KR20060126352A - Drowsiness detection using reflected image on eye iris - Google Patents

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Abstract

A method and an apparatus for detecting drowsiness using a reflected image on an eye iris are provided to accurately detect whether a driver is sleepy by using a visual ray blocking unit. An optical source(110) irradiates a predetermined near IR(InfraRed) ray on a user's face to obtain a face image. An image acquiring unit(130) acquires the near IR ray face image for a predetermined time interval after a vehicle is started and extracts the shape of the image of the optical source, which is focused on an eye iris. The acquired image is determined to be an arousal state. A visual ray is removed from the image of the user's face by using a visual ray blocking unit(120). The shape of the optical source image focused on the iris is extracted from the near IR ray face image. An image processor(140) compares the obtained image with the arousal state image to determine whether user's eyes are closed. The image processor detects drowsiness based on the duration of the closed eyes. An alarm generator(150) generates alarm sound to the user based on the detected result from the image processor.

Description

홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치 및 방법{drowsiness detection using reflected image on eye iris}Drowsiness detection using reflected image on eye iris}

도1은 본 발명에 따른 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치의 일실시예를 나타낸 블록 구성도1 is a block diagram showing an embodiment of an iris reflection image-based drowsiness detection apparatus according to the present invention

도2a는 가시광선을 차단하지 않았을 때 취득된 영상, 도2b는 근적외선 광원 없이 가시광선 차단 필터를 사용하였을 때의 영상, 도2c는 가시광선 차단 필터를 사용하고 근적외선 광원을 사용하였을 때 취득된 얼굴의 영상을 나타낸 도면FIG. 2A is an image obtained when no visible light is blocked, FIG. 2B is an image when a visible light blocking filter is used without a near infrared light source, and FIG. 2C is a face obtained when a visible light blocking filter is used and a near infrared light source is used. Drawing showing the image of

도3은 본 발명에 따른 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 방법의 일실시예를 나타낸 플로우 차트Figure 3 is a flow chart showing an embodiment of the iris reflection image-based drowsiness detection method according to the present invention

도4는 도3의 얼굴 영상 처리과정에 따른 광원의 상의 형태를 추출하기 위한 얼굴 영상의 예를 나타낸 도면4 is a diagram illustrating an example of a face image for extracting a shape of an image of a light source according to the face image processing of FIG. 3;

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

110 : 광원부 120 : 가시광선 차단부110: light source unit 120: visible light blocking unit

130 : 영상취득부 140 : 영상처리부130: image acquisition unit 140: image processing unit

150 : 경보발생부 200 : 카메라폰150: alarm generator 200: camera phone

본 발명은 졸음 감지장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 사람의 얼굴에 근적외선을 조사하고 이를 가시광선 차단부를 장착한 카메라를 사용하여 가시광선이 제거된 근적외선 얼굴영상을 취득한 후, 이 취득한 근적외선 얼굴영상에서 상기 조사된 적외선 광에 반응하여 반사율이 높고 볼록거울 형태를 갖는 홍채 위에 맺힌 광원의 상을 검색하고 이 광원의 상의 변형에 따라 눈의 감김을 판단하고 그 지속시간의 정보를 토대로 졸음 여부를 감지, 판별할 수 있도록 하는 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for detecting drowsiness, and in particular, after a near infrared ray is irradiated to a human face and a near infrared ray face image is obtained by using a camera equipped with a visible ray blocking unit, the obtained near infrared ray face image is obtained. Search for the image of the light source formed on the iris having high reflectance and convex mirror shape in response to the irradiated infrared light, and determine the eyes closed according to the deformation of the image of the light source, and detect drowsiness based on the information of the duration, The present invention relates to an iris reflection image-based drowsiness detecting apparatus and method for discriminating.

차량의 운전 중에 졸음이 오는 경우 대형 인사사고로 발전할 가능성이 매우 높기 때문에 졸음운전의 예방은 차량안전사고를 방지하는데 있어 대단히 중요한 문제이며, 이와 같은 졸음운전을 방지하기 위하여 다양한 기술적 접근이 이루어지고 있다.When the drowsiness comes while driving the vehicle is very likely to develop into a large personnel accidents, prevention of drowsy driving is a very important problem in preventing vehicle safety accidents, and various technical approaches are taken to prevent such drowsiness driving have.

종래의 기술로는 졸음이 올 때 신체적 특징, 특히 얼굴에서 눈꺼풀의 감긴 패턴이나 동공의 형태 변형을 이용해서 운전자가 졸고 있는지 여부를 감지 및 판별하고 운전자가 졸고 있는 경우 경보음을 발생시켜 주의를 상기시켜 주는 기술이 알려져 있다.Conventional technology detects and determines whether the driver is asleep by using physical characteristics, especially the closed pattern of the eyelids on the face or the shape of the pupil when the user is sleepy, and alerts by alerting when the driver is asleep. A technique for making it known is known.

