KR20180131045A - Drowsiness preventing apparatus integrally formed by multi-sensored detectionalarm means and central processing means while driving a car and control methed therefor - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a drowsy driving preventing apparatus with an integrated multisensor-based detection and alarm means and central processing means, and a control method therefor, wherein a detection means detecting an electroencephalogram, an electromyogram of an eyeball region, an eye blinking image and a head slope to detect drowsiness by using a plurality of sensors, and an alarm means for warning drowsiness are integrated with each other to be worn on user′s face, thereby allowing drowsiness and alert signals to be directly sensed through the head and to be delivered immediately, and giving warning step by step from the initial state of drowsiness.

Description

다 센서 기반의 감지ㆍ경보수단과 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치 및 제어방법{DROWSINESS PREVENTING APPARATUS INTEGRALLY FORMED BY MULTI-SENSORED DETECTIONㆍALARM MEANS AND CENTRAL PROCESSING MEANS WHILE DRIVING A CAR, AND CONTROL METHED THEREFOR}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drowsiness driving prevention device and a control method of a drowsiness driving prevention device and a control method in which a multi-sensor based sensing and alarming means and a central processing means are integrally formed. }

본 발명은 다 센서 기반의 감지ㆍ경보수단과 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다수의 센서를 이용하여 뇌전도, 안구영역의 근전도, 눈 깜박임 영상 및 머리의 기울기를 검출하는 졸음감지수단과 졸음을 경고하는 경보수단을 일체로 구비하여 얼굴에 착용 가능하게 구성하여, 졸음 및 경보가 얼굴을 통해 이루어지고 졸음 초기부터 검출하여 단계적으로 경고하도록 한 다 센서 기반의 감지ㆍ경보수단과 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a drowsiness driving prevention device and a control method in which a multi-sensor-based sensing and alarming means and a central processing means are integrated. More particularly, the present invention relates to a drowsiness prevention device and a control method, A drowsiness detecting means for detecting a tilt of the image and head and an alerting means for warning of drowsiness are integrally provided to be worn on the face so that drowsiness and an alarm are made through the face and detected from the early stage of drowsiness and warned stepwise The present invention relates to a drowsiness driving prevention device and a control method in which a multi-sensor-based sensing / alarming means and a central processing means are integrated.

오늘날 운전자가 급증함에 따라 음주, 과속사고와 함께 졸음운전 사고도 계속 증가하여 그로 인해 자신은 물론 타인의 피해까지 점점 늘어가고 있다. 특히 졸음운전의 경우 가장 치명적인 것은, 운전 중 순간적으로 졸음에 빠지는 순간을 운전자 스스로 자각하지 힘들다는 점이며, 그로 인한 사고의 치사율도 일반사고보다 2배이상 더 높은 것으로 보고되고 있다. 음주나 과속운전은 법규에 의해 그나마 억제되고 있으나, 졸음운전의 경우는 운전자 스스로가 관리해야만 예방이 가능하다.Today, as the number of drivers suddenly increases, the number of driving accidents with drinking, speeding, and sleepiness continues to increase, which increases the damage to oneself and other people. Especially, in case of drowsy driving, the most serious thing is that it is difficult for the driver himself to be aware of the moments when he / she falls asleep momentarily while driving, and the accident rate due to the accident is also reported to be two times higher than general accident. Drinking and speeding are restricted by law, but in the case of drowsy driving, it can be prevented only by the driver himself or herself.

따라서, 국내외에서는 졸음운전을 방지하기 위한 많은 연구와 기술이 보고되고 있다. 유형별로 분류해 보면, 맥박, 뇌전도(EEG: Electro-Encephalogram), 안전도(EOG: Electro-oculogram) 또는 근전도(EMG: Electro-Myogram) 등 인간의 생체신호를 이용하는 방법과, 상하 눈꺼풀의 개폐 크기나 동공의 크기, 눈 깜박임 또는 머리의 기울기 등의 행동신호를 이용하는 방법으로 나누어진다.Therefore, many studies and techniques have been reported to prevent drowsiness driving at home and abroad. The classification of each type includes a method using human's biological signals such as a pulse, an electro-encephalogram (EEG), an electro-oculogram (EOG) or an electromyogram (EMG) The size of the pupil, eye flicker, or the inclination of the head.

먼저 생체신호를 이용하는 전자의 경우, 뇌파 신호는 1920년 독일 의학자인 Hans Berger에 의해 최초로 뇌파전위 기록기술이 고안된 이래 많은 연구를 통해 각성(정상), 졸음, 그리고 수면상태에 대한 뇌파의 성분이 상당히 밝혀졌고 EEG, EOG 및 EMG신호는 졸음을 판단하는데 정확도가 높은 요소로 널리 활용되고 있다[비특허문헌1,2,4]. 이러한 뇌파를 이용하여 많은 졸음 검출방법이 제시되고 있는데, 일례를 들면 한국특허 10-0958166는 눈 깜박임 간격을 이용하여 졸음예상지점을 검출하고 알파파와 쎄타파의 비율로 졸음을 판단하였다[특허문헌1].In the case of electrons that use bio-signals, EEG signals were first invented by Hans Berger, a German medical scientist in 1920, and many studies have shown that EEG on sleep, And EEG, EOG, and EMG signals are widely used as highly accurate factors for judging drowsiness [Non-Patent Documents 1, 2, and 4]. For example, in Korean Patent No. 10-0958166, the sleeping interval is used to detect a drowsiness prediction point and the drowsiness is judged by the ratio of alpha wave and theta wave [see Patent Document 1 ].

그러나, 위와 같이 뇌파를 이용한 경우는 기본적으로 머리와 눈꺼풀 상하에 다수의 뇌파전극을 부착해야 하고, 뇌파요소 하나만 가지고 졸음의 초기상태와 막 진입하려는 상태를 정확히 검출하기는 어렵기 때문에, 졸음운전 검출을 위해 차량에 적용하기에는 실용적, 경제적인 면에서 많은 제약이 있었다.However, in the case of using the EEG as described above, it is basically necessary to attach a plurality of EEG electrodes to the upper and lower parts of the head and eyelids, and it is difficult to accurately detect the initial state of the drowsiness and the state of entering the drowsy by only one EEG element. There are many practical and economical limitations to apply to vehicles.

행동신호를 이용하는 후자의 경우는, 카메라 등 영상촬영수단을 이용하여 얼굴의 눈 영역의 동공이나 눈꺼풀 개폐여부를 검출하여 눈 이미지로 졸음상태를 직접 판단하는 것으로, 상기한 뇌파방식보다는 정확도면에서는 다소 떨어지나 실용적인 면에서는 유용한 방식으로 알려져 있다. 일례로, M. Suzuki 등은 얼굴의 이미지를 이용하여 눈꺼풀의 개폐정도와 깜박임 시간으로 졸음을 판단하였고[비특헌문헌3], 한국특허 10-1669447은 얼굴 과 눈 영역을 검출하여 눈 영역의 두께를 계산하여 졸음을 검출하였다[특허문헌2]. 또한, 한국특허 10-1407910는 기울기센서를 이용하여 졸음에 의해 머리가 기우는 것을 검출하여 신체에 강한 전기적 자극을 주는 졸음을 방지장치를 제안하였다[특허문헌3].In the latter case using a behavior signal, it is determined whether the pupil or the eyelid is open or closed in the eye region of the face by using a camera such as a camera, and the sleep state is directly determined by the eye image. It is known to be useful in practical terms. For example, M. Suzuki et al. Determined the drowsiness by the degree of eyelid opening and blinking time using the image of the face [Non-Patent Literature 3], Korean Patent 10-1669447 detected the face and eye region, To detect drowsiness [Patent Document 2]. In addition, Korean Patent No. 10-1407910 proposes a device for preventing drowsiness which gives a strong electrical stimulus to the body by detecting a head tilting by drowsiness using a tilt sensor [Patent Document 3].

