姿勢取得工程S21と、運転者が異常状態か否かを判定する運転者異常状態判定工程S22,S23,S27とを有するため、運転者の注意度に関連する複数の視線判定指標を運転者の異常状態の判定条件に含めることができる。
運転者異常状態判定工程S22,S23,S27は、頭部姿勢取得工程S21で取得された運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ視線判定指標演算工程S5で演算された運転者の複数の視線判定指標が全て正常である場合、運転者が意図的姿勢崩れであると判定するため、意識状態や運転操作の面で問題のない運転者の運転不適姿勢を判定することができる。
運転者異常状態判定工程S22,S23,S27は、頭部姿勢取得工程S21で取得された運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ視線判定指標演算工程S5で演算された運転者の複数の視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である場合、運転者が異常状態であると判定するため、運転者の姿勢崩れから無意識的姿勢崩れを高精度に判定することができる。従って、運転者の閉眼状態と、頭部姿勢異常と、運転者の注意度に関連する複数の視線判定指標に基づいて運転者の異常状態を判定するので、正常に運転できない運転者の異常状態の判定精度を向上させることができる。
Next, the operation and effects of the driver state determination method and the device M will be described.
According to this driver state determination method, there are provided a peripheral information acquisition process S1 for acquiring peripheral information relating to the vehicle's surrounding conditions, a field of view image acquisition process S2 for acquiring a field of view image that appears in the driver's field of view, an attraction distribution generation process S3 for generating a driver's attention distribution for the field of view image created in the field of view image acquisition process S2, a gaze behavior acquisition process S4 for acquiring the driver's gaze behavior, a gaze determination index calculation process S5 for calculating a saliency index, a saccade amplitude index, and a saccade frequency index as multiple gaze determination indexes for the driver based on the peripheral information, field of view image, attraction distribution, and gaze behavior, a head posture acquisition process S21 for acquiring the driver's facial direction and head position, and driver abnormal state determination processes S22, S23, S27 for determining whether the driver is in an abnormal state or not, and therefore multiple gaze determination indexes related to the driver's level of attention can be included in the determination conditions for the driver's abnormal state.
In the driver abnormal state determination processes S22, S23, and S27, if the driver's head posture acquired in the head posture acquisition process S21 is abnormal and the driver's multiple gaze determination indices calculated in the gaze determination index calculation process S5 are all normal, it is determined that the driver has intentionally lost posture, making it possible to determine whether a driver has an inappropriate driving posture even if there are no problems with their consciousness or driving operation.
The driver abnormal state determination steps S22, S23, and S27 determine that the driver is in an abnormal state if the head posture of the driver acquired in the head posture acquisition step S21 is abnormal and any of the multiple gaze determination indices of the driver calculated in the gaze determination index calculation step S5 is abnormal, so that it is possible to determine with high accuracy whether the driver is in an abnormal state or not from the driver's posture deviation. Therefore, since the abnormal state of the driver is determined based on the driver's eye closure state, abnormal head posture, and multiple gaze determination indices related to the driver's attention level, it is possible to improve the accuracy of determining the abnormal state of a driver who cannot drive normally.

運転者異常状態判定工程S22は、少なくとも、運転者の顔向角度に基づいて頭部姿勢が異常姿勢であることを判定するため、運転者の頭部姿勢が異常姿勢であることを容易に判定することができる。 The driver abnormal state determination process S22 determines whether the driver's head posture is abnormal based at least on the driver's face direction angle, making it easy to determine whether the driver's head posture is abnormal.

運転者異常状態判定工程S27は、頭部姿勢取得工程S21で取得された運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ視線判定指標演算工程S5で演算された運転者の複数の視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である状況が第1判定閾値L1に相当する期間継続した場合、運転者が異常状態であると判定している。これにより、運転者の異常状態を確実に判定することができる。 The driver abnormal state determination process S27 determines that the driver is in an abnormal state if the driver's head posture acquired in the head posture acquisition process S21 is abnormal and any of the driver's multiple gaze determination indices calculated in the gaze determination index calculation process S5 is abnormal for a period corresponding to the first determination threshold L1. This allows for reliable determination of the driver's abnormal state.

