KR100295850B1 - 졸음운전경보시스템의졸음운전판단방법 - Google Patents

Abstract

차량의 운행중 검출된 운전자 눈 개폐 동작에 따라 졸음운전을 판단하는 졸음운전 경보 시스템의 졸음 판정 방법에 관한 것으로, 검출된 운전자 영상으로부터 눈을 검출하여 초기 일정 시간 동안 운전자에 따른 눈 개폐 동작을 학습하여 개폐 동작이 소정 회수 이하인 범위를 책정하여 이때의 눈 개폐 동작이 없는 지속 시간을 운전자에 따른 일정 시간 이상 눈을 개폐하지 않는 것으로 판단하기 임계값으로 설정한 후, 단위 시간 동안 운전자가 설정된 임계값 이상 눈을 개폐하지 않는 회수를 검출한 다음 운전자의 눈 개폐 동작에 따른 각성도를 연산하고, 단위 시간보다 작은 시간 블록 단위로 현 시점에서 이전 단위 시간 동안 운전자가 임계값 이상 눈을 개폐하지 않는 회수에 따라 각성도를 연산하여 이전에 연산된 각성도를 업데이트 하며, 각성도를 매 단위 시간 동안 운전자의 총 눈 개폐 회수와 단위 시간동안 임계값 이상 눈을 개폐하지 않는 회수에 따른 비율에 의해 연산하여 그에 따라 졸음운전을 판단하므로 운전자에 따라 능동적으로 졸음운전을 판단할 수 있을 뿐만 아니라 운전자가 단순히 한 번 눈을 오래 감거나 노이즈에 의한 눈 추적 왜곡에 따라 발생되는 잘못된 졸음운전 판단을 방지할 수 있다.

Description

졸음운전 경보 시스템의 졸음운전 판단방법

본 발명은 졸음운전 경보 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 운행중 검출된 운전자 눈 개폐 동작에 따라 졸음운전을 판단하는 졸음운전 경보 시스템의 졸음 판정 방법에 관한 것이다.

현대 사회에서 차량의 폭발적인 증가와 더불어 각종 교통사고에 의한 사망자도 증가하는 추세다. 이러한 교통사고 사망자를 최대한 줄이기 위하여 세계 각국은 ASV(advanced safety vehicle; 선진 안전 자동차) 개발에 많은 노력을 하고 있다.

ASV는 교통사고 사망자를 줄이는 차, 운전자의 피로를 덜어주는 차, 운전하기 쉬운 차로서 자동차의 안전성 향상과 보행자 보호를 위해 사고를 미리 방지하는 것을 그 기본 개념으로 하고 있다. 그리고 이에 적용된 안전기술은 졸음운전 경보 시스템, 야간 장애물 감지 시스템, 차의 위험상태 경보 시스템 등이 있다.

이중 졸음운전 경보 시스템은 CCD 카메라를 통한 운전자의 상태 즉, 운전자 눈 깜박임 등의 거동 상태에 따른 영상 분석과 운전자의 브레이크, 조향 스위치 등의 각종 조작류 스위치의 신호를 이용하여 졸음운전을 판단한 뒤 운전자에게 경보하여 줌으로써 졸음운전을 방해하여 안정된 차량 운행을 할 수 있도록 한다.

이때 운전자 눈 깜박임 즉, 눈의 개폐 동작에 따른 졸음 운전 판단은 운전자가 일정 시간 이상 눈을 감고 있는 것이 자주 발생하면 졸음운전이라 판단하여 졸음운전 경보를 한다.

전술한 바와 같은 졸음운전 경보 시스템의 운전자 눈 개폐 동작에 따른 졸음운전 판단에서는 단순히 운전자가 눈을 일정 시간 이상 감고 있으면 졸음운전이라 판단하였기 때문에 영상 정보에 노이즈로 인한 눈 추적 왜곡이 있을 경우 졸음운전으로 잘못 판단하는 단점이 있었으며, 운전자에 따라 눈을 감고 있는 시간이 다르므로 졸음운전 판단을 운전자에 따라 능동적으로 하지 못하는 단점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 차량의 운행중 운전자의 눈 개폐 동작에 따라 외부 노이즈의 영향을 배제하여 졸음운전을 판단할 수 있도록 할뿐만 아니라 운전자의 상황에 따라 능동적으로 졸음운전을 판단할 수 있도록 하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 졸음운전 경보 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 졸음운전 경보 시스템의 졸음운전 판단방법을 개략적으로 도시한 동작 순서도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예 따라 일정 시간 이상 눈을 감고 있는 것을 판단하기 위한 임계값을 설정하는 방법을 도시한 신호 파형도이고,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 졸음 지수인 각성도를 연산하는 방법을 도시한 블록도이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 검출된 운전자 영상으로부터 눈을 검출하여 초기 일정 시간 동안 운전자에 따른 눈 개폐 동작을 학습하여 개폐 동작이 소정 회수 이하인 범위를 책정하여 이때의 눈 개폐 동작이 없는 지속 시간을 운전자에 따른 일정 시간 이상 눈을 개폐하지 않는 것으로 판단하기 임계값으로 설정한다.