그러나, 위와 같이 영상수단을 이용하는 경우, 반드시 얼굴을 정면에서 촬영해서 하르-라이크 특징(Haar-like Features), 아다부스트(Adaboost), 투영히스토그램(Projection Histogram) 등의 공지의 인식기법을 이용하여 얼굴영역을 검출한 후 눈영역을 순차적으로 추출하는 여러 복잡한 과정을 거쳐야 하는데, 카메라로 눈영역을 계속 추적하여 촬영하는 데에 있어서는 운전자의 자세나 움직임 그리고 차량진동 등에 의한 오차 때문에 정확한 이미지 검출에 많은 장애요인이 있었다. 또한, 머리 기울기로 졸음을 검출하는 방식은, 머리가 기울 정도라면 이미 눈을 감고 인지능력이 결여된 상태에서 나타나는 후행적 신호를 검출하는 것이므로, 역시 졸음운전을 예방하는 데에는 한계가 있다. 졸음 운전이란 순간적으로 발생하는 것으로, 시속 100km로 주행중인 차를 정지하려면 인지후 반응거리와 제동거리를 합하여 약130m 정도 필요한데, 3~4초간 깜박 졸게 되면 일반도로에서 약100m 이상, 빗길이나 빙판길에서는 이 거리보다 약 1.5~3배나 진행하기 때문에, 졸음운전은 사전에 검출하는 것이 매우 중요하다.However, in the case of using the image means as described above, the face is necessarily photographed from the front face, and a face is recognized by using a known recognition technique such as Haar-like Features, Adaboost, Projection Histogram, In order to keep track of the eye area with the camera, there are many obstacles to accurate image detection due to errors caused by driver's posture, movement, and vehicle vibration. There was a factor. In addition, the method of detecting drowsiness by head inclination has a limitation in preventing drowsiness operation because it detects a trailing signal appearing in a state in which the eyes are closed and the cognitive ability is lacked if the head is tilted. Drowsy driving is an instantaneous phenomenon. To stop a car driving at 100km / h, about 130m is required for the combined reaction distance and braking distance. When it blinks for 3 ~ 4 seconds, it is more than 100m on the general road, , It is very important to detect drowsy driving in advance because it travels about 1.5 to 3 times this distance.

이상과 같이 뇌파 등의 생체신호나 깜박임, 머리 기울기 등의 행동신호를 이용하는 기존의 방법들은 각 영역에 있어서 졸음을 검출하는 학문적 토대를 제공하고는 있으나, 위에서 언급한 바와 같이 검출 과정에서의 여러 장애요소는 물론, 인간의 생체적 특성이 개인마다 달라서 운전 중 눈 깜박임이 졸음에 기인한 것인지 습관이나 다른 요인에 의한 것인지를 구분하기가 사실상 어렵기 때문에 어느 한 두개의 검출요소만 가지고 졸음을 정확히 검출하는 것은 많은 한계가 있었다.As described above, conventional methods using bio-signals such as brain waves, and flicker and head tilt signals provide an academic basis for detecting drowsiness in each region. However, as mentioned above, It is difficult to distinguish whether the blinking is due to drowsiness or habit or other factors, so it is difficult to accurately detect drowsiness with only one or two detection elements. There were many limitations to doing.

[1] 한국특허 10-0958166(발명의 명칭: 졸음탐지장치 방법 및 방법).[1] Korean Patent No. 10-0958166 (entitled " Drowsiness Detection Device Method and Method). [2] 한국특허 10-1669447(발명의 명칭: 영상기반의 졸음인식시스템 및 인식 방법).[2] Korean Patent No. 10-1669447 (entitled: Image-Based Drowsy Recognition System and Recognition Method). [3] 한국특허 10-1407910(발명의 명칭: 가속도감지 및 전기자극을 이용한 귀걸이형 졸음방지장치).[3] Korean Patent No. 10-1407910 (entitled "Ear-Resisting Sleepiness Prevention Device Using Acceleration Sensing and Electrical Stimulation").

[1] V. Valley and R. Broughton, "The physiological (EEG) nature of drowsiness and its relation to performance deficits in narcoleptics," Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol., vol. 55, pp. 243-251, 1983.[1] V. Valley and R. Broughton, "The physiological (EEG) nature of drowsiness and its relation to performance deficits in narcoleptics," Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol., Vol. 55, pp. 243-251, 1983. [2] Kaneko, K., & Sakamoto, K. (1999). "Evaluation of three types of blinks with the use of electrooculogram and electromyogram. Perceptual and Motor Skills," 88(3), 1037-1052.[2] Kaneko, K., & Sakamoto, K. (1999). "Evaluation of three types of blinks with the use of electroculogram and electromyogram, Perceptual and Motor Skills," 88 (3), 1037-1052. [3] M. Suzuki, N. Yamamoto, O. Yamamoto, T. Nakano and S. Yamamoto, "Measurement of driver's consciousness by image processing - a method for presuming driver's drowsiness by eye-blinks coping with individual differences," IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, vol.10, pp.2891~2896, 2006.[3] M. Suzuki, N. Yamamoto, O. Yamamoto, T. Nakano and S. Yamamoto, "Measurement of driver's consciousness by image processing - a method for presuming driver's drowsiness by eye-blinks coping with individual differences" Conference on Systems, Man and Cybernetics, vol. 10, pp. 2891-296, 2006. [4] Nolan, H.: Whelan, R.; Reilly, R.B. (2010), "FFASER: Fully Automated Statistical Thresholding for EEG artifact Rejection", Journal of Neuroscience Wethods 192(1): 152-62.[4] Nolan, H .: Whelan, R .; Reilly, R.B. (2010), " FFASER: Fully Automated Statistical Thresholding for EEG artifact Rejection ", Journal of Neuroscience Wethods 192 (1): 152-62. [5] R. Vigario. "Extraction of ocular artifact s from EEG using Independent Component Analysis(ICA)," E lectroencep h. clin. N europ hy s iol., 103(3), pp.395- 404, 1997.[5] R. Vigario. "Extraction of ocular artifacts from EEG using Independent Component Analysis (ICA)," E lectroencep h. clin. N. et al., Proc. Soc., 103 (3), pp. 395-404, 1997. [6] P. Viola and M. Jones, "Rapid object detection using a boosted cascade of simple feature," IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, vol.12, pp.I-511~I-518, 2001.[6] P. Viola and M. Jones, "Rapid object detection using a boosted cascade of simple features," IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Vol.12, pp. I-511 to I-518, 2001 . [7] http://opencv.willowgarage.com/wiki/, Jan. 2011.[7] http://opencv.willowgarage.com/wiki/, Jan. 2011. [8] F. Wang, M. Zhou and B. Zhu, "A novel feature based rapid Eye state detection method," Proceedings of the 2009 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Guilin, China, pp.1236~1240, Dec. 2009.[8] F. Wang, M. Zhou and B. Zhu, "A Novel Feature Based Rapid Eye State Detection Method," Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Guilin, China, pp. . 2009. [9] D. Dinges, "PERCOS: a valid psychophysio-logical measure of alertness as assessed by psychomotor igilance," Federal Highway Administration, Office of Motor Carriers, Technical Report, MCRT-98-006, 1998.[9] D. Dinges, "PERCOS: a valid psychophysio-logical measure of alertness as assessed by psychomotor igilance," Federal Highway Administration, Office of Motor Carriers, Technical Report, MCRT-98-006, 1998. [10] W. Zhao and R. Chellappa "Discriminant analysis of principal for face recognition," Journal of IEEE transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence, pp.336~341, 1998.[10] W. Zhao and R. Chellappa, "Discriminant analysis of principal for face recognition," Journal of IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, pp. 366-341, 1998. [11] Peter N. Belhumeur, Joao P. Hespanha and David J. Krigman, "Eigenfaces vs. fisherfaces: Recognition using class specific linear projection," Journal of IEEE transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence, pp.336~341, 1998.[11] Peter N. Belhumeur, Joao P. Hespanha and David J. Krigman, "Eigenfaces vs. fisherfaces: Recognition using class specific linear projection," Journal of IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, pp.336-341, 1998 .

본 발명은 졸음운전 방지장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히, EEG 및 EOG 검출용 뇌파감지기, 눈 영역 근전도(EMG)감지기, 눈 개폐상태 검출용 영상감지기 및 머리의 기울기감지기로 구성된 졸음 감지수단과 졸음상태를 경고하기 위한 경고수단을 얼굴에 직접 착용 가능하게 일체로 구성하여, 졸음감지와 경보전달 모두가 머리를 통해 직접 이루어지고, 졸음의 초기상태에서부터 단계적으로 경고하도록 한 다 센서 기반의 감지ㆍ경보수단과 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a drowsiness prevention device and a control method thereof, and more particularly to a drowsiness detection device composed of an EEG and EOG detection brain wave detector, an eye area EMG detector, an eye opening / And a warning means for warning the drowsy state can be directly worn on the face so that both the drowsiness detection and the alarm transmission are made directly through the head and the warning is issued step by step from the initial state of drowsiness. A drowsiness driving prevention device and a control method in which an alarm means and a central processing means are integrally formed.