視線判定指標は、サリエンシー指標、サッケード振幅指標、及びサッケード頻度指標であるため、運転者の注意度を介して運転者の異常状態を判定することができる。 The gaze determination indices are the saliency index, saccade amplitude index, and saccade frequency index, so it is possible to determine the driver's abnormal state based on the driver's level of attention.

この運転者状態判定装置Mでは、車両の運転者の異常状態を検出する運転者状態判定装置Mにおいて、車両の周辺状況に関する周辺情報を取得する外部カメラ10と、運転者の視界に表われる視界画像を取得する視界画像取得手段に相当する視線判定部30と、視界画像取得手段で作成された視界画像に対する前記運転者の誘目度分布を生成するサリエンシー判定部30aと、運転者の視線挙動を取得するサッケード判定手段30bと、周辺情報と視界画像と誘目度分布と視線挙動とにより運転者の複数の視線判定指標としてサリエンシー指標、サッケード振幅指標、及びサッケード頻度指標を演算する視線判定指標演算手段に相当する視線判定部30と、運転者の顔向きと頭部位置を取得する内部カメラ11と、運転者が異常状態か否かを判定する異常判定部33cとを有するため、運転者の注意度に関連する複数の視線判定指標を運転者の異常状態の判定条件に含めることができる。
異常判定部33cは、内部カメラ11が取得した運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ視線判定指標演算手段に相当する視線判定部30が演算した運転者の複数の視線判定指標が全て正常である場合、運転者が意図的姿勢崩れであると判定するため、意識状態や運転操作の面で問題のない運転者の運転不適姿勢を判定することができる。
異常判定部33cは、内部カメラ11が取得した前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ視線判定指標演算手段に相当する視線判定部30演算した運転者の複数の視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である場合、運転者が異常状態であると判定するため、運転者の姿勢崩れから無意識的姿勢崩れを高精度に判定することができる。従って、運転者の閉眼状態と、頭部姿勢異常と、運転者の注意度に関連する複数の視線判定指標に基づいて運転者の異常状態を判定するので、正常に運転できない運転者の異常状態の判定精度を向上させることができる。
This driver condition determination device M detects an abnormal state of the driver of a vehicle and includes an external camera 10 that acquires peripheral information related to the situation around the vehicle, a gaze determination unit 30 that corresponds to a field of view image acquisition means that acquires a field of view image that appears in the driver's field of view, a saliency determination unit 30a that generates a visual attention distribution of the driver for the field of view image created by the field of view image acquisition means, a saccade determination means 30b that acquires the driver's gaze behavior, a gaze determination unit 30 that corresponds to a gaze determination index calculation means that calculates a saliency index, a saccade amplitude index, and a saccade frequency index as multiple gaze determination indexes of the driver based on the peripheral information, field of view image, visual attention distribution, and gaze behavior, an internal camera 11 that acquires the driver's facial direction and head position, and an abnormality determination unit 33c that determines whether the driver is in an abnormal state or not.Therefore, multiple gaze determination indexes related to the driver's level of attention can be included in the determination conditions for the driver's abnormal state.
If the driver's head posture acquired by the internal camera 11 is abnormal and the multiple gaze determination indices of the driver calculated by the gaze determination unit 30, which corresponds to the gaze determination index calculation means, are all normal, the abnormality determination unit 33c determines that the driver has intentionally lost posture, and is therefore able to determine that a driver has an inappropriate driving posture even if there are no problems with their state of consciousness or driving operation.
The abnormality determination unit 33c determines that the driver is in an abnormal state if the head posture of the driver acquired by the internal camera 11 is an abnormal posture and any of the plurality of gaze determination indices of the driver calculated by the gaze determination unit 30, which corresponds to the gaze determination index calculation means, is abnormal, so that it is possible to determine with high accuracy whether the driver is in an abnormal state or not from the driver's posture deviation. Therefore, since the abnormal state of the driver is determined based on the driver's eye closure state, abnormal head posture, and a plurality of gaze determination indices related to the driver's attention level, it is possible to improve the accuracy of determining the abnormal state of a driver who cannot drive normally.

その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。 In addition, those skilled in the art may implement the above-described embodiments in various modified forms without departing from the spirit of the present invention, and the present invention also encompasses such modifications.

