KR102507038B1 - Surveillant system of driver for safety - Google Patents
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Abstract
본 발명은 운전자의 뇌파와 눈동자 상태의 구체적인 정보를 토대로 각각 레벨을 결정하고, 최종 졸음 정도 레벨은 두 레벨의 평균값으로 정하여 졸음 퇴치 장치를 구동하는 시스템을 제공한다.The present invention provides a system for driving a device for combating drowsiness by determining levels based on specific information of brain waves and pupil states of a driver and determining a final level of drowsiness as an average value of the two levels.
Description
본 발명은 안전을 위한 운전자 감시 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a driver monitoring system for safety.
자동차의 사고 발생의 가장 많은 이유는 운전자의 졸음이다. 운전자의 졸음을 해소하기 위하여 고속도로 중간에 졸음 휴게소나 화물차 휴게소를 설치하고 있지만, 많은 운전자들이 시간을 아끼는 탓으로 이용 빈도는 높지 않다. 따라서 도로에는 졸음 운전으로 인한 사고 요소가 상존한다고 할 수 있다.The most common cause of automobile accidents is driver drowsiness. In order to relieve drivers of drowsiness, drowsiness rest areas or truck rest areas are installed in the middle of highways, but they are not used frequently because many drivers save time. Therefore, it can be said that accidents caused by drowsy driving always exist on the road.
이 문제를 해소하기 위하여 많은 특허문헌이 제시되었다. In order to solve this problem, many patent documents have been presented.
특허 제10-2055097호는 자동차 실내의 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소센서와 차량의 차선이탈여부를 촬영하는 차선이탈감지카메라를 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판단하고 경고음을 울리는 내용을 개시하고 있다. 특허 제10-1965578호는 얼굴영상으로부터 눈의 깜빡임, 눈꺼풀의 크기, 얼굴의 각도, 얼굴 흔들림의 특징 요소를 추출하여 수치화한 템플리트데이터를 이용하고 운전자가 핸들을 쥐는 파지력을 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판단하는 내용을 개시하고 있다. 특허 제10-1189008호는 운전자의 깜박거림 중에 눈꺼풀의 닫힘 및 열림 동작에 대한 진폭 대 속도 비율을 측정하고, 열림 및 닫힘 동작의 지속시간을 측정하고,. 경계 상태 및 졸린 상태의 대상으로부터 수집한 데이터에 근거하여, 졸음 상태의 스케일과 비교되는 졸음 측정값을 획득하도록, 닫힘 및 열림 동작에 대한 진폭 대 속도에 대한 평균값을 가중하여 더하는 로직을 개시하고 있다.Patent No. 10-2055097 discloses a content that determines whether a driver is drowsy and sounds a warning sound by using a carbon dioxide sensor that measures the concentration of carbon dioxide inside the vehicle and a lane departure detection camera that photographs whether or not the vehicle has departed from the lane. Patent No. 10-1965578 extracts the characteristic elements of eye blink, eyelid size, face angle, and face shaking from a face image, uses template data digitized, and determines whether the driver is drowsy by using the driver's gripping force on the steering wheel. It discloses the contents of the judgment. Patent No. 10-1189008 measures the amplitude-to-velocity ratio for the closing and opening motions of the eyelids during driver's blinking, and measures the duration of the opening and closing motions. Based on data collected from alert and drowsy subjects, we disclose logic to add weighted average values for amplitude versus velocity for closing and opening motions to obtain a measure of drowsiness that is compared to a scale for drowsiness. .
그러나, 운전자의 졸음 여부를 판단하기 위해서는 운전자의 뇌파 분석이 중요하며 정확한 지표를 제공한다. 뇌파란 뇌의 전기적인 활동을 머리 표면에 부착한 전극을 이용하여 측정한 전기신호이다. 일반적으로 뇌파를 관찰할 때는 주파수에 따라 분류하는 파워 스펙트럼 분석법을 이용한다. 일반적으로 뇌파는 진동하는 주파수의 범위에 따라 인위적으로 δ파(0.2 ~3.99 Hz), θ파(4 ~ 7.99 Hz), α파(8 ~ 12.99 Hz), β파(13 ~ 29.99 Hz), γ파(30~50 Hz)로 구분하여 분류하며, 운전자의 졸음 시 가장 많이 검출되는 뇌파는 α파이며, 다음이 β파이다.However, in order to determine whether the driver is drowsy, the driver's EEG analysis is important and provides an accurate index. EEG is an electrical signal that measures the electrical activity of the brain using electrodes attached to the surface of the head. In general, when observing brain waves, a power spectrum analysis method that is classified according to frequency is used. In general, brain waves are artificially divided into δ waves (0.2 ~ 3.99 Hz), θ waves (4 ~ 7.99 Hz), α waves (8 ~ 12.99 Hz), β waves (13 ~ 29.99 Hz), and γ waves according to the range of vibrating frequencies. It is classified into waves (30~50 Hz), and the most frequently detected brain wave when a driver is drowsy is α wave, followed by β wave.