이를 위하여 사람의 얼굴을 카메라로 촬영하여 얼굴 영상을 취득하고 취득한 얼굴 영상 중에서 눈의 위치를 찾아내서 위쪽 눈꺼풀 경계선과 아래쪽 눈꺼풀 경계선 사이의 간격에 따라 졸고 있는지 여부를 감지하거나 눈 속의 동공을 찾아내어 원형의 원래 형태로부터 변형된 형태를 감지하여 졸음여부를 감지하는 방법 등이 소개되어 있다.To do this, a person's face is photographed with a camera to acquire a face image, and the position of the eye is found from the acquired face image to detect whether it is dozing in accordance with the gap between the upper and lower eyelid borders or to find a pupil in the eye. How to detect the drowsiness by detecting the deformation form from the original form of is introduced.

종래 기술에서 눈 위치를 감지하는 방법으로 카메라로 취득한 얼굴 영상에서 명암차이에 의한 모든 경계선을 추출하고 이로부터 양쪽 눈 사이의 거리와 눈과 코 사이의 거리, 그리고 눈썹과 눈의 위치 등 얼굴의 기하학적 요소를 계산하여 눈의 위치를 찾았다.In the prior art, a method of detecting an eye position extracts all boundary lines due to contrast differences from a face image acquired by a camera, and from this, the geometric of the face such as the distance between both eyes and the distance between the eyes and the nose, and the position of the eyebrows and eyes The element was calculated to find the eye position.

그러나 이 방법의 단점은 차량의 주행 중에 빛의 방향의 변화, 역광 또는 그림자 등 얼굴의 조명 조건 등이 계속 변화할 뿐더러 안경을 쓰는 경우 안경에 반사되는 빛이나 영상 때문에 눈의 위치를 정확히 찾는 것이 어렵고, 눈의 위치를 찾았다해도 밝기 차이가 줄어들어 눈꺼풀의 경계선 추출이 더욱 어려우며, 동공의 변형을 감지하는 경우 홍채와 동공의 명암차가 크지 않을뿐더러 밝은 명암 조건에서는 동공의 크기가 매우 작아져 동공의 위치발견이 거의 불가능하게 되는 문제 때문에 실용화에 걸림돌이 되어 왔다.However, the disadvantage of this method is that the lighting conditions of the face such as the change of light direction, backlight or shadow are constantly changing while the vehicle is running, and when the glasses are worn, it is difficult to accurately locate the eyes due to the light or the image reflected on the glasses. Even though the eye position is found, the difference in brightness decreases, making it more difficult to extract the border of the eyelid.When detecting the deformation of the pupil, the contrast between the iris and the pupil is not large and the pupil size is very small in bright and dark conditions. This almost impossible problem has been an obstacle to practical use.

