KR20140072524A

KR20140072524A - 운전자 시각피로도 측정장치

Info

Publication number: KR20140072524A
Application number: KR1020120140136A
Authority: KR
Inventors: 이활리
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-13
Also published as: US20140152444A1

Abstract

운전자의 귀 측에 밀착된 그라운드전극; 운전자의 눈 측에 밀착된 측정전극; 및 상기 그라운드전극과 측정전극의 계측값을 통하여 안정전위(Resting Potential)를 도출하고, 안정전위가 일정범위를 벗어나는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하고 피로신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 운전자 시각피로도 측정장치가 소개된다.

Description

운전자 시각피로도 측정장치 {APPARATUS FOR MEASURING FATIGUE DEGREE OF DRIVER'S EYE}

본 발명은 실제 주행정보를 받아들이는 운전자의 눈 부분을 전기생리학적 방법으로 계측하여 운전자의 상태를 정확하게 파악하고 운전자에게 편의성과 안전성을 제공하는 운전자 시각피로도 측정장치에 관한 것이다.

본 발명은 최근 이슈 되고 있는 주행 안전 지원 기술에 해당하며, 이 분야에 대해서는 많은 개발사들이 앞다투어 여러 기술들을 제안 및 선행 개발을 추진하고 있는 실정이다. 모든 안전 운전 시스템의 기본은 운전자의 상태 파악에서 시작되어야 하나, 계측의 어려움과 사람 마다의 편차로 인해 정확한 측정 판단이 어려워 종래에 제안된 기술의 양산 적용에 한계가 많았다.

본 발명은 실제 주행정보를 받아들이는 운전자의 눈 부분을 전기생리학적 방법으로 계측, 운전자의 상태를 정확하게 파악하여, 운전자에게 편의성과 안전성을 제공하는데 그 목적이 있다.

운전자 상태를 측정하기 위한 종래의 기술들은 카메라를 이용한 시스템으로 대부분 얼굴 방향이나 눈의 개폐의 감지로부터 운전자의 부주의 정도를 판단한다. 그리고 이렇게 운전자의 부주의 운전을 판단 및 클러스터 부분에 커피잔 모양을 디스플레이 함으로써 운전자로 하여금 쉬어갈 것을 권고하는 시스템이 양산 도입되었다.

따라서 이러한 추세에 맞추어 일부에서는 머리 움직임 감지 기능을 융합한 방법을 제안하기도 하였으나 여전히 인식률이 기대치에 미치지 못하여 실제 양산에 도입하기엔 역부족인 상황이다.

종래의 KR 10-2004-0107677 A "영상 안진기와 전기 안진기를 결합한 안구 운동 측정 시스템"은 "카메라로부터 얻은 안구 영상은 부채꼴 윈도우를 이용하여 동공과 홍채의 경계를 찾고, 경계 좌표 중에 눈꺼풀에 의한 동공의 가림, 그리고 눈썹과 같은 주변 노이즈로 인해 발생된 잘못된 경계 좌표에 대해서는 경계 좌표들 간의 거리를 이용하여 제거한 후 원(혹은 타원)으로 최적의 동공의 중점과 반경을 얻는다. 그리고, 동공 경계로부터 일정 거리만큼 떨어진 거리에 있는 홍채 패턴을 이용하여 안구의 회전 각도를 측정한다. 제안한 방법으로 피검자가 눈을 크게 뜨고 있어야 하는 부담을 줄이면서도 정확하게 장시간의 안구 운동 측정이 가능하다. 뿐만 아니라 동공 크기 변화에 덜 민감하게 안구의 회전 각도를 얻을 수 있다"를 제시한다.

그러나 이러한 기술에 의하더라도 눈의 피로도를 직접 측정하여 운전자의 피로도를 알아낼 수는 없었는바, 안구전위의 측정을 통하여 눈의 피로도를 측정하고, 이를 기반으로 안전운행을 안내하는 시스템이 필요하였던 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2004-0107677

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 실제 주행정보를 받아들이는 운전자의 눈 부분을 전기생리학적 방법으로 계측하여 운전자의 상태를 정확하게 파악하고 운전자에게 편의성과 안전성을 제공하는 운전자 시각피로도 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 운전자 시각피로도 측정장치는, 운전자의 귀 측에 밀착된 그라운드전극; 운전자의 눈 측에 밀착된 측정전극; 및 상기 그라운드전극과 측정전극의 계측값을 통하여 안정전위(Resting Potential)를 도출하고, 안정전위가 일정범위를 벗어나는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하고 피로신호를 출력하는 제어부;를 포함한다.

