KR100957283B1 - 졸음운전 위험판정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 차량운행중에 검출되는 운전자의 눈의 개폐 동작에 의해, 개인차의 영향을 배제하여 졸음위험운전을 정확하게 판정할 수 있는 졸음위험운전 경보시스템의 졸음위험운전 판단방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 졸음운전위험 판정장치는, 운전자의 개안시간(눈을 뜨고 있는 시간 ; to) 및 폐안시간(눈을 감고 있는 시간 ; tc)을 검지하는 센서와, 상기 센서에 의해 검지된 개안시간(to) 및 폐안시간(tc)으로부터 위험도를 산정하여, 상기 위험도와 미리 설정되어 있는 임계치(Kt)를 비교하는 졸음운전 판단부와, 상기 위험도와 상기 임계치(Kt)의 비교 데이터를 상기 졸음운전 판단부로부터 수취하여, 상기 위험도가 상기 임계치(Kt)를 초과했을 경우에 운전자에게 경보를 하는 경보부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

졸음운전 위험판정장치{Judgement apparatus for danger of sleepy driving}
본 발명은 졸음운전위험 판정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량운행중에 운전자의 눈의 개폐상황을 검출하여, 졸음으로 인해 전방에 대한 주시가 산만해져 있는지의 여부를 눈의 개폐시간에 의해 판단하는 졸음운전 위험판정장치에 관한 것이다.
최근, 차량의 증가에 비례하여 각종 교통사고로 인한 사망자가 증가하고 있다. 이러한 교통사고 사망자를 줄이기 위하여 세계 각국은 ASV(advanced safety vehicle : 선진 안전 자동차)의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. ASV는, 교통사고로 인한 사망자의 감소, 운전자의 피로감소를 목적으로 하는 동시에 운전하기 쉬운 차로서, 자동차의 안전성 향상과 보행자 보호를 위해 사고를 사전에 방지하는 것을 그 기본개념으로 하고 있다. 또한, 여기에 적용되는 안전기술에는, 졸음운전 경보시스템, 야간 장해물 검지시스템, 차간거리 경보 시스템 등이 있다.
졸음운전 검출시스템으로는, 운전자의 눈깜박임 빈도, 깜박임 속도, 눈의 개 방도, 눈을 감고 있는 시간 등을 통해 졸음상태를 판단하는 방법(일본 특허공개공보 H11-339200호), 운전자의 깜박임시간을 검출하는 깜박임시간 검출수단을 구비하며, 운전초기에 검출되는 깜박임시간의 빈도분포에 근거하여 운전자의 각성도 저하를 판정하는 방법(일본 특허공개공보 H9-277849호), 그리고, 소정 시간의 깜박임 총수 및 길게 깜박이는 회수로 구한 긴 깜박임의 비율과 운전자의 안구의 수평이동으로부터 졸음 예측값을 산정하여 각성도를 추정하는 장치(일본특허공보 제3509839호)등 다수가 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 H11-339200호
[특허문헌 2] 일본 특허공개공보 H9-277849호
[특허문헌 3] 일본 특허공보 제3509839호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 졸음운전 경보시스템에서 운전자의 눈의 개폐동작에 의해 졸음운전을 판단함에 있어서는, 단순히 운전자가 눈을 감고 있는 시간과 그 발생 빈도수에 근거하는 졸음도에 의해 졸음운전을 판단하기 때문에, 운전자의 졸음 정도와 눈을 감고 있는 빈도의 상관관계에 개인차가 있을 경우에는, 졸음정도를 잘못 판정하게 되는 단점이 있었다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은, 졸음상태 그 자체를 판정하는 것이 아니라, 눈을 감고 있는 시간의 길이를 판정하여 눈을 감고 있는 시간이 길 때는 위험한 것으로 판단하는 졸음운전 위험판정장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 졸음운전 위험 판정장치는, 운전자의 개안시간(눈을 뜨고 있는 시간 ; to) 및 폐안시간(눈을 감고 있는 시간 ; tc)을 검지하는 센서와, 상기 센서에 의해 검지된 개안시간(to) 및 폐안시간(tc)으로부터 위험도를 산정하여, 상기 위험도와 미리 설정되어 있는 임계치(Kt)를 비교하는 졸음운전 판단부와, 상기 위험도와 상기 임계치(Kt)의 비교 데이터를 상기 졸음운전 판단부로부터 수취하여 상기 위험도가 상기 임계치(Kt)를 초과했을 경우에 운전자에게 경보하는 경보부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서는, 카메라에 의해 차량운행중에 운전자의 눈의 상태를 검출하며, 그 영상신호로부터 상기 개안시간(to) 및 상기 폐안시간(tc)을 판별하여 상기 졸음운전 판단부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 위험도는, 개안시간(to) 및 폐안시간(tc)으로부터 산정된 Tcn/To이며, 상기 임계치(Kt)는, 다수의 사람에 의한 실험에 있어서의 위험도Tcn/To와 위험운전상태의 상관으로 구한 것임을 특징으로 한다.