또한 종래 기술은 얼굴의 방향이나 고개를 숙이는 정도에 따라 양쪽 눈 사이, 눈과 코 사이의 기하학적 특성이 변하기 때문에 눈이 아닌 눈썹이나 코, 안경테 등을 눈으로 오인 검출하는 경우가 빈번하여 졸음운전 판단의 근거로 삼을만한 정보의 신뢰도가 떨어지는 단점이 있고, 이와 같은 문제점들로 인하여 졸음 여부를 감지 및 판별하는데 있어 오류가 크므로 실용화가 되지 못하고 있다.In addition, in the prior art, since the geometrical characteristics of both eyes, nose and nose change according to the direction of the face or the head bowing, it is frequently detected that the eyebrows, the nose, the eyeglass frame, etc. are not the eyes, so that the drowsiness driving judgment There is a disadvantage that the reliability of information that can be used as a basis is low, and due to such problems, errors in detecting and determining drowsiness are not practical.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 사람의 얼굴에 근적외선을 조사하고 이를 가시광선 차단부를 장착한 카메라를 사용하 여 가시광선이 제거된 근적외선 얼굴영상을 취득한 후, 이 취득한 근적외선 얼굴영상에서 상기 조사된 적외선 광에 반응하여 반사율이 높고 볼록거울 형태를 갖는 홍채 위에 맺힌 광원의 상을 검색하고 이 광원의 상의 변형에 따라 눈의 감김을 판단하고 그 지속시간의 정보를 토대로 졸음 여부를 감지, 판별할 수 있도록 하는 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and after the near-infrared ray is irradiated to the face of a person and obtained by using a camera equipped with a visible ray blocking unit, the near-infrared face image from which the visible ray is removed is obtained. Search for the image of the light source formed on the iris having high reflectance and convex mirror shape in response to the irradiated infrared light in the near-infrared face image, and judge the eyes closed according to the deformation of the image of the light source and drowsiness based on the information of the duration An object of the present invention is to provide an iris drowsiness detection apparatus and method for detecting and determining whether the iris is reflected.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치의 특징은, 얼굴 영상을 취득하기 위하여 사람의 얼굴에 소정의 근적외선을 조사하는 광원부와; 상기 광원부와 연동하여 차량의 시동이 걸리거나 장치의 전원이 들어온 후 일정 시간 동안 근적외선 얼굴 영상을 취득하여 홍채(iris)위에 맺힌 광원의 상의 형태를 추출하고 이를 각성도가 높은 상태라고 정의하였을 때, 상기 근적외선이 조사된 사람의 얼굴영상에서 가시광선이 차단된 근적외선 얼굴영상을 취득하기 위한 가시광선 차단부가 장착된 영상취득부와; 상기 영상취득부에서 취득된 근적외선 얼굴영상으로부터 홍채(iris)위에 맺힌 광원의 상의 형태를 추출하고 상기 광원의 상의 형태가 각성도가 높은 시점에서 얻어진 표준 형태와 비교하여 그 변형 정도에 따라 눈의 감김을 파악하고 눈의 감김의 판단시 그 지속시간의 정보로 졸음 여부를 판단하는 영상처리부와; 상기 영상처리부에서의 졸음 여부 판단결과에 따라 운전자에게 졸음 경보를 발생하는 경보발생부를 포함하여 구성되는데 있다.A feature of the iris reflection image-based drowsiness detection apparatus according to the present invention for achieving the above object, the light source unit for irradiating a predetermined near-infrared rays to the face of a person to obtain a face image; When the vehicle is started in conjunction with the light source unit or the device is turned on, a near-infrared face image is acquired for a predetermined time to extract a shape of the light source formed on the iris and defined as a high arousal state. An image acquisition unit equipped with a visible light blocking unit for obtaining a near infrared face image in which visible light is blocked from a face image of a person irradiated with near infrared rays; The shape of the image of the light source formed on the iris is extracted from the near-infrared face image acquired by the image acquisition unit, and the shape of the image of the light source is compared with the standard shape obtained at the point of high arousal, and the eyes are closed according to the degree of deformation. An image processing unit for grasping and judging whether or not to fall asleep with information of a duration of time when judging eyes closed; And an alarm generator configured to generate a drowsiness alert to the driver according to the result of determining whether the image is drowsy.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홍채 반사 영상 기반 졸 음 감지 방법의 특징은, (a) 광원부를 통해 얼굴 영상을 취득하기 위하여 근적외선을 얼굴을 향하여 조사하고 상기 근적외선이 조사된 얼굴영상에서 가시광선차단부를 통해 가시광선을 차단시켜 영상취득부에서 근적외선 얼굴영상을 취득하는 단계와; (b) 상기 (a)단계에서 취득된 근적외선 얼굴영상으로부터 볼록거울 형태를 갖는 홍채 위에 맺힌 광원의 상의 형태를 영상처리부에서 추출하는 단계와; (c) 차량의 시동이 걸리거나 장치의 전원이 들어온 후 일정 시간 동안 근적외선 얼굴 영상을 취득하여 홍채(iris)위에 맺힌 광원의 상의 형태를 추출하고 이를 각성도가 높은 상태라고 정의하였을 때, 운전자의 각성도가 높은지를 검색하여 각성도가 높을 경우 운전자의 광원의 상을 표준 형태로 저장하고, 광원의 상의 추출형태와 상기 표준 형태와의 차이를 계산하는 단계와; (d) 상기 (c)단계에서 계산된 차이값이 제1 임계치보다 큰가를 비교하여 상기 차이값이 제1 임계치보다 클 경우 그 지속시간이 제2 임계치보다 큰가를 비교하여 상기 지속시간이 제2 임계치보다 클 경우 경보발생부를 통해 경보를 발생하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.A feature of the iris reflection image-based drowsiness detection method according to the present invention for achieving the above object is (a) a face image irradiated with near infrared rays toward the face to obtain a face image through the light source unit Blocking the visible light through the visible light blocking unit to obtain a near-infrared face image from the image acquisition unit; (b) extracting, by the image processor, the shape of the light source image formed on the iris having a convex mirror shape from the near-infrared face image obtained in step (a); (c) The driver's arousal degree is defined when the image of the light source formed on the iris is extracted by taking a near-infrared face image for a predetermined time after the vehicle is started or the device is turned on. Searching for whether is high and storing the driver's light source image in a standard form when the arousal is high, and calculating a difference between the extracted form of the light source image and the standard form; (d) comparing the difference value calculated in the step (c) is greater than the first threshold value, and comparing the difference value if the difference value is greater than the first threshold value and comparing the duration value to the second threshold value. If it is larger than the threshold value comprises the step of generating an alarm through the alarm generator.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

이하, 본 발명에 따른 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the iris reflection image-based drowsiness detection apparatus and method according to the present invention will be described.