또, 운전자의 졸음 여부를 정확히 판단하기 위해서는 뇌파 뿐만 아니라 운전자의 눈꺼풀을 중심으로 움직임을 분석하여 졸음과의 상관 관계를 반영함으로써 판단을 보충할 필요가 있다.In addition, in order to accurately determine whether the driver is drowsy, it is necessary to supplement the determination by analyzing not only the brain waves but also the driver's eyelid movements and reflecting the correlation with the driver's drowsiness.
그러나, 현재 뇌파 분석과 눈꺼풀의 패턴을 동시에 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판단하는 기술은 알려져 있지 않다.However, a technique for determining whether a driver is drowsy by simultaneously using brain wave analysis and eyelid patterns is not known.
나아가, 선행기술에서는 졸음으로 판단하는 경우 주로 경고음을 발생하는 방법에 의존하고 있으나, 이러한 물리적인 자극 보다는 뇌파의 주파수에 맞춘 정서적인 자극 또는 순화가 더 효과적이라고 할 수 있다.Furthermore, in the prior art, when it is determined as drowsiness, it mainly relies on a method of generating a warning sound, but it can be said that emotional stimulation or refinement tailored to the frequency of the brain wave is more effective than such physical stimulation.
발명자는 이상의 선행 기술의 한계를 극복하여 운전자의 졸음 여부를 정확히 판단하고, 졸음을 효과적으로 없앨 수 있는 신규한 운전자 감시 시스템을 개발하게 되었다. The inventors overcame the above limitations of the prior art to develop a novel driver monitoring system capable of accurately determining whether a driver is drowsy and effectively removing the driver's drowsiness.
그러므로 본 발명은 운전자의 뇌파와 눈꺼풀의 패턴을 모두 분석하여 운전자의 졸음 여부를 정확히 판단하고, 졸음을 효과적으로 쫓을 수 있는 안전을 위한 운전자 감시 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, an object of the present invention is to provide a driver monitoring system for safety that accurately determines whether the driver is drowsy by analyzing both the driver's brain wave and the eyelid pattern, and can effectively track the driver's drowsiness.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 안전을 위한 운전자 감시 시스템으로서, 상기 시스템은 운전자의 뇌파를 측정하도록 운전자의 후두부와 접촉하는 헤드레스트에 설치된 EEG센서와, 운전자의 안면 중 눈꺼풀의 패턴을 감지하도록 리어 미러에 설치된 비젼 센서를 포함하며, 상기 시스템의 제어부는 EEG센서의 정보를 토대로 운전자의 졸음 정도를 판단하고, 비전센서의 정보를 토대로 운전자의 졸음 정도를 판단하고, 두 센서의 졸음 정도를 토대로 운전자의 명상 레벨을 결정하여 졸음 퇴피 장치를 구동하는, 운전자 감시 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a driver monitoring system for safety, wherein the system measures an EEG sensor installed on a headrest that contacts the back of the driver and a pattern of the eyelids of the driver's face to measure the driver's brain waves. and a vision sensor installed in the rear mirror to sense, and the control unit of the system determines the driver's drowsiness level based on the information from the EEG sensor, determines the driver's drowsiness level based on the information from the vision sensor, and determines the level of drowsiness of the two sensors Provided is a driver monitoring system that determines the driver's meditation level based on the above and drives a drowsiness avoidance device.
상기 감시 시스템은 메모리를 더 포함하며, 메모리는 EEG센서가 측정한 뇌파 신호를 기준으로 졸음 정도에 따른 레벨을 결정하기 위한 데이터베이스와, 비전 센서가 측정한 눈꺼풀의 패턴을 기준으로 졸음 정도에 따른 레벨을 결정하기 위한 데이터베이스가 저장될 수 있다.The monitoring system further includes a memory, the memory includes a database for determining a level according to the degree of drowsiness based on the EEG signal measured by the EEG sensor, and a level according to the degree of drowsiness based on the eyelid pattern measured by the vision sensor. A database for determining may be stored.
상기 졸음 퇴피 장치는 진동모터, 펠티어 디바이스, 오디오 장치 및 스피커를 포함할 수 있다.The drowsiness avoidance device may include a vibration motor, a Peltier device, an audio device, and a speaker.
상기 진동모터, 오디오 장치 및 스피커는 운전자 시트의 헤드레스트에 설치될 수 있다.The vibration motor, audio device, and speaker may be installed on a headrest of a driver's seat.
상기 펠티어 디바이스는 스티어링휠 또는 운전자의 시트에 설치될 수 있다.The Peltier device may be installed on a steering wheel or a driver's seat.
상기 제어부는 EEG센서로부터 획득한 졸음 정도와 비전 센서로부터 획득한 졸음 정도의 단순 평균값 또는 두 졸음 정도중의 하나에 가중치를 곱한 후 더한 평균값을 기준으로 명상 레벨을 결정할 수 있다.The controller may determine the meditation level based on a simple average value of the degree of drowsiness obtained from the EEG sensor and the degree of drowsiness obtained from the vision sensor, or an average value obtained by multiplying one of the two drowsiness levels by a weight and adding the average value.