상기 졸음운전 판단부는, 상기 센서에 의해 검지된 상기 개안시간(to), 상기 폐안시간(tc)을 수취한 후, 폐안시간의 누승보정처리, 개안시간과 누승 폐안시간의 시계열 이동의 평균화처리, 위험도의 계산, 그리고 위험도의 계산으로 구해진 위험도와 상기 임계치간의 비교를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 졸음운전의 위험상태를, 운전자의 눈의 개폐상황을 검출하여, 눈을 감고 있는 시간(초)의 누승처리에 의해 판단하는 것으로서, 폐안시간(눈을 감고 있는 시간)을 강조하여 추출하는 동시에 개안시간으로 보정하여, 깜박임만으로 졸음의 위험도를 추정하기 때문에, 개인차에 관계없이 졸음위험상태를 보다 민감하게 파악할 수가 있다. 또한, 졸음운전 위험상태를 판단하기 위한 기준이 되는 임계치는, 졸음을 판단할 때마다 운전자의 학습 데이터를 채택하는 방식이 아니기 때문에, 개인차에 좌우되는 경우가 적어, 졸음위험운전에 대한 판정에 신뢰성이 있다.
본 발명에 의한 졸음운전 위험판정장치는, 졸음상태 그 자체를 판정하는 것이 아니라, 폐안시간(눈을 감고 있는 시간)의 길이를 판정하여 폐안시간이 길 때는 위험한 것으로 판단하는 졸음운전 위험판정장치이다. 폐안시간과 운전의 위험정도에는 기본적으로 개인차는 없다. 이 때, 폐안시간이 1초 이상이면 가속도적으로 위험하므로 폐안시간(초)을 누승한다. 또 폐안시간이 증가할 때에는 개안시간(눈을 뜨고 있는 시간)이 짧아진다는 특징을 고려하여 폐안시간을 개안시간으로 나눔으로써 폐안시간에 의한 위험정도의 검출감도를 더욱 높일 수 있게 되어 있다. 또한, 차량운행중에 검출되는 운전자의 눈의 개폐동작에 대한 매회의 검출편차로 인한 영향을 시간적으로 이동 평균화함으로써 배제하여, 졸음위험운전을 정확히 판정할 수 있게 되어 있다. 이하에서는, 도면을 바탕으로 본 발명을 상세하게 설명한다.
(실시예)
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 졸음운전 위험판정장치는, 운전자의 눈깜박임 1회당 개안시간(to) 및 폐안시간(tc)을 검출하는 센서인 카메라(10)와, 카메라(10)에 의해 검지된 폐안시간(tc)과 폐안시간(초)을 n승한 누승 폐안시간(tcn), 및 개안시간(to)과 누승 폐안시간(tcn)을 시계열적으로 이동 평균화처리한 평균 개안시간(눈을 뜨고 있는 시간 ; To) 및 누승 평균 폐안시간(Tcn)을 이용해 위험도(Tcn/To)를 산정하여, 위험도(Tcn/To)와 미리 설정되어 있는 임계치(Kt)를 비교하는 졸음운전 판단부(20)와, 위험도(Tcn/To)와 임계치(Kt)의 비교 데이터를 졸음운전 판단부로부터 수취하여, 위험도(Tcn/To)가 임계치(Kt)를 초과했을 경우에 운전자에게 경보하는 경보부(30)로 구성된다.
임계치(Kt)는, 다수의 사람에 의한 실험에 있어서의 Tcn/To와 추돌사고, 차선일탈 등의 운전위험상태의 상관관계로 구한다. 이는, 운전위험상태는 졸음 등에 의해 전방을 보고 있지 않아서 발생하기 때문에, 기본적으로는 눈을 감고 있는 시간에 의존하는 것을 기본으로 한다. 한편, 임계치(Kt)는 운전위험상태의 정도에 대응하며, 복수의 임계치를 설정할 수도 있다. 폐안시간(눈을 감고 있는 시간)의 누승보정처리에 이용하는 누승 계수 n은, 1 이상 (보통 2 이상)으로 설정한다. n=2인 경우, 폐안시간이 2초이면 폐안시간이 1초일 때의 4배의 위험도가 있는 것으로 보정된다. 또한, 시계열적 이동평균은, 과거 50회 정도의 눈깜박임(약 1분간)의 평균을 구하면 충분하다.