본 발명에 따른 다 센서 기반의 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치에 의하면, 얼굴에 착용 가능하도록 일체로 구성된 다수의 감지기에 의해 EEG, EOG, EMG, 눈 이미지 및 머리 기울기에 대한 신호를 직접 눈과 얼굴 영역을 통해 검출하여 전 처리하는 감지수단; 상기 감지수단과 일체로 형성되어 감지수단으로부터 검출된 각각의 감지신호를 디지털 신호로 변환하고 시계열 순차방식으로 단위시간당 산술 평균하여 졸음비교용 평균값을 졸음판정용 기준값과 비교한 후, 졸음의 상태별로 각성상태(Da), 졸음초기상태(Db), 졸음진입상태(Dc) 및 졸음상태(Dd)를 판정하여, 선택적인 제어신호를 발생하는 중앙처리수단; 상기 감지수단과 일체로 형성되어, 상기 중앙처리수단으로부터의 각 판정결과에 따른 선택적인 제어신호에 따라 단계적으로 세기가 커지는 경보음을 발생하는 경보수단; 및 상기 중앙처리수단으로부터의 판정결과에 따른 선택적인 제어신호를 수신하여 단계적으로 차량의 점멸신호, 내부환기 및 감속을 제어하는 차량제어수단을 구비하여, 졸음감지와 경고가 얼굴을 통해 직접 이루어지고 졸음의 초기상태부터 검출하여 경고가 이루어지도록 한 졸음운전 방지장치를 제공한다.According to the drowsiness driving prevention device having the multi-sensor-based drowsiness detection / alarming means and the central processing means integrally constructed according to the present invention, the EEG, EOG, EMG, Detecting means for detecting a signal of the head slope directly through the eyes and the face region and preprocessing the signal; The sensing means is integrally formed with the sensing means, converts each sensed signal detected by the sensing means into a digital signal, and arithmetically averages the sensed signals per unit time in a time series sequential manner to compare the average value for comparison with the reference value for determining the drowsiness, Central processing means for determining an awakening state (Da), an initial state of drowsiness (Db), a drowsy state (Dc) and a drowsy state (Dd) and generating a selective control signal; An alarm means which is integrally formed with the sensing means and generates an alarm sound whose intensity is gradually increased in accordance with a selective control signal according to each determination result from the central processing means; And vehicle control means for receiving an optional control signal according to a determination result from the central processing means and controlling the blinking signal, the internal ventilation, and the deceleration of the vehicle step by step, so that drowsiness detection and warning are directly performed through the face Provided is a drowsiness driving prevention device for detecting a warning from the initial state of drowsiness.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 감지수단, 중앙처리수단 및 경보수단을 내측에 길이 방향으로 홈이 각각 형성된 한 쌍의 구성부재와 이들 부재를 일체로 연결하는 신축성 연결부재에 구성하여, 상기 홈을 안경의 다리에 의해 얼굴에 착용 가능하게 구성한 졸음운전 방지장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, the sensing means, the central processing means, and the alarm means are constituted by a pair of structural members each having grooves formed in the longitudinal direction thereof, and a flexible connecting member integrally connecting these members, A drowsiness driving preventing device in which a groove is formed on the face by a leg of a pair of glasses.

본 발명에 따른 다 센서 기반의 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치의 제어방법에 의하면, 감지수단으로부터 검출된 각각의 EEG, EOG, EMG, 눈 이미지 및 머리 기울기 신호에 대해, 졸음의 상태에 따라 각성상태(Da), 졸음초기상태(Db), 졸음진입상태(Dc) 및 졸음상태(Dd)별로 각각의 신호에 대응하는 졸음판정용 기준값(Vef, Vof, Vmf, Vif 및 Vwf)을 설정하는 단계(S1); 상기 각 EEG, EOG, EMG, 이미지 및 기울기 신호에 대한 시계열 평균값을 중앙처리수단에 의해 LDA를 이용한 최적화 분석을 졸음비교용 특정데이터 값들을 구하고, 상기 각각의 특정 데이터 값을 대응하는 상기 졸음판정용 기준값(Vef, Vof, Vmf 및 Vif)과 비교하여, EEG, EOG 및 EMG 신호의 비교결과가 졸음초기상태(Db)의 기준값(Vef, Vof 및 Vmf)내에 있는지 순서적으로 판단한 다음, 이미지신호의 비교 결과가 졸음초기상태(Db)의 기준값(Vif)내에 있는지 판단하여, 졸음초기상태(Db)를 최종 판정하고 경보수단에 의해 1차 경보와 함께 차량을 환기시키는 단계(S2); 상기 단계S2에서 졸음초기상태가 그대로 유지되면, EOG신호에 대해 다시 비교하여 졸음진입상태(Dc)의 기준값(Vof)내에 있는지 판단한 다음, 이미지신호에 대해 다시 비교하여 졸음진입상태(Dc)의 기준값(Vif)내에 있는지 판단하여, 졸음진입상태(Dc)를 최종 판정하고 2차 경보와 함께 후속 차량에게 주의 신호를 발생시키는 단계(S3); 그리고 상기 단계S3에서 졸음진입상태가 아직 유지되면 이미지신호에 대해 다시 비교하여 졸음상태(Dd)의 기준값(Vif)내에 있는지 판단한 다음, 상기 중앙처리수단에 의해 산출된 상기 기울기 신호에 대한 졸음비교용 특정데이터 값을 상기 졸음판정용 기울기 기준값(Vwf)내에 있는지 비교하여, 졸음상태(Dd)를 최종 판정하고 높은 레벨의 3차 경보와 함께 차량을 감속시키는 단계(S4)로 이루어져, 졸음초기상태부터 단계적으로 졸음 검출과 경고가 이루어지도록 졸음운전 방지장치의 제어방법을 제공한다.According to the control method of the drowsiness driving prevention device having the multi-sensor-based drowsiness detection / alarm means and the central processing means integrally constructed according to the present invention, the EEG, EOG, EMG, eye image and head tilt signal (Vef, Vof, Vmf) corresponding to the respective signals for the awakening state Da, the drowsy initial state Db, the drowsy state Dc and the drowsy state Dd according to the drowsy state, , Vif, and Vwf); The central processing means may perform optimization analysis using the LDA to obtain the specific data values for drowsiness comparison, and determine each of the specific data values for the corresponding drowsiness determination It is determined whether the comparison result of the EEG, EOG, and EMG signals is within the reference values (Vef, Vof, and Vmf) of the drowsy initial state Db by comparing the reference values (Vef, Vof, Vmf, and Vif) Determining whether the comparison result is within the reference value Vif of the drowsy initial state Db, finally determining the drowsy initial state Db and ventilating the vehicle with the primary alarm by the alarm means; If the drowsiness initial state remains unchanged in step S2, the EOG signal is compared again to determine whether it is within the reference value Vof of the drowsy entry state Dc, and then compared with the image signal again to determine the reference value of the drowsy entry state Dc (S3) of judging whether the dormant entry state (Dc) is finalized and generating a warning signal to the following vehicle together with the secondary alarm, if it is in the vehicle (Vif); If the drowsiness state is still maintained in step S3, the image signal is compared with the image signal again to determine whether the dormancy state is within the reference value Vif of the drowsy state (Dd). Then, Determining whether the specific data value is within the drowsiness determination slope reference value (Vwf), finally determining the drowsy state (Dd), and decelerating the vehicle with a third level alarm at a high level, The present invention provides a control method of a drowsiness driving preventing device so that drowsiness detection and warning are performed step by step.

본 발명은 졸음 감지수단과 경보수단을 일체로 구성하여 얼굴에 착용 가능하게 함으로써 졸음신호를 눈과 얼굴을 통해 직접 검출하고 경고할 수 있도록 소형화 하였으며, 특히 졸음 검출을 위한 여러 생체 및 행동신호를 다수의 감지기를 이용하여 졸음초기 상태에서부터 단계적으로 검출하여 졸음 판단율을 최대화하였다.The present invention is miniaturized so that the drowsiness signal can be directly detected and alerted through the eyes and the face by making the drowsiness detection means and the alarm means integrally constitute and can be worn on the face. Especially, a plurality of living bodies and behavior signals And the drowsiness judgment rate was maximized by detecting stepwise from the initial state of drowsiness.