도1은 본 발명에 따른 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치의 일실시예를 나타낸 도면으로서, 광원부(110)와, 가시광선 차단부(120)와, 영상취득부(130)와, 영상처리부(140)와, 경보발생부(150)를 포함한다.1 is a view showing an embodiment of an iris reflection image based drowsiness detecting apparatus according to the present invention, the light source unit 110, visible light blocking unit 120, image acquisition unit 130, image processing unit 140 And an alarm generating unit 150.

상기 광원부(110)는 얼굴 영상을 취득하기 위하여 사람의 얼굴에 소정의 근적외선을 조사한다.The light source unit 110 irradiates a predetermined near-infrared ray on the face of a person in order to acquire a face image.

상기 광원부(110)는 근적외선 광원으로서 근적외선 LED, 근적외선 램프, 스트로보 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 상기 영상취득부(130)에 내장하여 사용하거나 또는 상기 영상취득부(130)로부터 분리된 형태로 구비할 수 있다.The light source unit 110 may use any one of near-infrared LED, near-infrared lamp, and strobe as a near-infrared light source. The light source unit 110 may be embedded in the image acquisition unit 130 or may be provided in a form separated from the image acquisition unit 130. can do.

상기 영상취득부(130)는 상기 광원부(110)와 연동하여 차량의 시동이 걸리거나 장치의 전원이 들어온 후 일정 시간 동안 근적외선 얼굴 영상을 취득하여 홍채(iris)위에 맺힌 광원의 상의 형태를 추출하고 이를 각성도가 높은 상태라고 정의하였을 때, 상기 근적외선이 조사된 사람의 얼굴영상에서 가시광선이 차단된 근적외선 얼굴영상을 취득하기 위한 가시광선 차단부(120)가 장착된다.The image acquisition unit 130 extracts the image of the light source image formed on the iris by acquiring a near-infrared face image for a predetermined time after the vehicle is started or the device is powered on in conjunction with the light source unit 110. When it is defined as a state of high arousal, the visible light blocking unit 120 for acquiring the near infrared face image from which visible light is blocked from the face image of the person irradiated with the near infrared ray is mounted.

상기 가시광선 차단부(120)는 영상취득부(130) 외부에 설치될 수도 있다.The visible light blocking unit 120 may be installed outside the image acquisition unit 130.

상기 영상취득부(130)로는 일반 CCD 카메라나 CMOS 카메라 뿐만 아니라 디지털 카메라를 사용할 수 있으며, 운전자의 얼굴을 향하도록 운전석 주변의 적당한 장소에 설치하게 된다.The image acquisition unit 130 may use a digital camera as well as a general CCD camera or CMOS camera, it is installed in a suitable place around the driver's seat facing the driver's face.

상기 영상처리부(140)는 상기 영상취득부(130)에서 취득된 근적외선 얼굴영상으로부터 홍채(iris)위에 맺힌 광원의 상의 형태를 추출하며 상기 광원의 상의 형태가 각성도가 높은 시점에서 얻어진 표준 형태와 비교하여 그 변형 정도에 따라 눈의 감김을 파악하고 눈의 감김의 판단시 그 지속시간의 정보로 졸음 여부를 판단한다.The image processor 140 extracts a shape of a light source formed on the iris from the near-infrared face image acquired by the image acquisition unit 130 and compares the shape of the light source image with a standard shape obtained at a high arousal point. Determine the eyes closed according to the degree of deformation and judge the sleepiness based on the information of the duration when the eyes are closed.

상기 경보발생부(150)는 상기 영상처리부(140)에서의 졸음 여부 판단결과에 따라 운전자에게 졸음 경보를 발생한다.The alarm generation unit 150 generates a drowsiness alert to the driver according to the result of determining whether the image is sleepy by the image processor 140.

상기 영상취득부(130)와 영상처리부(140)와 경보발생부(150)는 카메라 폰(200)이나 이동 단말기에 내장되어 있거나 외장할 수 있는 카메라폰(200)이나 이동 단말기를 사용할 수 있다.The image acquisition unit 130, the image processing unit 140, and the alarm generation unit 150 may use a camera phone 200 or a mobile terminal that may be built in or external to the camera phone 200 or a mobile terminal.