상기 제어부는 운전자의 명상 레벨을 4레벨로 구분하며, 1레벨에서는 오디오 장치를 구동하여 미리 기억된 음악을 송출하고, 2레벨에서는 헤드레스트를 진동하도록 헤드레스트에 장착된 진동모터를 구동하며, 3레벨에서는 스티어링 휠 또는 운전자의 시트에 설치된 펠티어 디바이스를 구동하여 운전자가 접하는 손가락, 엉덩이, 머리 부분의 온도를 차갑게 낮추고, 4레벨에서는 ADAS구동부를 구동하여 스마트 크루즈 모드 또는 자율 주행 모드로 전환할 수 있다.The control unit divides the driver's meditation level into 4 levels. At
상기 감시 시스템은 휴대 가능한 모바일 디바이스를 더 포함하고, 모바일 디바이스에는 제어부와 통신하기 위한 전용앱이 설치되어 졸음 퇴피 장치를 구동하기 위한 버튼과 명상레벨 버튼이 표시되어, 운전자가 능동적으로 졸음 퇴피 장치를 구동하고 명상 레벨을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명은 운전자의 졸음 정도를 판단하는 운전자 감시 시스템으로서, 상기 시스템은 운전자의 뇌파를 측정하도록 운전자의 후두부와 접촉하는 헤드레스트에 설치된 EEG센서와, 운전자의 안면 중 눈꺼풀의 패턴을 감지하도록 리어 미러에 설치된 비젼 센서를 포함하며, 상기 시스템의 제어부는 EEG센서의 정보를 토대로 운전자의 졸음 정도를 판단하고, 비전센서의 정보를 토대로 운전자의 졸음 정도를 판단하고, 두 센서의 졸음 정도를 토대로 운전자의 명상 레벨을 결정하여 졸음 퇴피 장치를 구동하며, 상기 감시 시스템은 메모리를 더 포함하며, 메모리는 EEG센서가 측정한 뇌파 신호를 기준으로 졸음 정도에 따른 레벨을 결정하기 위한 데이터베이스와, 비전 센서가 측정한 눈꺼풀의 패턴을 기준으로 졸음 정도에 따른 레벨을 결정하기 위한 데이터베이스가 저장되며, 상기 제어부는 비전 센서의 영상 정보에서 운전자의 동공 내의 눈동자 움직임, 일정 시간 동안의 눈꺼풀이 닫힌 시간, 눈이 깜박거린 횟수, 눈꺼풀이 눈동자를 닫은 정도를 분석하고 메모리에 기록된 눈꺼풀 패턴에 관한 데이터베이스를 참조하여 비전 레벨을 결정하고, 상기 제어부는 EEG센서의 뇌파 정보 중 운전자의 뇌파의 δ파, α파, β파, 및 γ파별로 지속시간, 스펙트럼 진폭과 강도, 그리고 주기를 분석하여 뇌파 패턴을 결정하고 메모리에 기억된 데이터베이스와 대비하여 뇌파 레벨을 결정하고, α파의 지속시간이 길고 출현주기가 짧으며 스펙트럼이 강할수록 높은 등급을 부여하고, 상기 제어부는 EEG센서로부터 획득한 졸음 정도를 나타내는 뇌파 레벨과 비전 센서로부터 획득한 졸음 정도를 나타내는 비전 레벨의 평균값을 기준으로 명상 레벨을 결정하고, 상기 제어부는 운전자의 명상 레벨을 4레벨로 구분하며, 1레벨에서는 오디오 장치를 구동하여 미리 기억된 음악을 송출하고, 2레벨에서는 헤드레스트를 진동하도록 헤드레스트에 장착된 진동모터를 구동하며, 3레벨에서는 스티어링 휠 또는 운전자의 시트에 설치된 펠티어 디바이스를 구동하여 운전자가 접하는 손가락, 엉덩이, 머리 부분의 온도를 차갑게 낮추고, 4레벨에서는 ADAS구동부를 구동하여 스마트 크루즈 모드 또는 자율 주행 모드로 전환하며, 상기 졸음 퇴피 장치는 진동모터, 펠티어 디바이스, 오디오 장치 및 스피커를 포함하고, 상기 진동모터, 오디오 장치 및 스피커는 운전자 시트의 헤드레스트에 설치된, 운전자 감시 시스템을 제공한다.The monitoring system further includes a portable mobile device, and a dedicated app for communicating with a control unit is installed on the mobile device to display a button for driving the drowsiness avoiding device and a meditation level button, so that the driver can actively use the drowsiness avoiding device. You can drive it and adjust the meditation level.