특히, 눈 이미지를 기존 방식처럼 얼굴 전체를 촬영하여 다시 눈 영역으로부터 추출하지 않고, 바로 눈 일측면에서 직접 검출함으로써 지속적인 추적성과 함께 측정오류를 최소화하여 종래의 문제점을 해소하고 정확도가 높은 졸음방지장치를 제공할 수 있다.In particular, it is possible to directly detect the eye image from the eye area without directly extracting it from the eye area by taking the whole face as in the conventional method, thereby minimizing the measurement error with the continuous tracking and thus solving the conventional problems, Can be provided.

본 발명의 뇌파 검출은 의료목적의 정교한 측정이 아닌 졸음 성분만을 검출하기 위한 것으로, 비교적 간단한 전극과 공지의 분석알고리즘으로 측정이 가능하며, 최근 이온신호를 잘 받아들이는 탄소 나노 소재와 바이오 물질을 결합한 고감도 전극이 개발되어 초 미세 뇌파까지도 기존보다 몇배 이상 정밀히 측정할 수 있게 됨으로써 더욱 신뢰도가 높은 졸음방지장치를 실용화할 수 있다.The EEG detection of the present invention is intended to detect only the drowsiness component rather than the elaborate measurement for medical purposes, and it is possible to measure with a comparatively simple electrode and a known analysis algorithm. Recently, a combination of a carbon nanomaterial and a bio- A highly sensitive electrode has been developed to measure ultrasmall EEG more than several times more than before, so that a more reliable drowsiness prevention device can be put to practical use.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다 센서 기반의 감지수단과 경보수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치를 설명하기 위한 전개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 장치의 착용상태와 감지수단을 설명하기 위한 도면이다
도 3은 뇌파의 주파수 범위에 따라 구분한 특징과 파워 스펙트럼 분석법을 이용한 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다 센서 기반의 감지수단에 의해 EEG, EOG, EMG 및 눈 깜박임 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 각성상태에서 졸음상태로 진행하는 눈 깜박임 횟수를 나타내는 그래프이다.
도 6는 본 발명에 의해 눈 영역의 일 측면의 그레이 레벨 이미지, 바이너리 이미지 및 수직 투영 히스토그램을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 졸음운전 방지장치의 전체 구성에 대한 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명에 의한 감지수단과 경보수단의 상세 구성 블록도이다.
도 9은 본 발명에 의한 중앙처리수단에 대한 상세 구성 블록도이다.
도 10는 본 발명에 의한 차량제어수단에 대한 상세 구성 블록도이다.
도 11은 도 7의 본 발명의 졸음운전 방지장치에 대한 제어방법의 일실시예를 도시한 플로우챠트도이다.
FIG. 1 is an exploded perspective view for explaining a drowsiness driving prevention device in which a multi-sensor-based sensing means and an alarm means are integrally formed according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the wearing state of the apparatus of the present invention and the sensing means
FIG. 3 is a diagram for explaining a characteristic of the EEG according to the frequency range of the EEG and a waveform using the power spectrum analysis method.
4 is a view for explaining EEG, EOG, EMG, and eye blink signals by the multi-sensor-based sensing means of the present invention.
5 is a graph showing the number of blinks of the eye proceeding from the awake state to the drowsy state.
6 is a diagram showing a gray level image, a binary image and a vertical projection histogram of one side of the eye region according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram for an overall configuration of the drowsiness driving prevention device of the present invention.
8 is a detailed block diagram of the sensing means and the alarm means according to the present invention.
9 is a detailed block diagram of the central processing means according to the present invention.
10 is a detailed block diagram of the vehicle control means according to the present invention.
Fig. 11 is a flowchart showing an embodiment of a control method for the drowsiness driving prevention apparatus of the present invention shown in Fig. 7; Fig.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 졸음운전 방지장치(100)의 전개 사시도로서, 다 센서로 구성된 감지수단과 경보수단은 도시된 바와 같이 한 쌍의 구성부재(100a, 100b)에 구성되어 연결부재(100c)에 의해 일체로 연결되고, 도시되지 않았지만 중앙처리수단도 상기 부재 내에 일체로 구성되는데 이후 상세히 설명될 것이다.FIG. 1 is an exploded perspective view of a drowsiness driving prevention apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The sensing means and the warning means constructed of multiple sensors are constituted by a pair of members 100a and 100b as shown in FIG. Which are integrally connected by the connecting member 100c, and although not shown, the central processing means are also integrally formed in the member, which will be described in detail later.

먼저 감지수단부터 설명하면, 상기 한 쌍의 구성부재(100a, 100b) 양쪽에는 사용자의 관자놀이 부위인 측두부(도 2b의 P1)에 밀착되어 EEG 및 EOG 신호를 검출하기 위한 한 쌍의 뇌파전극(1a1, 1a2)이 설치되고, 상기 구성부재의 어느 한쪽에는 눈 깜박임 근육을 담당하는 눈 둘레근인 안륜근(도 2b, P2) 위치에 밀착되어 눈 깜박임 근육신호를 검출하는 EMG전극(2a), 눈의 일측면에 바로 인접하는 위치에서 눈을 향하도록 설치되어 눈 깜박임 이미지를 검출하는 카메라(3) 및 머리의 x, y, z축 방향의 기울기(도 2a 참조)를 검출하는 자이로 센서(4: Gyro Sensor)가 내장되어 있다. 상기 EMG전극(2a)이 설치된 구성부재(100a)의 내측 말미 쪽은 귀에 인접하여 비교적 전계영향이 작기 때문에 EMG용 접지전극(2b)이 설치된다. 다음, 상기 구성부재의 말단에는 도시된 바와 같이 유선 잭(jack)에 의해 사용자 양 귓볼에 탈착 가능한 뇌파용 기준전극(7a)과 접지전극(7b)가 설치된다. 마지막, 경보수단으로 청각과 촉각 경보용 스피커(5)와 진동모터(6)가 상기 구성부재내에 내장된다.First, a pair of EEG electrodes 1a1 and 1a1 for contact with the temporal part (P1 in FIG. 2B), which is the temple part of the user, for detecting the EEG and EOG signals are provided on both of the pair of the constituent members 100a and 100b. , An EMG electrode (2a) which is in close contact with a position of an eyeball around the eyeball (Fig. 2B, P2) around the eyeball responsible for the blinking muscle to detect a blinking muscle signal, A camera 3 for detecting an eye blinking image and a gyro sensor 4 for detecting the inclination of the head in the x, y and z directions (see Fig. 2A) ). The inner end of the component member 100a on which the EMG electrode 2a is provided is adjacent to the ear and has a relatively small field effect, so that the EMG ground electrode 2b is provided. Next, as shown in the figure, a reference electrode 7a and a ground electrode 7b for the EEG are detachably attached to the user's earlobe by a wire jack, as shown in the figure. Finally, a speaker 5 for auditory and tactile alert and a vibration motor 6 are incorporated in the constituent member as an alarm means.

위와 같이 감지수단과 경보수단이 구성된 한 쌍의 구성부재(100a, 100b)는 신축성 연결부재(100c)에 의해 일체로 연결되어, 양 구성부재의 내측에 길이 방향으로 형성된 홈(8a, 8b)을 따라 안경다리(9a, 9b)에 체결 가능하게 된다. 여기서, 한 쌍의 구성부재를 연결하는 연결부재(100c)는 사람마다 안경의 폭이 다르므로 폭이 조절될 수 있는 신축성 재질로 이루어지며, 내부는 각 수단들을 서로 전기적으로 연결하는 데이터선이 내장되도록 동공형태로 되어 있다. 또한 상기 연결부재(100c)에는 전두부(도 2b의 P3, P4)에 밀착되게 구성한 한 쌍의 뇌파전극(1c, 1d)이 추가로 구성되는데, 이들 전극은 EEG신호도 검출하지만 주로 EOG신호를 검출하는 역할을 한다. 일반적으로, 측두부에서는 베타파, 알파파, 세타파 등 졸음을 판단하는데 주요 뇌파대역의 신호가 검출되며, 전두부는 요소인 눈을 깜박일 때 나타나는 EOG 신호가 가장 잘 검출되는 곳으로 눈썹 바로 위 5mm이내에 설치하는 것이 바람직하다고 알려져 있다.A pair of the constituent members 100a and 100b constituted by the sensing means and the alarm means as described above are integrally connected by the flexible connecting member 100c and are provided with grooves 8a and 8b formed in the longitudinal direction inside the both constituent members And can be fastened to the eyeglasses legs 9a and 9b. Here, the connecting member 100c connecting the pair of constituent members is made of a stretchable material whose width can be adjusted because the width of glasses is different for each person, and a data line for electrically connecting the respective units to each other is built in It is in the form of a pupil. Further, the connecting member 100c further includes a pair of EEG electrodes 1c and 1d configured to be in close contact with the front head (P3 and P4 in FIG. 2B). These electrodes also detect the EEG signal, . In general, in the temporal region, signals of major EEG bands are detected to determine drowsiness such as beta waves, alpha waves, and cetaphars. The frontal part is located where the EOG signal is best detected when the element eye blinks. Is known to be preferable.