상기 측정전극은 운전자의 눈과 코 사이에 밀착될 수 있다.

상기 제어부는 안정전위가 1.6~1.8 mV를 벗어나는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단할 수 있다.

상기 제어부는 안정전위가 안정전위가 1.6~1.8 mV를 벗어나는 시간이 일정시간 이상 지속되는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하고 피로신호를 출력할 수 잇다.

본 발명의 또 다른 운전자 시각피로도 측정장치는, 코받침과 렌즈부 및 다리부로 구성된 측정안경; 상기 다리부의 단부에 마련되어 운전자의 귀 측에 밀착되는 그라운드전극; 상기 코받침에 마련되어 운전자의 눈 측에 밀착되는 측정전극; 및 상기 그라운드전극과 측정전극의 계측값을 통하여 안정전위(Resting Potential)를 도출하고, 안정전위가 일정범위를 벗어나는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하고 피로신호를 출력하는 제어부;를 포함한다.

상기 측정전극은 운전자 눈의 좌/우측에 각각 마련되어 밀착될 수 있다.

상기 측정전극은 운전자 눈의 상/하/좌/우측에 각각 마련되어 밀착될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 운전자 시각피로도 측정장치에 따르면, 주행 안전성이 증대된다. 주행 중 졸음이나 피로 같은 운전자의 부주의한 체력 상태를 감지하여, 조금이라도 빨리 운전자의 주의를 환기시키는 게 중요한 기술로 부각되고 있는 현 상황에서, 인체의 원리에 입각하여 저비용의 전극을 활용하여, 운전자의 시각적 부하도를 측정함은 물론, 위험 운전 상황에 대한 보다 더 확실한 판단 기준을 세움으로써 주행 시스템과 연계하여 상품성을 개선하고 안전 주행을 지원할 수 있게 된다.

또한, 다량의 시각적 정보가 클러스터, AVN, HUD 등 다양한 방식으로 차내에서 운전자에게 주입되고 있는바, 본 기술을 활용하여 최적화된 운전 정보량 (정도와 기준)을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 시각피로도 측정장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 시각피로도 측정장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 시각피로도 측정장치의 측정예를 나타낸 그래프.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 운전자 시각피로도 측정장치에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 시각피로도 측정장치의 구성도로서, 본 발명의 운전자 시각피로도 측정장치는, 운전자의 귀 측에 밀착된 그라운드전극(100); 운전자의 눈 측에 밀착된 측정전극(200); 및 상기 그라운드전극(100)과 측정전극(200)의 계측값을 통하여 안정전위(Resting Potential)를 도출하고, 안정전위가 일정범위를 벗어나는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하고 피로신호를 출력하는 제어부(300);를 포함한다.

본 발명은 눈에 존재하는 안정전위 (resting potential)를 이용한 장치이다. 눈의 각막 뒤편 망막 사이에는 일정 크기의 potential 이 존재한다. 이로 인해 눈동자는 한 쌍의 dipole과 같이 운동하며, 좌우 상하로 움직일 때마다 일정 크기 (1.6~1.7mV)의 potential 변화가 발생하여, 그 변화 정도에 따른 눈동자의 움직임이 예측가능하다.

이러한 원리에 입각하여, 의학에서는 망막상피세포의 정상 여부를 측정하는 방법을 고안하기도 하였다. 본 발명에서는 동일한 원리와 이론에 입각하여, 눈의 시각적 부하도를 측정하는 방법에 관한 것이다.

안구를 움직이는 근육으로는 상직근, 하직근, 내직근, 외직근, 상사근, 하사근이 있다. 안구를 안쪽으로 향하도록 하기 위해서는 내직근이, 바깥쪽을 향하도록 하기 위해서는 외직근이, 위아래, 사선 등의 복잡한 움직임에 대응하기 위해서는 각각 상직근, 하직근, 하사근, 상사근이 움직인다.