In addition, the present invention is a driver monitoring system for determining the degree of drowsiness of a driver, wherein the system includes an EEG sensor installed on a headrest in contact with the back of the driver to measure brain waves of the driver and a pattern of the eyelids in the driver's face. It includes a vision sensor installed in the rear mirror, and the control unit of the system determines the driver's drowsiness level based on the EEG sensor information, determines the driver's drowsiness level based on the information from the vision sensor, and based on the drowsiness level of the two sensors The driver's meditation level is determined to drive the drowsiness avoidance device, and the monitoring system further includes a memory, the memory includes a database for determining the level according to the degree of drowsiness based on the brain wave signal measured by the EEG sensor, and a vision sensor. A database for determining the level according to the degree of drowsiness based on the eyelid pattern measured by the controller is stored, and the control unit uses the image information of the vision sensor to determine the movement of the pupils in the driver's pupil, the time the eyelids are closed for a certain period of time, and the eyes closed. The number of blinks and the degree of eyelid closure are analyzed, and the vision level is determined by referring to the database on the eyelid pattern recorded in the memory. By analyzing the duration, spectrum amplitude and intensity, and period for each β wave and γ wave, the brain wave pattern is determined, and the brain wave level is determined by comparing with the database stored in memory. The stronger the spectrum, the higher the grade, and the controller determines the meditation level based on the average value of the brain wave level representing the degree of drowsiness obtained from the EEG sensor and the vision level representing the degree of drowsiness obtained from the vision sensor. divides the driver's meditation level into 4 levels. In the 1st level, the audio device is driven to transmit pre-memorized music, in the 2nd level, the vibration motor mounted on the headrest is driven to vibrate the headrest, and in the 3rd level, The driver touches the driver by driving the Peltier device installed on the steering wheel or the driver's seat. coolly lowers the temperature of the fingers, hips, and head, and drives the ADAS driving unit at level 4 to switch to smart cruise mode or autonomous driving mode, and the drowsiness avoidance device includes a vibration motor, a peltier device, an audio device, and a speaker , The vibration motor, the audio device and the speaker are installed on the headrest of the driver's seat to provide a driver monitoring system.
본 발명은 운전자의 뇌파와 눈꺼풀의 패턴을 모두 분석하여 운전자의 졸음 여부를 정확히 판단하고, 졸음을 효과적으로 쫓을 수 있는 안전을 위한 운전자 감시 시스템을 제공한다는 효과를 발휘한다.The present invention provides an effect of providing a driver monitoring system for safety that accurately determines whether the driver is drowsy by analyzing both the driver's brain wave and the eyelid pattern, and can effectively track the driver's drowsiness.
도 1은 본 발명의 안전을 위한 운전자 감시 시스템의 전체 구성도;
도 2는 본 발명의 운전자의 시트 중의 헤드레스트의 구성을 보인 도면;
도 3은 본 발명에 따른 차량의 내부 전방에서, 비전 센서와 펠티어 비다이스의 장착예를 보인 도면;
도 4는 본 발명의 제어부가 수행하는 작동 프로세스를 보인 도면; 그리고
도 5는 본 발명의 추가 실시예로 운전자 감시 시스템이 휴대 가능한 스마트폰과 같은 모바일 디바이스와 무선 통신하는 것을 보인 도면이다.1 is an overall configuration diagram of a driver monitoring system for safety of the present invention;
2 is a view showing the configuration of a headrest in a driver's seat of the present invention;
3 is a view showing an example of mounting a vision sensor and a Peltier vidice on the inside front of a vehicle according to the present invention;
Fig. 4 shows an operating process performed by a controller of the present invention; and
5 is a diagram showing a driver monitoring system wirelessly communicating with a mobile device, such as a portable smart phone, in a further embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예에 불과하고, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 각 실시예에 포함되는 개별 구성 및 개별 기능 중, 적어도 어느 하나 이상의 조합으로 구성될 수 있다.Each embodiment according to the present invention is only one example to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments. The present invention may be composed of a combination of at least one or more of individual components and individual functions included in each embodiment.
도 1은 본 발명의 안전을 위한 운전자 감시 시스템(1)의 전체 구성도이다. 본 발명의 감시 시스템(1)은 제어부(2)와, EEG센서(4)와, 비젼 센서(6)와 메모리(M)를 포함한다. 1 is an overall configuration diagram of a
EEG(ElectroEncephaloGraphy)센서(4)는 뇌파 측정용 센서이다. EEG센서는 인간의 머리에 전선과 전극을 설치하는 것이 기본이지만, 본 발명에서는 후술하는 것과 같이 운전석의 헤드레스트에 장착되어 되도록 운전자의 머리와 접하는 노출형 또는 밴드형이 바람직하다. 밴드형 센서의 경우 방수 재질 섬유와 초단파 회로를 내장한 금속 전극 방식 뇌파 검출 센서를 이용한다. 비전 센서(6)는 운전자의 안면 중 주로 눈꺼풀의 패턴을 감지하기 위한 것이다. The EEG (ElectroEncephaloGraphy) sensor 4 is a sensor for measuring brain waves. The basic EEG sensor is to install wires and electrodes on the human head, but in the present invention, as will be described later, it is preferable to be an exposed type or a band type that is in contact with the driver's head so that it is mounted on the headrest of the driver's seat. In the case of a band-type sensor, a metal electrode-type brain wave detection sensor with a built-in waterproof fiber and a microwave circuit is used. The
EEG센서(4)와 비전센서(6)가 검출한 정보는 무선 또는 유선으로 제어부(2)로 전송된다. 제어부(2)는 전송된 정보를 토대로 메모리(M)를 참조하여 운전자의 졸음 정도에 따라 명상(meditation) 레벨을 결정한다. 또, 운전자의 졸음으로 판단되면 진동모터(8), 펠티어 디바이스(10), 오디오 장치(12) 및 스피커(14)를 구동하여 운전자의 졸음을 경고하고 졸음 상태에서 벗어나도록 한다.The information detected by the EEG sensor 4 and the
또, 제어부(2)는 스마트크루즈 기능 및 자율 주행 기능을 수행하는 ADAS구동부(300)와 연결된다. In addition, the control unit 2 is connected to the ADAS driving unit 300 that performs a smart cruise function and an autonomous driving function.