도2a는 가시광선을 차단하지 않았을 때 취득된 영상, 도2b는 근적외선 광원 없이 가시광선 차단 필터를 사용하였을 때의 영상, 도2c는 가시광선 차단 필터를 사용하고 근적외선 광원을 사용하였을 때 취득된 얼굴의 영상을 나타낸 도면이고, 도3은 본 발명에 따른 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 방법의 일실시예를 나타낸 플로우 차트이며, 도4는 도3의 얼굴 영상 처리과정에 따른 광원의 상의 형태를 추출하기 위한 얼굴 영상의 예를 나타낸 도면이다.FIG. 2A is an image obtained when no visible light is blocked, FIG. 2B is an image when a visible light blocking filter is used without a near infrared light source, and FIG. 2C is a face obtained when a visible light blocking filter is used and a near infrared light source is used. 3 is a flowchart illustrating an embodiment of an iris reflection image-based drowsiness detection method according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating extracting an image of a light source according to the facial image processing of FIG. 3. A diagram illustrating an example of a face image for the sake of simplicity.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치 및 방법에 대하여 첨부한 도면 도1 내지 도4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.An iris reflection image-based drowsiness detection apparatus and method according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

먼저, 도1 및 도3에 도시된 바와 같이, 광원의 상이 홍채의 중앙부위에 맺히도록 광원부(110)를 운전석 전방에 설치한 후 근적외선을 운전자의 얼굴로 조사하게 되면 홍채의 모양이 볼록거울의 형태를 갖기 때문에 눈과 광원과의 기하학적 위치가 현저하게 변하지 않는 이상 광원의 상이 항상 홍채부위에 맺히게 된다(S1).First, as shown in Figures 1 and 3, when the light source unit 110 is installed in front of the driver's seat so that the image of the light source is formed in the center portion of the iris, the near-infrared rays are irradiated with the driver's face to form the convex mirror. Because of the shape, the image of the light source always forms on the iris unless the geometric position of the eye and the light source is significantly changed (S1).

그러면, 가시광선 차단부(120)는 상기 광원부(110)에서 조사되어 얼굴에서 반사된 도2a에 도시된 바와 같은 얼굴 영상에서 도2b에 도시된 봐와 같은 가시광선을 차단하여 도2c에 도시된 바와 같은 근적외선 얼굴 영상을 출력하게 된다(S2).Then, the visible light blocking unit 120 blocks the visible light as shown in FIG. 2B from the face image as shown in FIG. 2A irradiated from the light source 110 and reflected from the face, and thus is shown in FIG. 2C. The near-infrared face image is output as shown (S2).

이어 영상취득부(130)는 상기 광원부(110)와 연동하여 차량의 시동이 걸리거나 장치의 전원이 들어온 후 일정 시간 동안 근적외선 얼굴 영상을 취득하여 홍채(iris)위에 맺힌 광원의 상의 형태를 추출하고 이를 각성도가 높은 상태라고 정의하였을 때, 도4에 도시된 바와 같은 상기 가시광선 제거부(120)에서 가시광선이 차단된 운전자의 근적외선 얼굴영상을 취득하게 된다(S3).Subsequently, the image acquisition unit 130 interlocks with the light source unit 110 and acquires a near-infrared face image for a predetermined time after the vehicle is started or the device is turned on, and extracts the shape of the image of the light source formed on the iris. When it is defined as a state of high arousal, the visible light removing unit 120 as shown in FIG. 4 acquires a near-infrared face image of the driver whose visible light is blocked (S3).

이어, 영상처리부(140)는 상기 영상취득부(130)에서 취득된 근적외선 얼굴영상에서 도4a에 나타난 바와 같이 홍채 위에 맺힌 광원의 상 부분은 밝게 나타나고 이 주위의 홍채부분은 어둡게 나타남으로써 얼굴 영상중에서 밝기가 가장 높고 도4b에 도시된 바와 같은 비교 영역으로 표시된 상기 인접 화소간의 밝기 차이가 일정값 이상의 화소 영역을 찾아내어 광원의 상의 위치 및 형태를 추출한다(S4).Then, the image processing unit 140 in the near-infrared face image acquired by the image acquisition unit 130, as shown in Figure 4a the image portion of the light source formed on the iris appears bright and the iris portion around the dark appear in the face image The brightness difference between the adjacent pixels having the highest brightness and displayed as the comparison area as shown in FIG. 4B is found to find a pixel area of a predetermined value or more, and the position and shape of the image of the light source are extracted (S4).