1 検出手段
10 外部カメラ
11 内部カメラ
30 視線判定部
30a サリエンシー判定部
30b サッケード判定部
33c 異常判定部
M 運転者状態判定装置
1 Detection means 10 External camera 11 Internal camera 30 Line of sight determination unit 30a Saliency determination unit 30b Saccade determination unit 33c Abnormality determination unit M Driver state determination device

Claims (4)

車両の運転者の異常状態を検出する運転者状態判定方法において、
前記運転者を撮像した撮像画像に基づき前記運転者の閉眼判定制御処理と前記運転者の頭部姿勢判定制御処理とを並列的に行い、
前記閉眼判定制御処理は、前記運転者の閉眼状態が継続したときに発せられる警報に対して前記運転者の反応がない場合に前記運転者が異常状態であると判定し、
前記頭部姿勢判定制御処理は、
前記車両の周辺状況に関する周辺情報を取得する周辺情報取得工程と、
前記周辺情報に基づき前記運転者の視界に相当する視界画像を取得する視界画像取得工程と、
記視界画像に対する前記運転者の誘目度分布を生成する誘目度分布生成工程と、
前記撮像画像と前記視界画像に基づいて前記運転者の視線挙動を取得する視線挙動取得工程と、
前記周辺情報と視界画像と誘目度分布と視線挙動とにより前記運転者の複数の視線判定指標としてサリエンシー指標、サッケード振幅指標、及びサッケード頻度指標を演算する視線判定指標演算工程と、
前記撮像画像に基づいて前記運転者の顔向きと頭部位置を取得する頭部姿勢取得工程と、
前記運転者が異常状態か否かを判定する運転者異常状態判定工程とを有し、
前記運転者異常状態判定工程は、
前記頭部姿勢取得工程で取得された前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算工程で演算された前記運転者の複数の視線判定指標が全て正常である場合前記運転者が意図的姿勢崩れであると判定し、
前記頭部姿勢取得工程で取得された前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算工程で演算された前記運転者の複数の視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である場合前記運転者が異常状態であると判定する
ことを特徴とする運転者状態判定方法。
A driver condition determination method for detecting an abnormal condition of a driver of a vehicle, comprising:
performing a control process for determining whether the driver has eyes that are closed and a control process for determining a head posture of the driver in parallel based on a captured image of the driver;
The eye closure determination control process determines that the driver is in an abnormal state when the driver does not respond to a warning issued when the driver's eyes remain closed, and
The head posture determination control process includes:
a surrounding information acquisition step of acquiring surrounding information relating to a surrounding situation of the vehicle;
a field of view image acquisition step of acquiring a field of view image corresponding to the driver's field of view based on the peripheral information ;
an attractiveness distribution generating step of generating an attractiveness distribution of the driver with respect to the field of view image;
a gaze behavior acquisition step of acquiring a gaze behavior of the driver based on the captured image and the field of view image ;
a gaze determination index calculation step of calculating a saliency index, a saccade amplitude index, and a saccade frequency index as a plurality of gaze determination indexes of the driver based on the peripheral information, the field of view image, the visual attraction distribution, and the gaze behavior;
a head posture acquiring step of acquiring a facial orientation and a head position of the driver based on the captured image ;
a driver abnormal state determination step of determining whether the driver is in an abnormal state,
The driver abnormal state determination step includes:
determining that the driver has intentionally lost posture when the head posture of the driver acquired in the head posture acquisition step is abnormal and the plurality of gaze determination indices of the driver calculated in the gaze determination index calculation step are all normal ;
a driver state determination method characterized by determining that the driver is in an abnormal state when the head posture of the driver acquired in the head posture acquisition step is an abnormal posture and any of the plurality of gaze determination indices of the driver calculated in the gaze determination index calculation step is abnormal.