메모리(M)에는 측정된 뇌파를 기준으로 졸음 정도에 따른 레벨을 결정하기 위한 데이터베이스와, 눈꺼풀의 패턴을 기준으로 졸음 정도에 따른 레벨을 결정하기 위한 데이터베이스가 저장되어 있다. 메모리(M)의 데이터베이스는 사용자의 설정과 갱신에 의하여 또는 인공지능에 의한 학습으로 실시간으로 변경될 수 있다. 또, 메모리(M)에는 졸음도가 높은 긴급 사태에 대비하여 운전자의 가족이나 지인의 핸드폰 번호와 같은 알림 정보가 저장된다. A database for determining the level according to the degree of drowsiness based on the measured brain waves and a database for determining the level according to the degree of drowsiness based on the eyelid pattern are stored in the memory M. The database of the memory M may be changed in real time by user setting and updating or learning by artificial intelligence. In addition, the memory M stores notification information such as cell phone numbers of family members or acquaintances of the driver in preparation for an emergency situation in which the degree of drowsiness is high.
도 2는 본 발명의 운전자의 시트 중의 헤드레스트(100)의 구성을 보인 도면이다. 2 is a view showing the configuration of the
헤드레스트(100)에는 운전자의 뇌파를 측정하기 위한 EEG센서(4)가 장착된다. EEG센서(4)는 전극이 내장된 노출단자(4a)와, 노출단자(4a)에 연결되며 반대편은 초단파회로에 연결된 전선(4b)으로 이루어지는 복수의 모듈을 포함한다. 노출단자(4a)는 운전자의 뇌파를 측정할 수 있는 한 반드시 머리와 직접 접촉해야 하는 것은 아니며 부드러운 천이나 망사 재질의 커버로 그 외부를 덮을 수 있다. 모듈의 숫자는 특히 제한되지 않으나, 뇌파를 충분히 측정할 수 있는 숫자로, 돌출된 후두부의 지점에 대응하여 골고루 배치되는 것이 바람직하다. An EEG sensor 4 for measuring the driver's brain waves is mounted on the
진동모터(8)는 졸음으로 판정되는 경우 베개에 해당하는 헤드레스트(100)를 진동시켜 졸음을 쫓기 위하여 설치된다. 진동모터(8)의 전면에는 모터의 피니언으로 회전하는 탄력성 있는 진동부재 등을 설치할 수 있다.The vibration motor 8 is installed to chase the drowsiness by vibrating the
헤드레스트(100) 내부에는 오디오 장치(12)가 내장된다. 오디오 장치(12)는 ROM에 미리 기입된 음악을 저장하고 있으며, 제어부(2)의 구동 신호에 따라 선택된 음악을 스피커(14)로 전송한다. An
스피커(14)는 졸음으로 판정되는 경우 음악을 내보내거나 음성 또는 경고음을 통하여 운전자의 주의를 촉구하기 위한 것이다.The
헤드레스트(100)는 나아가 SD카드(16)와 같은 메모리를 더 구비할 수 있다. SD카드(16)에는 운전자의 뇌파 정보, 진동모터(8) 및 스피커(12)의 구동 정보가 기억된다. 본 발명의 헤드레스트(100)에는 EEG센서(4)등이 미리 내장되어 제공되며, 이 점에서 스마트 헤드레스트라고 할 수 있다. The
도 3은 본 발명에 따른 차량의 내부 전방에서, 비전 센서(6)와 펠티어 비다이스(10)의 장착예를 보인 도면이다.3 is a view showing an example of mounting the
비전센서(6)는 차량의 리어미러(202)의 좌측에 예를 들어 2개 설치된 패턴 인식 카메라(202a, 202b)를 포함한다. 도시한 것과 같이 이 위치에서 최적으로 좌측에 앉은 운전자의 안면을 촬영할 수 있다. 패턴 인식 카메라(202a, 202b)가 촬영한 영상 데이터는 제어부(2)로 송신되어, 눈동자 움직임, 눈 꺼풀의 운동 상태, 눈을 감는 정도등의 정보를 획득할 수 있다.The
펠티어(peltier) 디바이스(10)는 전기 냉동 시스템으로 불리기도 하며, 전류를 흘려주면 전도성 물질 여러 층의 양끝에 온도 차이가 지속되는 현상을 이용하여 저온 냉각을 필요로 하는 반대편의 고온 부분을 강제 냉각시켜 저온부의 열이 고온쪽으로 전달되는 원리를 이용한 것으로, 본 발명에서는 고온부가 피장착부재의 내부에, 저온부가 외부, 즉 운전자의 신체를 향하는 쪽에 배열되도록 장착된다. 펠티어 비다이스(10)는 운전자의 신체와 접촉할 수 있는 위치, 즉 시트의 하부나 스티어링휠 또는 헤드레스트(10)에 장착되는 것이 바람직하다.The
다음에 이상의 설명을 토대로, 도 4를 참조로, 본 발명의 제어부(2)가 수행하는 작동 프로세스에 대하여 설명한다. 본 발명에서는 EEG센서(4)로부터 얻은 정보와 비전센서(6)로부터 얻은 정보를 토대로 운전자의 졸음 정도를 판단하여 명상 레벨을 결정하고 이에 따라 적절한 졸음 퇴치 프로세스를 가동한다.Next, on the basis of the above description, referring to Fig. 4, the operation process performed by the controller 2 of the present invention will be described. In the present invention, based on the information obtained from the EEG sensor 4 and the information obtained from the
먼저, 제어부(2)는 비전센서(6)로부터 운전자의 눈을 위주로 한 영상 정보를 수신한다(S10). First, the controller 2 receives image information mainly focused on the driver's eyes from the vision sensor 6 (S10).