이상과 같이 본 발명에 따른 뇌파 검출은 측두부과 전두부 측에 각각 2 개씩 모두 4채널의 뇌파전극(1a 내지 1d)으로 구성하였다. 또한, 상기 뇌파 및 EMG 검출용 전극들은 은(Ag)이나 염화은(AgCL)으로 된 건식전극을 사용하여 표면측정방식을 채택하였고 뇌파전극의 부착은 단극 유도 방식으로 10-20 국제 EEG 전극배열을 적용하였다. 상기 카메라(3)는 눈의 이미지 검출에 장애가 되는 햇빛이나 차량 내외부의 조명 등 가시광선의 간섭을 차단하도록 처리된 흑백 이미지 검출용 적외선(IR: Infrared Ray) 카메라이다. 머리의 기울기 감지기는 자이로 센서나 기타 가속도 센서 등을 채택할 수 있음은 물론이다. 전술한 도 1의 본 발명의 졸음운전 방지장치(100)의 구조는 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예로서 여기에 국한되는 것은 아니며, 본 실시예처럼 안경에 착용 가능하게 구성할 수도 있고 안경과 일체로 제조할 수도 있다.As described above, the EEG detection according to the present invention is composed of four channels of EEG electrodes 1a to 1d, two at the temporal region and at the frontal region. In addition, the electroencephalogram (EEG) and electroencephalogram (EMG) detection electrodes were prepared by using a dry electrode made of silver (Ag) or silver chloride (AgCL), and the electroencephalogram electrode was attached by a unipolar induction method Respectively. The camera 3 is an infrared ray (IR) camera for detecting a monochrome image, which is processed to block interference of visible light such as sunlight or illumination inside or outside the vehicle, which obstructs image detection of the eyes. Of course, the inclination sensor of the head can adopt a gyro sensor or other acceleration sensor. The structure of the drowsiness driving prevention device 100 of the present invention shown in FIG. 1 is not limited to the following embodiments, but may be constructed to be wearable to the glasses as in the present embodiment, Or may be integrally manufactured.

도 2a는 도 1의 졸음운전 방지장치(100)의 착용상태 사시도로서, 졸음상태에서 머리가 x, y, z축 방향으로 기우는 각도를 자이로 센서(4)에 의해 검출하는 것을 도시하며, 도2b는 뇌파전극(1a, 1b)이 밀착되는 측두부(P1), 눈 깜박임 근육신호 검출용 EMG전극(2a)이 밀착되는 안륜근(P2)의 위치, 및 눈 깜박임 EOG신호 검출용 뇌파전극(1c, 1d)이 밀착되는 전두부(P3, P4)의 위치를 각각 나타낸 것이다.FIG. 2A is a perspective view of the wearer of the drowsiness driving prevention device 100 of FIG. 1, showing that the gyro sensor 4 detects an inclination angle of the head in the x, y, 2b show the positions of the temporal bulb P1 to which the EEG electrodes 1a and 1b are closely attached, the position of the OCS P2 to which the EMG electrode 2a for detecting the blinking muscle signal adheres and the positions of the EEG signal detecting brain electrodes 1c, 1d are in close contact with each other.

도 3a은 뇌파의 전기적 성분을 파워 스펙트럼 분석법(PSA: Power Spectrum Analysis)을 이용하여 그 크기와 특징 그리고 파형을 도시한 것으로, PSA란 자기상관함수를 FFT(Fast Fourier Transform)하는 것으로, 뇌파신호를 Log 스케일의 Power로 나타내는 것을 말한다. 일반적으로, 뇌파는 두피에서 측정 시 0.5~50Hz의 주파수와 약5~200μV의 진폭의 범위에서 진동하는 주파수 대역에 따라 델타(δ)파, 쎄타(θ)파, 알파(α)파, 베타(β)파, 그리고 감마(γ)파 성분으로 구분된다.FIG. 3A shows the magnitude, characteristic, and waveform of electrical components of EEG using Power Spectrum Analysis (PSA). PSA is an FFT (Fast Fourier Transform) of autocorrelation function, Log scale power. Generally, brain waves are divided into a delta (delta) wave, a theta wave, an alpha wave, a beta wave and a beta wave in accordance with a frequency band oscillating at a frequency of 0.5 to 50 Hz and an amplitude of about 5 to 200 [ β) wave, and gamma (γ) wave component.

도 3a에서는 졸음에 관련된 4개 주파수 대역의 뇌파 성분만을 요약하였는데, 일반적으로 각성상태에 있다가 졸음이 오면 뇌의 활동이 서서히 줄어들며 뇌파 주파수는 서서히 느려 지고 진폭은 점점 커지게 된다. 뇌파 성분별 특징을 보면, 베타파(13~30Hz, 5~20μV)는 평상 시 긴장하거나 집중할 때 주로 전두부에서 나타나며, 알파파(0~12Hz, 20~60μV)는 정서적으로 평온한 상태에서 주의력이나 집중력이 이완되어 주로 졸음초기에 나타나며 개안 시엔 느슨하게 이완된 상태에 있다가 폐안 시에 졸음으로 연결될 가능성이 많은 뇌파로서 역시 전두부에서도 검출된다. 세타파(4~8Hz, 20~100μV)는 수면서파로 주로 측두부에서 나타나며 주의력이나 집중력이 급감하여 얕은 상태의 수면으로 막 진입할 때 통과하는 뇌파로 알려져 있으며, 델타파(0.5~4Hz, 20~200μV)는 수면에 빠져들면서 나타나며 전두부에서 우세하게 나타난다고 알려져 있다[비특허문헌1,2].In FIG. 3A, only the EEG components of the four frequency bands related to drowsiness are summarized. In general, when the user is awake and drowsy, the activity of the brain gradually decreases, the brain wave frequency gradually decreases, and the amplitude gradually increases. In the EEG, the beta wave (13 ~ 30Hz, 5 ~ 20μV) appears mainly in the frontal part when tensed or concentrated, and the alpha wave (0 ~ 12Hz, 20 ~ 60μV) is emotionally calm, Is relaxed and appears mainly in the early stage of drowsiness. It is also detected in the frontal lobe, which is loosely relaxed in the open eye, and is likely to lead to drowsiness in the open eye. It is known that EEG waves (0.5 Hz to 4 Hz, 20 to 100 μV, 4 to 8 Hz, 20 to 100 μV) mainly appear in the temporal region of the sleeping surface and pass through when the attention and concentration converge suddenly. ) Appear to be submerged in the water and appear predominant in the frontal region [Non-Patent Documents 1 and 2].

위에서 알 수 있듯이, 뇌파 중에서 알파파, 쎄타파 그리고 델타파 성분이 졸음과 가장 밀접 관련이 있는 것으로, 도 3a 및 3b를 참조하면 일반적으로 각성상태에서의 뇌파는 베타파 구간에서 머물다가 알파파 구간에서부터 집중력이 이완되어 졸음증상이 오기 시작하며 졸음이 막 쏟아지는 상태에서는 세타파 구간으로 진입하고 델타파 구간에서 수면상태로 빠지는데, 본 발명에서는 이러한 뇌파의 특징을 졸음을 검출하는 하나의 요소로 이용하였다.As can be seen from the above, the alpha wave, theta wave and delta wave components are most closely related to drowsiness in the brain waves. Referring to FIGS. 3A and 3B, in general, the brain waves in the awake state stay in the beta wave period, In the present invention, the characteristic of the EEG is used as a factor for detecting drowsiness. In the present invention, the sleepiness of the user is detected.