단위 시간 동안 운전자가 설정된 임계값 이상 눈을 개폐하지 않는 회수를 검출한 다음 운전자의 눈 개폐 동작에 따른 각성도를 연산하고, 단위 시간보다 작은 시간 블록 단위로 현 시점에서 이전 단위 시간 동안 운전자가 임계값 이상 눈을 개폐하지 않는 회수에 따라 각성도를 연상하여 이전에 연산된 각성도를 업데이트한다.

각성도를 매 단위 시간 동안 운전자의 총 눈 개폐 회수와 단위 시간 동안 임계값 이상 눈을 개폐하지 않는 회수에 따른 비율에 의해 연산하여 그에 따라 졸음운전을 판단한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 졸음운전 경보 시스템은 CCD 카메라(10)와 졸음운전 판단부(20), 경보부(30)로 이루어진다.

CCD 카메라(10)는 차량 운행중 운전자의 거동 상태를 검출하여 그에 따른 영상 신호를 출력한다.

졸음운전 판단부(20)는 CCD 카메라(10)로부터 인가되는 운전자 영상 신호를 분석하여 운전자의 눈을 검출한 다음 눈의 개폐 동작에 따른 각성도를 연산하여 운전자의 졸음운전을 판단한다.

경보부(30)는 졸음운전 판단부(20)의 신호를 따라 경보를 출력하여 운전자의 졸음운전을 방해하여 안정된 운행을 할 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 졸음운전 경보 시스템에서 본 발명의 일 실시예인 졸음운전 경보 시스템의 졸음운전 판단방법을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

차량의 운행중 CCD 카메라(10)에서 운전자의 얼굴 영상을 검출하여 그레이 레벨(GRAY LEVEL)의 영상 신호로 송신하면 졸음운전 판단부(20)는 수신된 그레이 레벨의 운전자의 얼굴 영상을 이진(BINARY) 영상화 한 다음 운전자의 눈을 검출한다(S1).

그리고, 운전자마다 눈을 깜박거리는 정도가 다르므로 현재 차량을 운행하는 운전자가 눈을 감는 정도에 따라 일정 시간 이상 눈을 감는 정도를 확인하기 위하여 시스템이 온 되면 일정 시간 동안 운전자가 눈을 개폐하는 동작을 학습한다(S2).

그러면 도 3과 같이 눈을 감고 있는 지속 시간과 그 회수를 그래프로 나타내면 이산 분포를 이루는 파형이 산출된다. 즉, 가장 많이 깜박이는 시간이 가운데 몰리고, 거의 나타나지 않는 부분 즉, 눈을 장시간 뜨고있거나 감고있는 시간대는 양측에 나타내어진다.

그러면, 졸음운전 판단부(20)는 도 3의 그래프 상에서 우측부분에 나타나는 운전자가 눈을 거의 깜박이지 않는 부분에서 전체에서 5% 정도 부분에 해당되는 눈을 감고 있는 지속 시간에서 일정한 여유(MARGIN)를 주어 일정 시간 이상 눈을 감고 있는 것으로 판단하기 위한 임계값을 설정한다(S3).

즉, 단계 S3는 검출된 운전자의 눈 개폐회수 즉, 눈을 한번 깜박이는데 걸리는 시간대 중에서 일정 시간대를 정해 일정시간 눈을 감고 있는 것으로 판단하기 위한 임계값으로 설정하기 위한 단계이다.

모든 운전자는 눈을 깜박이는 데 걸리는 시간 즉, 눈 깜박이는 속도가 다르므로 임계값을 설정하기 위해서는 먼저, 운전자의 눈 개폐동작 학습에 따른 눈을 감고 있는 지속시간과 회수를 그래프화하여 일정 위치대를 선정하게 된다.

3분정도 눈개폐동작을 학습하게 되면 얻어진 데이터를 그래프화할 수 있는데, 그래프는 통상 이산 분포를 이루는 파형으로 산출되게 됩니다.

도 3에서 파형의 중앙부분은 통상적으로 눈을 깜박이는 시간대고, 좌우측으로 거의 나타나지 않는 부분은 눈을 장시간 뜨고 있거나 감고 있는 경우이다.