다음, 제어부(2)는 영상 정보에서 운전자의 동공 내의 눈동자 움직임, 일정 시간 동안의 눈꺼풀이 닫힌 시간, 눈이 깜박거린 횟수, 눈꺼풀이 눈동자를 닫은 정도 등을 분석하고 메모리(M)에 기록된 눈꺼풀 패턴에 관한 데이터베이스를 참조하여 비전 레벨을 결정한다(S12). 눈꺼풀이 닫힌 시간이 길고 눈이 깜박거린 횟수가 많을 수록 레벨은 높다. 비전 레벨은 졸음도가 낮은 것에서 높은 것으로 예를 들어 1레벨, 2레벨, ..., 4레벨이 부여될 수 있으나, 이는 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다. Next, the control unit 2 analyzes the pupil movement in the driver's pupil, the time the eyelids are closed for a certain period of time, the number of eye blinks, the degree to which the eyelids close the pupils, etc. from the image information, and the eyelids recorded in the memory (M). The vision level is determined by referring to the pattern database (S12). The longer the eyelids are closed and the more times the eyes blink, the higher the level. The vision level ranges from low to high levels of drowsiness, for example, 1 level, 2 levels, ..., 4 levels may be assigned, but this does not limit the scope of the present invention.
제어부(2)는 이상의 동작과 동시에 EEG센서(4)로부터 뇌파 정보를 수신한다(S20).The controller 2 receives brain wave information from the EEG sensor 4 simultaneously with the above operation (S20).
다음, 제어부(2)는 메모리(M)를 참조로 운전자의 뇌파 레벨을 판단한다(S22). 구체적으로, 운전자의 뇌파의 δ파, α파, β파, 및 γ파별로 지속시간, 스펙트럼 진폭과 강도, 그리고 주기를 분석하여 뇌파 패턴을 결정하고 메모리(M)에 기억된 데이터베이스와 대비한다. 메모리(M)에는 뇌파의 패턴에 따른 뇌파 레벨이 저장되어 있다. α파의 지속시간이 길고 출현주기가 짧으며 스펙트럼이 강할수록 높은 등급이 부여된다. 뇌파 레벨은 졸음도가 낮은 것에서 높은 것으로 예를 들어 1레벨, 2레벨, ..., 4레벨이 부여될 수 있으나, 이는 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다. Next, the controller 2 determines the driver's brain wave level with reference to the memory M (S22). Specifically, by analyzing the duration, spectrum amplitude and intensity, and period for each δ wave, α wave, β wave, and γ wave of the driver's brain wave, the brain wave pattern is determined and compared with the database stored in the memory M. EEG levels according to EEG patterns are stored in the memory M. The longer the duration of the α wave, the shorter the appearance period, and the stronger the spectrum, the higher the grade. EEG levels range from low to high levels of drowsiness, for example, 1 level, 2 levels, ..., 4 levels may be assigned, but this does not limit the scope of the present invention.
다음, 제어부(2)는 비전레벨과 뇌파레벨을 토대로 두 데이터를 합성하고(S30) 명상레벨을 결정한다(S32). 명상레벨은, 두 레벨의 단순 평균값을 구하거나, 비전레벨 또는 뇌파레벨에 가중치를 곱한 후 다른 레벨 값을 더하여 평균값을 구하여 정할 수 있다. 제어부(2)가 결정한 명상레벨은 비전 및 뇌파레벨 정보와 함께 메모리(M)에 저장되어 인공 학습을 위한 데이터로 활용될 수 있다.Next, the controller 2 synthesizes the two data based on the vision level and the brain wave level (S30) and determines the meditation level (S32). The meditation level can be determined by obtaining a simple average value of the two levels, or by multiplying the vision level or brain wave level by a weight and then adding another level value to obtain the average value. The meditation level determined by the control unit 2 is stored in the memory M along with vision and brain wave level information and can be used as data for artificial learning.