도 4를 참조하면, 맨 위 EEG 뇌파신호는 각성상태인 베타파 구간(도 4a)에서 졸음 상태로 진행하면서 나타나는 알파파(도 4b), 쎄타파(도 4c) 그리고 델타파(도 4d) 성분 대한 일반적인 주파수 대역별 파형을 나타내는 EEG파형이고, 그 아래는 각 파형의 구간별로 눈을 깜박일 때 뇌파신호에 포함되어 나타나는 EOG파형이며, 맨아래는 눈을 깜박일 때 안륜근에서 검출되는 순수(raw)상태의 EMG파형을 순서대로 도시하고 있다.Referring to FIG. 4, the top EEG EEG signals are classified into the alpha wave (FIG. 4B), theta wave (FIG. 4C) and the delta wave (FIG. 4D) The EOG waveform is a waveform that shows the waveform of each general frequency band. Below the EOG waveform is an EOG waveform included in the EEG signal when the eye blinks according to each waveform section. The bottom shows a raw state Are shown in order.

도 5a 내지 5d는 도 4에서 설명한 바 같이 각성상태에서 졸음에 빠지는 상태로 진행하는 동안 각 구간별로 단위 시간당 눈 깜박임 횟수(EBR: Eye Blink Rate)를 나타내는 그래프이다. 도 5a 내지 5d를 도 4의 EOG, EMG를 참조하여 졸음의 정도에 따른 눈 깜박임의 생체 현상을 설명하면, 도 4a의 각성상태에서는 단위시간당 평균적인 EBR 횟수를 보이다가, 졸음 증상이 오는 초기에서는 도 4b 구간의 EEG, EMG신호 파형에서 볼 수 있듯이 일반적으로 졸음을 떨치기 위해서 의도적으로 눈을 여러 차례 깜박이며 EBR횟수가 급격히 증가하게 되며, 졸음에 막 진입하려는 도 4c 구간에서는 EBR이 서서히 감소하다가 졸음상태인 도 4d 구간에 들어서는 EBR이 거의 감소하는 현상을 보이게 된다[특허문헌1].FIGS. 5A to 5D are graphs showing Eye Blink Rate (EBR) per unit time for each section during a state of falling into drowsiness in a wakefulness state as illustrated in FIG. Referring to FIGS. 5A to 5D and EOG and EMG in FIG. 4, the biopsy of blinking according to the degree of drowsiness is described. In the awakening state of FIG. 4A, the average number of EBRs per unit time is shown. As can be seen from the EEG and EMG signal waveforms in FIG. 4B, the EBR is rapidly increased due to intentional blinking of the eye several times in order to generally cause drowsiness. In the section 4c in which the user enters the drowsy state, the EBR gradually decreases, The EBR in the section of FIG. 4D is almost reduced. [Patent Document 1] FIG.

도 6a 내지 6d는 눈 영역 측면에서 촬영한 그레이 레벨 이미지(GLI: Gray Level Image)로서, 도 4에 도시된 각 뇌파의 구간별로 발생할 수 있는 눈을 완전히 뜬 상태의 각성상태, 졸음 초기인 반쯤 감긴 상태, 졸음에 막 진입하는 거의 감기는 상태, 및 졸음에 빠진 상태 등 4가지 상태를 도시하며, 단위 시간당 눈이 감기는 폐안시간(BDR: Blinking Duration Rate)은 눈 깜박임 EBR횟수와 반비례 관계를 가진다. 그 아래에는 각 상태에 대응하는 눈 영역의 바이너리 이미지(BI: Binary Image)와 수직 투영 히스토그램(Vertical region Projection Histogram)의 픽셀의 누적 값(IPF)을 순서대로 나타낸다.6A to 6D are gray level images (GLI: Gray Level Images) taken at the side of the eye region, and show a state in which the eyes are fully opened, which can occur in each of the sections of the brain waves shown in FIG. 4, State, a state in which a person is almost in a state of falling into drowsiness, and a state of falling into drowsiness. The Blinking Duration Rate (BDR) of the eye per unit time is inversely related to the number of eye blink EBR . Below this, the binary image (BI) of the eye region corresponding to each state and the accumulated value ( IPF ) of the pixels of the vertical projection histogram are shown in order.

본 발명에서는 상기 도 4 내지 도 6에서 설명한 여러 졸음 요소와 특징 등을 이용하여 졸음을 검출하였으며, 이후 발명의 구성과 동작을 더욱 상세히 설명하기로 한다.In the present invention, drowsiness is detected by using various drowsiness factors and features described in FIGS. 4 to 6, and the construction and operation of the present invention will be described in more detail.

도 7은 본 발명의 졸음운전 방지장치(100)의 전체적인 구성을 설명하기 위한 블록도로서, 졸음을 검출하여 경보하기 위한 감지ㆍ경보수단(10)과 검출된 졸음신호를 처리하기 위한 중앙처리수단(20), 그리고 차량제어수단(30)을 도시하고 있다.7 is a block diagram for explaining the overall configuration of the drowsiness prevention device 100 of the present invention. The dormancy prevention device 100 includes a detection and alarm means 10 for detecting and alarming drowsiness and a central processing means (20), and vehicle control means (30).

먼저 감지ㆍ경보수단(10)은 크게 감지수단(11)과 경보수단(14)으로 이루어지며, 감지수단(11)은 다수의 센서를 이용하여 뇌파신호, 안구영역의 근전도신호, 눈영역의 영상신호 및 머리의 기울기신호를 각각 검출하는 졸음감지장치(12)와 검출된 각 신호들을 각각의 신호처리규격에 맞게 전 처리하는 신호 전처리장치(13)로 구성되어 졸음을 경보하는 경보수단(14)이 일체로 구비된다. 그리고 상기 각 수단에 공급하는 전원(15)을 포함한다.First, the sensing and alarming means 10 is composed of a sensing means 11 and an alarm means 14. The sensing means 11 senses an EEG signal, an electromyogram signal of an eye region, A drowsiness detecting device 12 for detecting a signal and a head inclination signal, and a signal preprocessing device 13 for preprocessing the detected signals according to respective signal processing standards, Respectively. And a power source 15 for supplying the above means.

상기 중앙처리수단(20)은, 상기 감지수단(11)으로부터 검출된 각 감지기들의 신호를 2진화 10진 BCD코드(Binary Coded Decimal)로 변환하여 시계열 방식으로 처리하는 디지털신호처리부(21), 상기 BCD코드 처리된 각 감지신호에 대한 시계열 순차 평균값, 각 감지신호에 대한 졸음판정용 기준값, 및 졸음 판정을 위한 분석 알고리즘을 각각 저장하고 있는 메모리부(22), 상기 각 감지신호에 대한 시계열 순차 평균값과 상기 메모리부에 저장된 기준값을 상기 분석알고리즘에 의해 각각 비교하여 졸음을 판정하는 연산제어부(23: CPU), 그리고 연산제어부의 졸음 판정결과에 따라 경보수단(14)과 차량제어수단(30)에 각각 선택적인 제어신호를 출력하는 제어신호발생부(24)로 구성된다.The central processing unit 20 includes a digital signal processing unit 21 for converting a signal of each of the detectors detected by the detecting unit 11 into a binary coded decimal (BCD) code and processing the signal in a time series manner, A memory unit 22 for storing a BCD code-processed time-series sequential average value for each sensing signal, a reference value for drowsiness determination for each sensing signal, and an analysis algorithm for determining drowsiness, a time series sequential average value (23) for judging drowsiness by comparing the reference value stored in the memory with the reference value stored in the memory unit by the analysis algorithm, and an alarming means (14) and a vehicle control means (30) And a control signal generator 24 for outputting control signals selectively.

마지막으로 상기 차량제어수단(30)은 상기 연산제어부(23)의 졸음 판정에 따라 상기 제어신호발생부(24)로부터 선택적인 제어신호를 수신하는 차량제어부(31), 및 상기 차량제어부(31)에 의해 차량 내부공기를 환기시키고, 후속 차량에게 주의신호를 발생시키며, 차량속도를 단계적으로 감속시키는 차량경보장치(32)로 구성된다.Finally, the vehicle control unit 30 includes a vehicle control unit 31 that receives an optional control signal from the control signal generation unit 24 in accordance with the drowsiness judgment of the operation control unit 23, And a vehicle alarm device 32 for ventilating the interior of the vehicle by the internal combustion engine, generating a warning signal to the following vehicle, and gradually decelerating the vehicle speed.