시각적 정보가 많아지면, 이러한 안구 내부의 근육 움직임이 많아져서 근육의 피로도가 증가하게 되고, 이는 바로 근전도의 변화로 나타날 것이 분명하기에 본 발명에서는 안구 근전도를 resting potential의 변화로 측정하도록 하였다.

근전도를 측정하는 입력단자로는 Ag/AgCl 전극으로 하여 시간과 정보량에 따른 눈의 움직임을 측정할 수 있도록 하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 시각피로도 측정장치의 구성도로서, 각각의 점은 전극의 부착위치이며, 각 전극은 직접적으로 눈알(eyeball)의 선형적인 각도 변화에 따른 전압의 변화 크기를 잰다. 이 장치를 이용하여 시청/주행 전후의 눈의 움직임 변화를 측정하면, 시각 정보로 인한 눈 주변 근육의 잦은 움직임으로 인한 시각 부하도 및 피로도, 즉 운전자의 눈 상태가 어떻게 달라지는지 확인할 수 있다. 측정한 전압은 변화 정도를 쉽게 확인할 수 있게, Fast Fourier Transform (FFT) 방법으로 분석하여, 전후대비 변화를 한눈에 비교할 수 있도록 하였다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 시각피로도 측정장치의 측정 예를 나타낸 그래프로서, 이에서 볼 수 있듯이, 주행 전 후 시간에 따라서 눈의 움직임에 따른 전압의 변화가 불규칙하며, 진폭의 크기 역시 비정상적인 범주를 보이고 있다. 이는 시각정보로 인한 눈 주변 근육의 피로도가 본 발명으로 정확하게 측정되고 있음을 보여주고 있는 결과이다.

따라서, 이러한 사실에 기하여, 제어부(300)에서는 상기 그라운드전극(100)과 측정전극(200)의 계측값을 통하여 안정전위(Resting Potential)를 도출한다. 그리고 안정전위의 그래프는 도 3과 같이 나타난다. 이를 분석하여, 안정전위가 일정범위를 벗어나는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하고 피로신호를 출력하는 것이다. 도 3의 경우는 증폭을 한 수치로서, 실제적으로는 상기 제어부(300)는 안정전위가 1.6~1.8 mV를 벗어나는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단한다.

즉, 도시된 경우 2시간 동안 주행을 한 경우에는 안정전위의 값이 1.6~1.8 mV를 벗어나는 경우를 볼 수 있다. 따라서, 이 경우는 운전자의 눈이 안정화되는 범위를 넘어 눈 운동을 과도하게 하고 있다는 것이고, 이는 다시 말해 눈을 동일하게 움직이더라도 평상시와는 다른 강도로 눈 주위의 근육을 비정상적으로 다소 뻑뻑하게 움직인다는 것을 말한다.

따라서, 운전 전이나 운전 30분 정도의 경우에는 측정된 안정전위가 일반적인 평상시의 범위에 들어오기 때문에 눈이 피로하지 않다는 것을 말하고, 운전 1시간 이후부터 2시간에 접어들면서는 눈이 피로하다는 것을 말하는 것이다.

한편, 상기 측정전극(200)은 운전자의 눈과 코 사이에 밀착되도록 할 수 있다. 일반적으로 운전자의 경우는 눈을 상하보다는 좌우로 많이 움직이기 때문에, 좌우방향의 안정전위를 측정하여 판단하는 것이 좀 더 정확한 운전자의 눈 상태를 알아낼 수 있는 것이고, 더욱이 안경형태의 측정기구를 이용할 경우에는 눈과 토의 사이 지점이 눈의 좌우운동을 살피기에는 매우 적합한 위치이기 때문이다.

또한, 상기 제어부(300)는 안정전위가 안정전위가 1.6~1.8 mV를 벗어나는 시간이 일정시간 이상 지속되는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하고 피로신호를 출력하도록 한다. 즉, 단순히 안정전위가 범위를 넘어가는 것뿐만 아니라 범위를 넘어서 지속되는 시간을 살핌으로써 오류가 없이 더욱 정확하게 피로상태로 파악할 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 시각피로도 측정장치의 사시도로서, 안경에 적용된 실시예를 보여준다. 이러한 본 발명의 운전자 시각피로도 측정장치는, 코받침(401)과 렌즈부(402) 및 다리부(403)로 구성된 측정안경(400); 상기 다리부(403)의 단부에 마련되어 운전자의 귀 측에 밀착되는 그라운드전극(100); 상기 코받침(401)에 마련되어 운전자의 눈 측에 밀착되는 측정전극(200); 및 상기 그라운드전극(100)과 측정전극(200)의 계측값을 통하여 안정전위(Resting Potential)를 도출하고, 안정전위가 일정범위를 벗어나는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하고 피로신호를 출력하는 제어부(300);를 포함한다.