다음으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 졸음운전 위험판정장치에 있어서의 졸음판정방법을 도 2에 따라 자세하게 설명한다. 차량의 운행중에 카메라(10)를 통해 운전자의 얼굴영상을 검출하여, 그레이레벨(GRAY LEVEL)의 영상신호로서 송신하면, 졸음운전 판단부(20)는 수신된 그레이레벨의 운전자의 얼굴영상을 2치(BINARY) 영상화한 후에 운전자의 눈의 상태를 검출한다. 구체적으로는, 화상처리에 의해, 우선 상하 눈꺼풀을 검지하여 눈의 개방도를 산출하며, 중간 개방도 이상일 때에는 눈을 뜨고 있는 상태, 그 이하일 때에는 눈을 감고 있는 상태로 하여, 개안시간(눈을 뜨고 있는 시간), 폐안시간(눈을 감고 있는 시간)을 산출한다.
졸음운전 판단부(20)에서는, 상기 영상으로부터 눈깜박임 1회당 운전자의 개안시간, 폐안시간을 판독하여, 졸음운전 판단부(20)의 제어유닛(40)에 입력한 다(101). 제어유닛(40)에서는, 입력된 폐안시간(초)을 누승 보정(102)한 후, 입력된 누승 폐안시간, 개안시간을 시간적 이동 평균화 처리(103)한다. 다음으로, 누승보정 및 평균화 처리된 정보로부터, 하기의 식(수 1)에 의해 위험도를 계산한다(104).
(수 1)
위험도 = 누승 평균 폐안시간(Tcn)/ 평균 개안시간(To)
위험도가 산출된 후, 위험도와 미리 설정되어 메모리에 보존되어 있는 임계치(Kt)를 비교(105)하여, 위험도가 임계치(Kt)보다 클 경우에는 경보부(30)로 그 정보를 출력한다. 경보부(30)는 경보의 정보를 접수하면, 음성(예를 들면, [운전에 주의합시다], [휴식을 취합시다] 등), 소리 (예를 들면, [삐삐삐…]와 같은 단속적인 음)에 의해 운전자에게 졸음경보를 내보내어, 운전자의 졸음운전을 중지시킴으로써 차량을 안전하게 운행할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 졸음운전상태를, 운전자의 눈의 개폐 상황을 검출하고 폐안시간(눈을 감고 있는 시간)의 누승처리에 의해 판단하며, 폐안시간을 강조하여 추출하는 동시에, 개안시간으로 보정하여 깜박임만으로 졸음의 위험도를 추정하기 때문에, 졸음상태를 보다 민감하게 파악할 수가 있다. 또한, 졸음운전상태를 판단하기 위한 기준이 되는 임계치는, 졸음을 판단할 때마다 운전자의 학습데이터를 채택하는 방식이 아니기 때문에, 개인차에 좌우되는 경우가 적어 졸음운전의 위험정도에 대한 판정에 신뢰성이 있다.
도 1은 본 발명의 운전위험판정장치의 전체구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 운전위험판정장치에서의 졸음운전 위험판정방법을 나타내는 플로우 챠트이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 카메라 20 : 졸음운전 판단부
30 : 경보부
101 : 개안시간, 폐안시간의 입력
102 : 폐안시간 누승보정(누승폐안시간)
103 : 평균화처리(평균개안, 평균 누승 폐안시간)
104 : 위험도 계산
위험도 = 평균 누승 폐안시간(Tcn)/평균 개안시간(To)
105 : 위험도＞Kt
106 : 경보

Claims (5)

  1. 운전자의 개안시간(to) 및 폐안시간(tc)을 검지하는 센서;
    상기 센서에 의해 검지된 개안시간(to) 및 폐안시간(tc)으로부터 위험도를 산정하여, 상기 위험도와 미리 설정되어 있는 임계치(Kt)를 비교하는 졸음운전 판단부;
    상기 졸음운전 판단부에서 수취한 상기 위험도와 상기 임계치(Kt)의 비교 데이터로부터 상기 위험도가 상기 임계치(Kt)를 초과했을 경우에 운전자에게 경보하는 경보부;
    를 포함하며,
    상기 위험도는 개안시간(to) 및 폐안시간(tc)으로부터 산정된 Tcn/To이고,
    상기 임계치(Kt)는 다수의 사람에 의한 실험에 있어서의 위험도(Tcn/To)와 졸음운전위험상태의 상관관계로 구한 것임을 특징으로 하는 졸음운전 위험판정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서는, 카메라에 의해 차량운행중에 운전자의 눈의 상태를 검출하며, 그 영상신호로부터 상기 개안시간(to) 및 상기 폐안시간(tc)을 판별하여 상기 졸음운전 판단부로 출력하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 위험판정장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 졸음운전 판단부는, 상기 센서에 의해 검지된 상기 개안시간(to), 상기 폐안시간(tc)을 수취한 후, 폐안시간의 누승보정처리, 개안시간과 누승 폐안시간의 시계열 이동 평균화처리, 위험도의 계산, 그리고 위험도의 계산으로 구한 위험도와 상기 임계치간의 비교를 수행하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 위험판정장치.
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