도 8은 본 발명에 의한 감지수단과 경보수단의 상세 구성 블록도로서, 도 7에서 설명한 본 발명의 각 수단의 구성과 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.FIG. 8 is a detailed block diagram of the sensing means and the alarm means according to the present invention, and the configuration and operation of each means of the present invention described in FIG. 7 will be described in detail.

감지수단(11)의 졸음감지장치(12)는 도 1에서 설명한 4개의 뇌파전극(1a 내지 1d)에 의해 EEG와 EOG신호를 검출하는 뇌파감지기(12a), EMG전극(2a)에 의해 안륜근의 신호를 검출하는 EMG감지기(12b), 카메라(3)에 의해 눈영역을 촬영하는 눈영상감지기(12c) 및 머리의 기울기를 검출하는 기울기감지기(12d)로 구성되고, 신호전처리장치(13)는 뇌파성분처리부(13a), EMG신호처리부(13b), 눈영상처리부(13c) 및 기울기신호처리부(13d)로 각각 구성된다.The drowsiness detection device 12 of the sensing means 11 is constituted by an electroencephalogram sensor 12a for detecting EEG and EOG signals by four electroencephalogram electrodes 1a to 1d described in FIG. And an inclination sensor 12d for detecting the inclination of the head, and the signal preprocessing device 13 is constituted by an EMG sensor 12b for detecting a signal, an eye image sensor 12c for photographing an eye region by the camera 3, An EEG component processing unit 13a, an EMG signal processing unit 13b, an eye image processing unit 13c, and a tilt signal processing unit 13d, respectively.

상기 뇌파성분처리부(13a)에서는 상기 4개의 뇌파전극에서 검출되는 원 상태의 raw EEG 신호가 0.5~50Hz의 주파수와 약5~200μV의 진폭으로 매우 낮기 때문에, 상기 원상태 EEG신호를 먼저 차동입력 전치증폭수단 등에 의해 최소한 1,000배 이상 포화가 되지 않을 정도로 증폭하고 각 주파수 대역별로 필터링하여 불필요한 잡음을 제거한 후에 A/D 변환한다. 이때 상기 4채널 전극 중 특히 전두부 측의 뇌파전극(1c 및 1d)에서 수신된 뇌파신호에는 EEG신호보다 진폭이 크고 눈을 깜박일 때 나타나는 EOG신호(도 4도 참조)가 포함되어 있다. 따라서, 뇌파성분처리부(13a)는 졸음을 판단하는 요소로 상기 EOG신호를 활용하기 위하여 상기 4채널 전극으로부터 수신되는 뇌파를 독립성분분석(ICA; Independent Component Analysis) 알고리즘에 의해 1개의 EOG신호와 3개의 순수뇌파로 각각 독립성분으로 검출한다. 참고로, 위와 같이 EEG신호의 잡음은 제거하고 몇 가지 EEG신호가 섞이지 않도록 하여 원하는 신호만 다시 재 혼합(Remixing)하는 완전 자동화된 ICA를 이용한 EEG 검출기술들이 보고되어 있다[비특허문헌 4,5].In the EEG component processing unit 13a, since the original raw EEG signal detected by the four EEG electrodes is very low at a frequency of 0.5 to 50 Hz and an amplitude of about 5 to 200 μV, the original EEG signal is firstly amplified by differential input pre- And the signal is amplified to a degree not to saturate at least 1,000 times or more, and is filtered by each frequency band to remove unnecessary noise and then A / D converted. The EEG signal received by the EEG electrodes 1c and 1d on the front of the 4-channel electrodes includes an EOG signal (see FIG. 4) which is larger in amplitude than the EEG signal and appears when the eye flickers. Therefore, the EEG component processing unit 13a is an element for judging drowsiness. In order to utilize the EOG signal, the EEG signal received from the 4-channel electrode is separated into an EOG signal and an EOG signal by an Independent Component Analysis (ICA) Of pure EEGs, respectively. For reference, EEG detection techniques using a fully automated ICA that remixes only a desired signal by eliminating the noise of the EEG signal and preventing mixing of some EEG signals have been reported [Non-Patent Documents 4 and 5 ].

상기 ICA는 신경망, 생체신호측정, 통계데이터분석, 특징추출 등의 분야에서 여러 신호가 섞여 있는 신호에서 원래 신호와 특정 신호를 독립적으로 분리하는 기법의 하나로서, 그 이론을 간단히 설명하면, 예를 들어 발명의 뇌파전극에서 검출한 신호는 독립적인 여러 신호들이 선형적으로 연산된 것으로 볼 수 있는데, 이를 수학적으로 표현하면 Y=ZX 가 된다. 여기서 Y( Y1,Y2 ... Yn )는 전극에서 측정된 뇌파신호, Z는 혼합행렬(Mixing Matrix) 및 X( X1,X2 ... Xn )는 ICA를 이용하여 Y에서 추출한 독립성분을 나타낸다.The ICA is a technique for independently separating original signals and specific signals from signals having various signals in the fields of neural network, bio-signal measurement, statistical data analysis, feature extraction, etc. To simplify the theory, The signal detected at the EEG electrode of the invention can be regarded as a linearly calculated signal of several independent signals, and expressed mathematically as Y = ZX . Here, Y ( Y1, Y2 ... Yn ) is the EEG signal measured at the electrode, Z is the mixing matrix and X ( X1, X2 ... Xn ) are independent components extracted from Y using ICA .

U(U1,U2 ... Un)신호는 WZ=I를 만족하는 W행렬을 구할 경우, U=WY가 된다. 원 신호는 X로 추정할 수 있는데, 각각의 전극에서 측정한 뇌파신호에서 원래 신호를 추정하면 (수학식3) U=WY=WZX=X 와 같이 X신호를 구할 수가 있다. U (U1, U2 ... Un) signal becomes U = WY when a W matrix satisfying WZ = I is obtained. The original signal can be estimated as X , and the original signal can be estimated from the EEG signal measured at each electrode (Equation 3), such that U = WY = WZX = X The X signal can be obtained.

한편 두 개의 확률변수 XY에 대한 합동 엔트로피(Entropy)는 다음의 수학식 1과 같이 구해진다.On the other hand, the joint entropy for the two random variables X and Y is obtained by the following equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

만약 수학식 1에서 XY가 독립적이라면, H(X,Y)=H(X)+H(Y)가 된다. Y가 특정한 값 b k 를 가질 때의 XY의 조건부 엔트로피는 조건부 확률분포 (Conditional Probability Distribution)의 엔트로피로 정의하며,If X and Y are independent in Equation (1), H ( X, Y ) = H ( X ) + H ( Y ). The conditional entropy of X and Y when Y has a particular value b k is defined as the entropy of the Conditional Probability Distribution,

Figure pat00002
Figure pat00002

로 정의할 수 있다. 수학식 2에서 Y의 평균이 값 b k 일 경우 다음 수학식 3과 같이 변환된다.. In Equation (2), when the average of Y is a value b k , the following Equation 3 is transformed.

Figure pat00003
Figure pat00003

그리고 XY의 상호 정보량 (Mutual Information)은 I(X;Y)=H(X)+H(Y)-H(X,Y)가 되며, 다시 말해 XY의 각 한계 엔트로피(Marginal Entropy)의 합 H(X)+H(Y)에서 합동 엔트로피 H(X,Y)를 뺀 값으로 정의된다. XY의 합동 엔트로피가 최대가 되면 XY의 상호 정보량이 최소가 된다. 따라서, XY가 서로 포함하는 부분이 최소가 될 때, 상호 정보량이 최소이므로 XY는 독립적인 신호라 정의할 수 있으므로, 원래의 EEG신호 Y가 실제로 독립적이라면 추정된 EOG신호 X 역시 정확한 신호로 검출될 수 있는 것이다.And the mutual information of X and Y (Mutual Information) is I (X; Y) = H (X) + H (Y) - H (X, Y) that are, in other words, X and Y each limit entropy (Marginal Entropy of ) Is defined as the sum of H ( X ) + H ( Y ) minus the joint entropy H ( X, Y ). When the joint entropy of X and Y is maximized, the amount of mutual information between X and Y is minimized. Therefore, when the portion including X and Y is minimized, the mutual information amount is minimum, and X and Y can be defined as independent signals. Therefore, if the original EEG signal Y is actually independent, the estimated EOG signal X is also accurate Signal can be detected.