여기서 임계값는 그래프 상에서 운전자가 눈을 장시간 감은 체 깜박이지 않는 부분의 약 5% 시간대에서 정하게 되는데, 이때 상기 시간대 전후로 여유를 두게 된다. 즉, 5%에서 오차 약 1% 범위내를 임계값으로 설정하게 되는 것이다.

이후, 졸음운전 판단부(20)는 운전자 눈의 개폐 동작을 분석하여 도 4와 같이 10초 단위의 블록으로 1분 동안 운전자가 눈을 깜박이는 회수와 그중 운전자가 눈을 일정 시간 이상, 즉 임계값 이상 감은 회수를 검출하여 (S4) 1분 동안의 총 눈 깜박임 수에 대한 임계값 이상 눈을 감는 회수의 비율을 연산하여 졸음 지수인 각성도를 연산한다(S5). 그리고, 10초 단위의 블록으로 현재 시점으로부터 과거 1분 동안의 총 눈 깜박임 수와 그중 임계값 이상 눈을 감은 회수를 검출하여 각성도를 연산한 뒤 이전에 연산된 각성도를 업데이트한다(S5). 이렇게 하면 운전자가 단순히 한번 임계값 이상 눈을 감거나 노이즈에 의한 눈 추적 왜곡으로 발생되는 잘못된 졸음운전 판단을 방지할 수 있다.

이와 같이 매 10초 단위의 블록으로 이전 매 1분마다 연산된 각성도를 졸음 운전 판단을 위하여 설정된 기준값과 비교하여(S6) 각성도가 기준값 이상이 되면 졸음운전 판단부(20)는 현재 운전자가 졸음운전을 하고 있는 것으로 판단하여 경보부(30)를 동작시켜 경보를 출력함으로써(S7) 운전자의 졸음운전을 방해하여 안정된 운행을 할 수 있도록 한다. 즉, 운전자가 졸고 있지 않을 경우에는 매 1분마다 검출되는 임계값 이상 눈을 감는 회수가 작아지므로 연산되는 각성도는 기준값보다 작아지고, 운전자가 졸음운전을 하는 경우에는 운전자가 임계값 이상 눈을 감은 회수가 증가되므로 연산되는 각성도가 기준값보다 커지게 된다.

이와 같이 본 발명은 졸음운전 초기 운전자의 눈 개폐 동작을 학습하여 졸음운전 판단을 위한 기준값을 설정하므로 운전자에 따라 능동적으로 졸음운전을 판단할 수 있을 뿐만 아니라 각성도 연산을 10초 단위의 블록으로 이전 1분 동안의 운전자 눈 개폐 동작에 따라 하므로 운전자가 단순히 한 번 눈을 오래 감거나 노이즈에 의한 눈 추적 왜곡에 따라 발생되는 잘못된 졸음운전 판단을 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 검출된 운전자 영상으로부터 눈을 검출하여 초기 일정 시간 동안 운전자에 따른 눈 개폐 동작을 학습하는 단계와; 눈 개폐 동작을 학습하는 단계를 통해 검출된 운전자의 눈 개폐동작에 따라 눈 개폐 동작이 소정 회수 이하인 범위를 책정하여 이때의 눈 개폐동작이 없는 시간대를 일정시간 이상 눈을 감고 있는 것으로 판단하기 위한 임계값으로 설정하는 단계와; 상기 단계 후 단위 시간 동안 운전자가 설정된 임계값 이상 눈을 개폐하지 않는 회수를 검출한 다음 운전자의 눈 개폐 동작에 따른 각성도를 연산하는 단계와; 상기 단계에서 연산된 각성도를 설정된 기준값과 비교하여 졸음운전을 판단하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 경보 시스템의 졸음운전 판단방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 임계값 설정 단계는 눈 개폐 동작이 없는 지속 시간대에서 오차 범위를 주어 임계값을 설정하는 것을 특징으로 하는 졸음 운전 경보 시스템의 졸음운전 판단방법.
3. 청구항 1에 있어서, 단위 시간보다 작은 시간 블록 단위로 현 시점에서 이전 단위 시간 동안 운전자가 임계값 이상 눈을 개폐하지 않는 회수에 따라 각성도를 연산하여 이전에 연산된 각성도를 업데이트하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 경보 시스템의 졸음운전 판단방법.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계에서 각성도는 단위 시간 동안 운전자의 총 눈 개폐 회수와 단위 시간 동안 임계 값 이상 눈을 개폐하지 않는 회수에 따른 비율에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 졸음운전 경보 시스템의 졸음운전 판단방법.

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