다음, 제어부는 결정된 명상레벨에 따라 오디오 장치(12)등의 졸음 퇴피 장치를 구동(S40)하여 운전자의 졸음을 예방한다.Next, the control unit drives a drowsiness avoidance device such as the
예를 들어 명상레벨이 졸음도가 낮은 순에서 높은 순으로 4등급이 부여된 경우 1레벨에서는 오디오 장치(12)를 구동하여 스피커(14)를 통해 미리 기억된 음악을 송출한다. 본 발명은 이와 같이 특히 뇌파 신호를 토대로 졸음을 깨우는데 적절한 음악을 송출하므로 과학적이고 합리적이며 정서적으로 안정된 효과를 기대할 수 있다. For example, if 4 grades are assigned to the meditation level from low to high in order of drowsiness, at
이와 병행하여 스피커(14)를 통해 졸음을 경고하는 문구나 알람음을 내보낼 수 있다. 명상 레벨이 2레벨이면, 음악과 더불어 진동모터(8)를 구동하여 헤드레스트(100)에 진동을 부여하여 운전자의 졸음을 제거한다. In parallel with this, a phrase warning of drowsiness or an alarm sound can be emitted through the
명상 레벨이 3레벨이면, 펠티어 디바이스(10)를 구동하여 운전자가 접하는 손가락, 엉덩이, 머리 부분의 온도를 차갑게 낮춤으로써 졸음에서 벗어나도록 한다. If the meditation level is level 3, the
명상 레벨이 4레벨이면, 제어부(2)는 ADAS구동부(300)를 구동하여 스마트 크루즈 기능을 활성화시켜 차량이 일정 속도로, 전후방 차량과 충돌하지 않도록 주행하도록 제어하거나 자율 주행 모드로 전환하여 스마트 크루즈의 기능은 물론 예를 들어 가까운 졸음 쉼터나 휴게소등의 안전 지대로 차량을 인도하여 정차시킨다. 이와 병행하여 미리 저장된 알림 정보를 통해 가족 또는 지인에게 연락하여 이들이 직접 운전자에게 통화를 하도록 유도함으로써 운전자의 졸음을 쫓도록 한다.If the meditation level is level 4, the control unit 2 drives the ADAS driving unit 300 to activate the smart cruise function to control the vehicle to drive at a constant speed without colliding with front and rear vehicles, or switch to autonomous driving mode to activate the smart cruise function. Of course, for example, it guides and stops the vehicle to a safe zone such as a nearby sleepy shelter or rest area. In parallel, it contacts family members or acquaintances through pre-stored notification information and induces them to directly call the driver, so that the driver's drowsiness is pursued.
이상은 본 발명의 졸음 퇴치를 위한 예를 설명한 것이며, 각각의 레벨에 따른 구동 대상과 기능은 다양하게 조합하여 변경될 수 있다.The above is an example for combating drowsiness according to the present invention, and driving targets and functions according to each level can be changed in various combinations.
도 5는 본 발명의 추가 실시예로 운전자 감시 시스템(1)이 휴대 가능한 스마트폰과 같은 모바일 디바이스(400)와 무선 통신하는 것을 보인 도면이다. 모바일 디바이스(400)에는 제어부(2)와 통신하기 위한 전용앱이 설치되며, 디스플레이(402)에는 진동모터(8), 펠티어 디바이스(10), 또는 오디오 장치(12)를 구동하기 위한 버튼과 명상레벨 버튼이 표시된다. 운전자나 사용자가 해당 버튼을 누르면 이 신호는 제어부(2)로 전송되며, 제어부(2)는 대응하는 졸음 퇴피 장치를 구동한다. 따라서 본 발명의 추가 실시예에 의하면 수동적으로 명상 레벨이 감지되기를 기다리기에 앞서, 적극적이고 능동적으로 졸음을 없애 안전 운전을 확보할 수 있다. 또, 명상 레벨이 운전자에게 불쾌하거나 부담을 주는 경우 레벨을 적당히 조절함으로써 쾌적하고 안정적인 주행 분위기를 조성할 수 있다.Figure 5 is a diagram showing a
이상 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 이는 본 발명을 한정하지 않으며 본 발명에 대해서는 다양한 변형과 수정이 가능하다. 본 발명의 권리범위는 이하 기술하는 청구범위와 동일 또는 균등한 범위까지 미침은 자명하다.Although the embodiments of the present invention have been described above, this does not limit the present invention and various modifications and variations are possible for the present invention. It is obvious that the scope of the present invention extends to the same or equivalent scope as the claims described below.