상기 광원의 상의 표준 형태는 운전자의 각성도가 높은 시점의 예로써 차량의 시동을 걸 때와 같은 시점에서 취득하여 저장한다(S5, S6).The standard form of the image of the light source is an example of a point in time at which the driver's arousal is high and is acquired and stored at the same point in time as when the vehicle is started (S5 and S6).

그리고, 영상처리부(140)는 도4c 및 도4d에 도시된 바와 같이, 상기 추출된 광원의 상의 형태를 검출한 후 그 형태를 저장된 표준 형태와 비교(S7)하여 그 변형 정도가 제1 임계치보다 크면 졸음의 징후로 판단(S8)하고, 그 지속시간이 제2 임계치보다 클 경우(S9) 졸고 있다고 판단하여 경보발생신호를 출력한다.As illustrated in FIGS. 4C and 4D, the image processor 140 detects a shape of the extracted image of the light source and compares the shape with a stored standard shape (S7) so that the degree of deformation is greater than the first threshold. If it is large, it is determined that it is a sign of drowsiness (S8), and if the duration is greater than the second threshold (S9) it is determined that it is dozing, and outputs an alarm signal.

이에 따라 경보발생부(150)는 상기 영상처리부(140)에서 출력된 경보발생신호에 따라 경보를 발생한다(S10).Accordingly, the alarm generating unit 150 generates an alarm in accordance with the alarm generating signal output from the image processing unit 140 (S10).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the iris reflection image-based drowsiness detecting apparatus and method according to the present invention has the following effects.

첫째, 사람의 얼굴에 근적외선을 조사하고 이를 가시광선 차단부를 장착한 카메라를 사용하여 가시광선이 제거된 근적외선 얼굴영상을 취득한 후, 이 취득한 근적외선 얼굴영상 중 밝기가 가장 높고 주위의 비교 영역에 있는 화소와의 밝기차이가 일정한 값 이상인 화소군을 찾음으로써 홍채 위에 맺힌 광원의 상을 탐색할 수 있게 되고 이 광원의 상의 변형에 따라 눈의 감김을 판단하고 그 지속시간의 정보를 토대로 졸음 여부를 감지, 판별할 수 있다.First, a near-infrared face image is obtained by irradiating near-infrared light on a human face and removing the visible light by using a camera equipped with a visible light blocking unit, and then, among the acquired near-infrared face images, pixels in the surrounding area having the highest brightness By finding a group of pixels whose brightness difference is greater than or equal to a certain value, the image of the light source formed on the iris can be searched, and the eyes are closed according to the deformation of the light source image, and whether the sleepiness is detected based on the information of the duration, Can be determined.

둘째, 조명 여건 변화에 영향을 받지 않고, 눈, 코 및 눈썹 등의 기하학적 요소를 검지할 필요가 없으며, 안경이나 색안경 착용 등에도 크게 영향을 받지 않고, 카메라와 얼굴의 상대적 위치 변화에도 강인하게 작동되어 할 수 있는 경보 오류가 거의 없어지게 된다.Second, it is not affected by changes in lighting conditions, does not need to detect geometric elements such as eyes, nose and eyebrows, and is not significantly affected by wearing glasses or sunglasses, and also works robustly in changing relative positions of the camera and face. There will be almost no alarm errors that can be made.

셋째, 눈의 위치 검색을 위해서 얼굴의 기하학적 특징의 검출을 필요로 하지 않으며 눈꺼풀의 경계선 추출이나 동공의 형태를 검출할 필요없이 얻어진 영상으로부터 광원의 상의 위치 검출이 용이하고 광원의 상의 형태 변화의 파악이 용이함으로써 졸음 판단을 위한 알고리즘이 매우 간단하고 처리속도가 매우 빨라진다.Thirdly, it is not necessary to detect the geometrical features of the face to search the position of the eye, and it is easy to detect the position of the light source image from the obtained image without the need to detect the boundary of the eyelid or the shape of the pupil. This eases the algorithm for determining sleepiness and makes the processing very fast.

또한 가시광선 차단에 의해서 직사광선 또는 야간, 어두운 터널 등 외부 명암조건이 열악한 환경에서는 물론 안경이나 색안경 착용시에도 렌즈에 맺힌 영상이나 빛의 반사를 최소화시킬 수 있기 때문에 높은 정확성을 얻을 수 있고, 홍채가 볼록거울 형태이기 때문에 운전자의 얼굴 위치 및 자세에 변화가 있다해도 광원의 상은 홍채 위에 맺히기 때문에 광원의 상의 탐지율이 높다는 장점이 있다.In addition, by blocking visible light, high accuracy can be obtained because it can minimize the reflection of the image or light formed on the lens even when wearing glasses or sunglasses, as well as in environments with poor external contrast conditions such as in direct sunlight, at night, or in dark tunnels. Because of the convex mirror shape, even if there is a change in the position and posture of the driver's face, the image of the light source is formed on the iris, so the detection rate of the image of the light source is high.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위 및 그와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims and their equivalents.