前記運転者異常状態判定工程は、少なくとも、運転者の顔向角度に基づいて頭部姿勢が異常姿勢であることを判定することを特徴とすることを特徴とする請求項1に記載の運転者状態判定方法。 The driver condition determination method described in claim 1, characterized in that the driver abnormal condition determination step determines whether the head posture is abnormal based at least on the driver's face direction angle. 前記運転者異常状態判定工程は、前記頭部姿勢取得工程で取得された前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算工程で演算された前記運転者の複数の視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である状況が所定時間継続した場合、前記運転者が異常状態であると判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の運転者状態判定方法。 The driver state determination method described in claim 1 or 2, characterized in that the driver abnormal state determination process determines that the driver is in an abnormal state if the driver's head posture acquired in the head posture acquisition process is abnormal and any of the driver's multiple gaze determination indices calculated in the gaze determination index calculation process is abnormal, for a predetermined period of time. 車両の運転者の異常状態を検出する運転者状態判定装置において、A driver condition determination device for detecting an abnormal condition of a vehicle driver,
前記車両の周辺状況に関する周辺情報を取得する周辺情報取得手段と、a surrounding information acquisition means for acquiring surrounding information relating to the surrounding conditions of the vehicle;
前記運転者の運転操作量を取得する運転操作量取得手段と、a driving operation amount acquisition means for acquiring a driving operation amount of the driver;
前記周辺情報に基づき前記運転者の視界に相当する視界画像を取得する視界画像取得手段と、a field of view image acquisition means for acquiring a field of view image corresponding to the driver's field of view based on the peripheral information;
前記視界画像に対する前記運転者の誘目度分布を生成する誘目度分布生成手段と、an attractiveness distribution generating means for generating an attractiveness distribution of the driver with respect to the field of view image;
前記運転者を撮像する内部カメラの撮像画像に基づいて前記運転者の視線挙動を取得する視線挙動取得手段と、a gaze behavior acquisition means for acquiring a gaze behavior of the driver based on an image captured by an internal camera that captures an image of the driver;
前記周辺情報と前記視界画像と前記誘目度分布と前記視線挙動とにより前記運転者の複数の視線判定指標としてサリエンシー指標、サッケード振幅指標、及びサッケード頻度指標を演算する視線判定指標演算手段と、a gaze determination index calculation means for calculating a saliency index, a saccade amplitude index, and a saccade frequency index as a plurality of gaze determination indexes of the driver based on the peripheral information, the field of view image, the attractiveness distribution, and the gaze behavior;
前記撮像画像に基づいて前記運転者の顔向きと頭部位置を取得する頭部姿勢取得手段と、a head posture acquisition means for acquiring a facial orientation and a head position of the driver based on the captured image;
前記運転者が異常状態か否かを判定する運転者異常状態判定手段とを有し、a driver abnormal state determination means for determining whether the driver is in an abnormal state;
前記運転者異常状態判定手段は、前記撮像画像に基づいて前記運転者の閉眼判定制御処理と前記運転者の頭部姿勢判定制御処理とを並列的に行い、the driver abnormal state determination means performs a control process for determining whether the driver has closed eyes and a control process for determining a head posture of the driver in parallel based on the captured image,
前記閉眼判定制御処理では、前記運転者の閉眼状態が継続した場合に発せられる警報に対して、前記運転操作量と前記撮像画像に基づき前記運転者の反応がない場合に前記運転者が異常状態であると判定し、In the eye closure determination control process, when the driver does not respond to a warning issued when the driver's eyes remain closed based on the driving operation amount and the captured image, it is determined that the driver is in an abnormal state;
前記頭部姿勢判定制御処理では、前記頭部姿勢取得手段が取得した前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算手段が演算した前記運転者の複数の視線判定指標が全て正常である場合に前記運転者が意図的姿勢崩れであると判定し、前記頭部姿勢取得手段が取得した前記運転者の頭部姿勢が異常姿勢で且つ前記視線判定指標演算手段が演算した前記運転者の複数の視線判定指標のうちの何れかの視線判定指標が異常である場合に前記運転者が異常状態であると判定することを特徴とする運転者状態判定装置。The head posture determination control process determines that the driver has intentionally lost posture if the head posture of the driver acquired by the head posture acquisition means is an abnormal posture and the multiple gaze determination indices of the driver calculated by the gaze determination index calculation means are all normal, and determines that the driver is in an abnormal state if the head posture of the driver acquired by the head posture acquisition means is an abnormal posture and any of the multiple gaze determination indices of the driver calculated by the gaze determination index calculation means is abnormal.
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