Claims (8)
상기 감시 시스템은 메모리를 더 포함하며, 메모리는 EEG센서가 측정한 뇌파 신호를 기준으로 졸음 정도에 따른 레벨을 결정하기 위한 데이터베이스와, 비전 센서가 측정한 눈꺼풀의 패턴을 기준으로 졸음 정도에 따른 레벨을 결정하기 위한 데이터베이스가 저장되며,
상기 제어부는 비전 센서의 영상 정보에서 운전자의 동공 내의 눈동자 움직임, 일정 시간 동안의 눈꺼풀이 닫힌 시간, 눈이 깜박거린 횟수, 눈꺼풀이 눈동자를 닫은 정도를 분석하고 메모리에 기록된 눈꺼풀 패턴에 관한 데이터베이스를 참조하여 비전 레벨을 결정하고,
상기 제어부는 EEG센서의 뇌파 정보 중 운전자의 뇌파의 δ파, α파, β파, 및 γ파별로 지속시간, 스펙트럼 진폭과 강도, 그리고 주기를 분석하여 뇌파 패턴을 결정하고 메모리에 기억된 데이터베이스와 대비하여 뇌파 레벨을 결정하고, α파의 지속시간이 길고 출현주기가 짧으며 스펙트럼이 강할수록 높은 등급을 부여하고,
상기 제어부는 EEG센서로부터 획득한 졸음 정도를 나타내는 뇌파 레벨과 비전 센서로부터 획득한 졸음 정도를 나타내는 비전 레벨의 평균값을 기준으로 명상 레벨을 결정하고,
상기 제어부는 운전자의 명상 레벨을 4레벨로 구분하며, 1레벨에서는 오디오 장치를 구동하여 미리 기억된 음악을 송출하고, 2레벨에서는 헤드레스트를 진동하도록 헤드레스트에 장착된 진동모터를 구동하며, 3레벨에서는 스티어링 휠 또는 운전자의 시트에 설치된 펠티어 디바이스를 구동하여 운전자가 접하는 손가락, 엉덩이, 머리 부분의 온도를 차갑게 낮추고, 4레벨에서는 ADAS구동부를 구동하여 스마트 크루즈 모드 또는 자율 주행 모드로 전환하며,
상기 졸음 퇴피 장치는 진동모터, 펠티어 디바이스, 오디오 장치 및 스피커를 포함하고,
상기 진동모터, 오디오 장치 및 스피커는 운전자 시트의 헤드레스트에 설치된, 운전자 감시 시스템.A driver monitoring system that determines the driver's drowsiness level, the system includes an EEG sensor installed on the headrest in contact with the back of the driver to measure the driver's brain waves, and a vision installed on the rear mirror to detect the eyelid pattern of the driver's face. The system includes a sensor, and the controller of the system determines the driver's drowsiness level based on the EEG sensor information, determines the driver's drowsiness level based on the vision sensor information, and determines the driver's meditation level based on the driver's drowsiness level. determined to drive the drowsiness avoidance device;
The monitoring system further includes a memory, the memory includes a database for determining a level according to the degree of drowsiness based on the EEG signal measured by the EEG sensor, and a level according to the degree of drowsiness based on the eyelid pattern measured by the vision sensor. A database for determining is stored,
The control unit analyzes the eye movement in the driver's pupil, the eyelid closed time for a certain period of time, the number of eye blinks, and the degree to which the eyelid closes the pupil from the image information of the vision sensor, and stores a database related to the eyelid pattern recorded in the memory. to determine the vision level by reference,
The controller determines the brain wave pattern by analyzing the duration, spectrum amplitude and intensity, and cycle for each δ wave, α wave, β wave, and γ wave of the driver's brain wave among the brain wave information of the EEG sensor, and determines the brain wave pattern and In contrast, the brain wave level is determined, the longer the duration of the α wave, the shorter the appearance period, and the stronger the spectrum, the higher the grade,
The control unit determines the meditation level based on the average value of the brain wave level representing the degree of drowsiness obtained from the EEG sensor and the vision level representing the degree of drowsiness obtained from the vision sensor,
The control unit divides the driver's meditation level into 4 levels. At level 1, the audio device is driven to transmit pre-stored music, and at level 2, a vibration motor mounted on the headrest is driven to vibrate the headrest. In the level, the Peltier device installed on the steering wheel or driver's seat is driven to cool down the temperature of the driver's fingers, hips, and head, and in the fourth level, the ADAS driving unit is driven to switch to smart cruise mode or autonomous driving mode,
The drowsiness avoidance device includes a vibration motor, a Peltier device, an audio device, and a speaker,
The vibration motor, the audio device and the speaker are installed on the headrest of the driver's seat.
상기 펠티어 디바이스는 스티어링휠 또는 운전자의 시트에 설치된, 운전자 감시 시스템.According to claim 1,
The Peltier device is installed on a steering wheel or a driver's seat, driver monitoring system.
상기 제어부는 EEG센서로부터 획득한 졸음 정도와 비전 센서로부터 획득한 졸음 정도 중의 하나에 가중치를 곱한 후 더한 평균값을 더 기준으로 하여 명상 레벨을 결정하는, 운전자 감시 시스템.According to claim 1,
Wherein the controller determines the meditation level based on an average value obtained by multiplying a weighted value by one of the degree of drowsiness obtained from the EEG sensor and the degree of drowsiness obtained from the vision sensor.
상기 감시 시스템은 휴대 가능한 모바일 디바이스를 더 포함하고, 모바일 디바이스에는 제어부와 통신하기 위한 전용앱이 설치되어 졸음 퇴피 장치를 구동하기 위한 버튼과 명상레벨 버튼이 표시되어, 운전자가 능동적으로 졸음 퇴피 장치를 구동하고 명상 레벨을 조절할 수 있도록 한, 운전자 감시 시스템.
According to claim 1,
The monitoring system further includes a portable mobile device, and a dedicated app for communicating with a control unit is installed on the mobile device to display a button for driving the drowsiness avoiding device and a meditation level button, so that the driver can actively use the drowsiness avoiding device. A driver monitoring system that allows you to drive and adjust your meditation level.
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