Claims (8)

얼굴 영상을 취득하기 위하여 사람의 얼굴에 소정의 근적외선을 조사하는 광원부와; A light source unit for irradiating a predetermined near-infrared ray on a face of a person to acquire a face image; 상기 광원부와 연동하여 차량의 시동이 걸리거나 장치의 전원이 들어온 후 일정 시간 동안 근적외선 얼굴 영상을 취득하여 홍채(iris)위에 맺힌 광원의 상의 형태를 추출하고 이를 각성도가 높은 상태라고 정의하였을 때, 상기 근적외선이 조사된 사람의 얼굴영상에서 가시광선이 차단된 근적외선 얼굴영상을 취득하기 위한 가시광선 차단부가 장착된 영상취득부와; When the vehicle is started in conjunction with the light source unit or the device is turned on, a near-infrared face image is acquired for a predetermined time to extract a shape of the light source formed on the iris and defined as a high arousal state. An image acquisition unit equipped with a visible light blocking unit for obtaining a near infrared face image in which visible light is blocked from a face image of a person irradiated with near infrared rays; 상기 영상취득부에서 취득된 근적외선 얼굴영상으로부터 홍채(iris)위에 맺힌 광원의 상의 형태를 추출하고 상기 광원의 상의 형태가 각성도가 높은 시점에서 얻어진 표준 형태와 비교하여 그 변형 정도에 따라 눈의 감김을 파악하고 눈의 감김의 판단시 그 지속시간의 정보로 졸음 여부를 판단하는 영상처리부와; The shape of the image of the light source formed on the iris is extracted from the near-infrared face image acquired by the image acquisition unit, and the shape of the image of the light source is compared with the standard shape obtained at the point of high arousal, and the eyes are closed according to the degree of deformation. An image processing unit for grasping and judging whether or not to fall asleep with information of a duration of time when judging eyes closed; 상기 영상처리부에서의 졸음 여부 판단결과에 따라 운전자에게 졸음 경보를 발생하는 경보발생부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치.An iris reflex image-based drowsiness detection apparatus comprising an alarm generator for generating a drowsiness alert to a driver according to a result of determining whether drowsiness in the image processor. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 광원부는 근적외선 엘이디(LED)를 원형 또는 수직으로 배열하여 눈의 홍채에 비치는 광원의 상의 형태가 눈꺼풀의 감김에 따라 그 변형이 쉽게 감지될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치.The light source unit is arranged so that the shape of the light source reflected on the iris of the eye by arranging the near-infrared LED (LED) in a circular or vertical manner so that the deformation can be easily detected as the eyelid is closed. . 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 가시광선 차단부는 가사광선 차단 필터를 상기 영상취득부에 부착하여 기시광선을 차단하는 것을 특징으로 하는 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치.The visible light blocking unit is an iris reflection image-based drowsiness detection device, characterized in that for blocking the initial light by attaching a lyrics light blocking filter to the image acquisition unit. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 영상처리부는 The image processor 상기 영상취득부에서 취득된 근적외선 얼굴영상에서 각 화소의 밝기값이 가장 크고 일정한 거리의 주변 비교 영역에 있는 화소의 밝기값의 차이가 일정한 값 이상인 화소군을 찾아 광원의 상의 위치 및 형태를 추출하는 것을 특징으로 하는 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치.In the near-infrared face image acquired by the image acquisition unit, the position and shape of the image of the light source are extracted by finding a pixel group having the largest brightness value of each pixel and a difference in brightness values of pixels in a peripheral comparison region of a constant distance or more. Drowsiness detection device based on the iris reflection image, characterized in that. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 영상처리부는 The image processor 차량의 시동이 걸리거나 장치의 전원이 들어온 후 일정 시간 동안 근적외선 얼굴 영상을 취득하여 홍채(iris)위에 맺힌 광원의 상의 형태를 추출하고 이를 각성도가 높은 상태라고 정의하였을 때, 각 운전자의 각성 상태가 높은 상태에서 얻어진 광원의 상의 형태를 취득하여 표준 형태로 보존하고 상기 광원의 상의 형태를 비교하여 그 변화값이 제1 임계치보다 크면 눈감김의 징후로 판단하고 그 지속시간 이 제2 임계치보다 클 경우 졸고 있다고 판단하여 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치.When the image of the light source formed on the iris is extracted by defining a near-infrared face image for a predetermined time after the vehicle is started or the device is turned on, and defined as a high arousal state, each driver's awake state is Acquire the shape of the image of the light source obtained at a high state and store it in a standard form, and compare the shape of the image of the light source, and if the change value is larger than the first threshold value, it is determined as a sign of eye closure and if the duration is larger than the second threshold value An iris reflex image-based drowsiness detecting apparatus, characterized in that it is determined to be sleepy to generate an alarm. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 카메라가 장착된 휴대폰이나 이동 단말기에 근적외선을 조사하는 광원부와 가시광선을 차단하고 근적외선 영상을 얻기위한 가시광선 차단 필터를 설치하고 휴대폰이나 이동 단말기에 내장된 카메라를 영상취득부로 CPU기능을 영상처리부로 활용하고 내장된 스피커를 사용하여 경보발생부로 활용하여 졸음을 감지 및 경보하는 것을 특징으로 하는 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 장치.Install a light source block for irradiating near infrared rays and a visible light cut filter for obtaining near infrared rays on a mobile phone or mobile terminal equipped with a camera, and use the camera embedded in a mobile phone or mobile terminal as an image acquisition unit. Iris reflection image-based drowsiness detection device, characterized in that the use of the built-in speaker to detect and alarm drowsiness by using as an alarm generator. (a) 광원부를 통해 얼굴 영상을 취득하기 위하여 근적외선을 얼굴을 향하여 조사하고 상기 근적외선이 조사된 얼굴영상에서 가시광선차단부를 통해 가시광선을 차단시켜 영상취득부에서 근적외선 얼굴영상을 취득하는 단계와; (a) irradiating near-infrared toward the face to obtain a face image through the light source unit, and blocking the visible light through the visible light blocking unit in the near-infrared irradiated face image to obtain a near-infrared face image in the image acquisition unit; (b) 상기 (a)단계에서 취득된 근적외선 얼굴영상으로부터 볼록거울 형태를 갖는 홍채 위에 맺힌 광원의 상의 형태를 영상처리부에서 추출하는 단계와; (b) extracting, by the image processor, the shape of the light source image formed on the iris having a convex mirror shape from the near-infrared face image obtained in step (a); (c) 차량의 시동이 걸리거나 장치의 전원이 들어온 후 일정 시간 동안 근적외선 얼굴 영상을 취득하여 홍채(iris)위에 맺힌 광원의 상의 형태를 추출하고 이를 각성도가 높은 상태라고 정의하였을 때, 운전자의 각성도가 높은지를 검색하여 각성도가 높을 경우 광원의 상을 표준 형태로 저장하고, 각 영상으로부터의 추출형태와 상기 표준 형태와의 차이를 계산하는 단계와; (c) The driver's arousal degree is defined when the image of the light source formed on the iris is extracted by taking a near-infrared face image for a predetermined time after the vehicle is started or the device is turned on. Searching for whether is high and storing the image of the light source in a standard form when the arousal is high, and calculating a difference between the extracted form from each image and the standard form; (d) 상기 (c)단계에서 계산된 차이값이 제1 임계치보다 큰가를 비교하여 상기 차이값이 제1 임계치보다 클 경우 그 지속시간이 제2 임계치보다 큰가를 비교하여 상기 지속시간이 제2 임계치보다 클 경우 경보발생부를 통해 경보를 발생하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 방법.(d) comparing the difference value calculated in the step (c) is greater than the first threshold value, and comparing the difference value if the difference value is greater than the first threshold value and comparing the duration value to the second threshold value. Iris reflection image-based drowsiness detection method comprising the step of generating an alarm through the alarm generator if the threshold value is greater than. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 (b)단계에서는 In step (b) 상기 (a)단계에서 취득된 근적외선 얼굴영상으로부터 각 화소의 밝기값이 가장 크고 일정한 거리의 주변 비교 영역에 있는 화소의 밝기값의 차이가 일정한 값 이상인 화소군을 찾아 광원의 상의 위치 및 형태를 영상처리부에서 추출하는 것을 특징으로 하는 홍채 반사 영상 기반 졸음 감지 방법.From the near-infrared face image acquired in step (a), the pixel group having the largest brightness value of each pixel and a difference in brightness value of pixels in a peripheral comparison region of a constant distance or more is determined to find a position and shape of the image of the light source. Iris reflection image-based drowsiness detection method characterized in that the extraction from the processing unit.
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