그리고, 상기 측정전극(200)은 운전자 눈의 좌/우측에 각각 마련되어 밀착되며, 상기 측정전극(200)은 운전자 눈의 상/하/좌/우측에 각각 마련되어 밀착되도록 할 수 있다. 이와 같이 구성함으로써 안경을 이용하여 쉽게 거부감이 없이 착용하고 눈의 피로도를 측정할 수 있게 된다.

그리고 그라우드전극을 안경 다리부를 이용하여 귀 아래에 배치함으로서 안정적이고, 또한, 좌우의 움직임을 살피기 위해 안경의 코받침을 이용함으로써 좌우 움직임의 피로도를 살피는데는 충분하기 때문이다.

다만, 좀 더 정확한 측정을 위하여 눈에서 코의 반대측으로도 측정전극을 마련할 수 있을 것이고, 상하방향의 경우에도 측정전극을 추가하여 좀 더 정확성 있게 안정전위의 변화를 살펴볼 수 있다. 또한, 이러한 구성의 경우에는 부가적으로 눈의 움직임도 파악함으로써 운전자의 의도를 파악하는데 활용되는 것도 가능하다.

한편, 이러한 다양한 부분에 좀 더 정확한 데이터를 얻기 위해 측정전위를 설치하기 위해서는 안경이 고글의 형태로 됨이 바람직할 것이다.

그리고, 제어부는 이러한 안정전위를 관찰하여 눈의 피로도를 판단하고, 일정 기준에서 눈이 피로하다고 본다면 운전자에게 경고를 하거나, 시각적인 안내장치를 제한하거나 하는 등의 방식으로 피로신호를 활용할 수 있을 것이다.

그리고 그러한 피로신호는 다양한 기준에 따라 단계적으로 또는 리니어한 신호 자체로 출력되어 다양하고 최적화된 서비스를 제공하도록 하는 것도 가능할 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 :그라운드전극 200 : 측정전극
300 : 제어부 400 : 측정안경

Claims

운전자의 귀 측에 밀착된 그라운드전극(100);
운전자의 눈 측에 밀착된 측정전극(200); 및
상기 그라운드전극(100)과 측정전극(200)의 계측값을 통하여 안정전위(Resting Potential)를 도출하고, 안정전위가 일정범위를 벗어나는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하고 피로신호를 출력하는 제어부(300);를 포함하는 운전자 시각피로도 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 측정전극(200)은 운전자의 눈과 코 사이에 밀착된 것을 특징으로 하는 운전자 시각피로도 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(300)는 안정전위가 1.6~1.8 mV를 벗어나는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 운전자 시각피로도 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(300)는 안정전위가 안정전위가 1.6~1.8 mV를 벗어나는 시간이 일정시간 이상 지속되는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하고 피로신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 운전자 시각피로도 측정장치.
코받침(401)과 렌즈부(402) 및 다리부(403)로 구성된 측정안경(400);
상기 다리부(403)의 단부에 마련되어 운전자의 귀 측에 밀착되는 그라운드전극(100);
상기 코받침(401)에 마련되어 운전자의 눈 측에 밀착되는 측정전극(200); 및
상기 그라운드전극(100)과 측정전극(200)의 계측값을 통하여 안정전위(Resting Potential)를 도출하고, 안정전위가 일정범위를 벗어나는 경우 시각피로도가 높은 것으로 판단하고 피로신호를 출력하는 제어부(300);를 포함하는 운전자 시각피로도 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 측정전극(200)은 운전자 눈의 좌/우측에 각각 마련되어 밀착된 것을 특징으로 하는 운전자 시각피로도 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 측정전극(200)은 운전자 눈의 상/하/좌/우측에 각각 마련되어 밀착된 것을 특징으로 하는 운전자 시각피로도 측정장치.