이상과 같이 본 발명의 4개 채널 전극에서 검출된 뇌파신호를 ICA를 이용하면 순수 EEG와 EOG신호가 분리되어 측정채널 수와 같은 수의 독립성분으로 분리될 수 있으므로, 별도의 채널로 EOG를 검출할 필요가 없으며, 상기 뇌파성분처리부(13a)는 ICA 알고리즘이 탑재된 전용 모듈로 구성할 수 있다.As described above, since EEG and EOG signals can be separated from each other by the ICA using EEG signals detected from the four channel electrodes of the present invention, EOG can be detected by a separate channel And the EEG component processing unit 13a can be configured as a dedicated module equipped with an ICA algorithm.

다음, EMG신호처리부(13b)는, 상기 EMG전극(2a)에 의해 감지된 원상태의 EMG신호 역시도 대부분 약 10~500Hz의 주파수와 수mV~수십mV의 진폭으로 낮고 인체에서 유기되는 잡음신호가 수V~수십V정도로 크기 때문에, 상기 EEG와 동일한 방식으로 전치증폭기로 최소 500~1,000배 정도로 증폭하고 약 10~500Hz대의 주파수 대역필터로 필터링하여 불필요한 잡음을 제거한 후 A/D 변환한다. 상기 EMG신호처리부(13b) 역시 EMG신호 검출을 위한 전용 모듈로 구성할 수 있다.Next, the EMG signal processing unit 13b lowers the EMG signal of the original state sensed by the EMG electrode 2a to a frequency of about 10 to 500 Hz and an amplitude of several mV to several tens of mV, V to several tens V, so that the signal is amplified at a frequency of at least 500 to 1,000 times with a preamplifier in the same manner as the EEG, and the signal is filtered with a frequency band filter of about 10 to 500 Hz to remove unnecessary noise and then A / D converted. The EMG signal processing unit 13b may also be configured as a dedicated module for EMG signal detection.

한편, 눈영상처리부(13c)는 카메라(3)에 의해 눈영역을 RGB 대신 흑백의 명암으로 지정하는 그레이 레벨의 이미지를 생성하고, 투영 히스토그램(Projection Histogram)을 이용하여 바이너리 이미지로 변환하여, 도 6에 도시된 바와 같이 눈의 개안율이 완전히 뜬 상태(70%이상, 도 6a), 반쯤 감긴 상태(70% 미만 50% 이상, 도 6b)을, 반 이상 거의 감기는 상태(50% 미만 20% 이상, 도 6c), 그리고 완전히 감기는 상태(20% 이만, 도 6d) 등 모두 4개의 상태별로 픽셀 누적 값을 연산하여 각각의 특징 값으로 검출한다.On the other hand, the eye image processing unit 13c generates a gray level image in which the eye region is designated as black and white contrast instead of RGB by the camera 3, converts the image into a binary image using a projection histogram, As shown in Fig. 6, when the eye opening rate is completely opened (70% or more, Fig. 6A), half-rolled (less than 70% (FIG. 6C), and a completely rolled state (20% only, FIG. 6D).

이를 위하여 본 발명에서는 Viola와 Jones가 제안한 투영 히스토그램(Projection Histogram)을 이용하여 그레이 스케일 이미지에서 각 윈도우 내의 이웃하는 사각형 픽셀의 상대적인 밝기 변화를 2진수로 코딩한 누적 값을 연산하여 눈영역의 특징 값을 산출하는 LBP(Local Binary Pattern) 방식을 이용하였다[비특허문헌6]. 이러한 얼굴검출 알고리즘의 소프트웨어는 공지된 OpenCV[비특허문헌7]에서 제공되며 상기 눈영상처리부(12c)는 상기 LBP 연산 알고리즘이 탑재된 주문형 모률로 구성할 수 있다.For this purpose, in the present invention, a cumulative value obtained by coding the relative brightness change of neighboring rectangular pixels in each window in binary in the gray scale image is calculated using the projection histogram proposed by Viola and Jones, LBP (Local Binary Pattern) method [6]. The software of such a face detection algorithm is provided in a known OpenCV (Non-Patent Document 7), and the eye image processing unit 12c can be configured as a custom-type module on which the LBP operation algorithm is mounted.

LBP방식에 의해 눈영역을 검출하기 위해서는 먼저, 카메라로 얼굴 전체의 이미지를 검출한 후, 눈 영역이 얼굴 영역의 상반부에 위치하므로 전체 얼굴영역 크기를 폭(W)x높이(H)의 윈도우 구간을 1/2로 분할하여 윗 부분을 눈 영역으로 정한 다음, 눈을 뜬 상태에서 세로축 상의 수평 투영 히스토그램 중 제일 큰 피크 값을 갖는 위치를 기준으로 히스토그램 곡선이 상하 방향으로 각각 최소값을 갖는 위치를 구함으로써 전체 얼굴영역에서 눈 영역을 다시 검출하는 과정을 거쳐야 한다[비특허문헌8]. 그러나, 본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같이 카메라(3)가 바로 눈 영역에서 이미지를 검출하므로, 얼굴 전체영역, 즉 수평 투영 히스토그램을 검출할 필요가 없이, 바로 눈 영역의 측면 이미지를 기준으로 한 수직 투영 히스토그램만으로도 눈의 개폐 정도를 검출할 수가 있다.In order to detect the eye region by the LBP method, first, since the eye region is located in the upper half of the face region after the image of the entire face is detected by the camera, the entire face region size is divided into the window region of width (W) And the upper part is defined as an eye area. Then, in a state in which the eye is opened, the histogram curve has a minimum value in the vertical direction based on the position having the largest peak value in the horizontal projection histogram on the vertical axis The eye region must be detected again in the entire face region [Non-Patent Document 8]. However, in the present invention, as shown in Fig. 1, since the camera 3 directly detects an image in the eye region, it is unnecessary to detect the entire face region, that is, the horizontal projection histogram, The degree of eye opening / closing can be detected with only one vertical projection histogram.

상기 LBP방식에 의해 눈영역을 검출하는 방법을 간단히 기술하면, 바이너리 이미지 I에 대해 흑색 픽셀 값을 1, 백색 픽셀 값을 0이라 할 때, I(x, y)는 (x, y)지점에서의 픽셀 값을 나타낸다고 하면, 구간 [y 1 , y 2 ]에서의 수직방향의 적분투영함수 IPF(Integral Projection Function)는 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.If the black pixel value is 1 and the white pixel value is 0 for the binary image I , then I ( x, y ) can be detected at the point (x, y) by the LBP method The integral projection function IPF in the vertical direction in the section [y 1 , y 2 ] can be expressed as Equation (4).

Figure pat00004
Figure pat00004

도 6를 참조하여 가로크기 W와 세로크기 d(=d max )로 된 눈 영역 이미지에 대한 수직 투영 히스토그램은 맨 아래 그림과 같이 수평축(x)는 거리를, 수직축(y)(=IPF v (x))는 픽셀의 누적 값을 나타내므로, IPF v (x)의 최대 값을 아래 수학식 5와 같이 구할 수 있다.6, the vertical projection histogram of the eye region image having the horizontal size W and the vertical size d (= d max ) shows the distance on the horizontal axis ( x ) and the vertical axis (y) (= IPF v x ) represents the cumulative value of the pixel, the maximum value of IPF v ( x ) can be obtained as shown in Equation (5) below.

Figure pat00005
Figure pat00005

N개의 2치 화상 Ii번째 이미지 I i 에 한 hh i 라고 할 때, 단위시간 동안의 N개의 이미지에서 뜬눈 h i 의 최대값을 h max , 최소값을 h min , 최대값과 최소값의 차이를 h dif 로 표시하면,The N 2 in the binary image I i-th image of the maximum value of h i tteunnun on N image for unit time when said one h a h i a I i h max, h the minimum value min, the maximum value and the minimum value of If the difference is denoted by h dif ,

Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

가 되고, y bmax , y amin 과 함께 템플리트 값이 된다. Y bmax , y amin to be the template value.

이후에 입력되는 이미지 I i h i 값은 눈영역의 특징 값으로서 템플리트 값과 비교되어 눈의 상태를 검출하기 위해 사용되는데, 도 6a에서 6(d)에서 도시된 바와 같이 눈을 뜬 상태의 이미지(GI)에 따라 각 픽셀의 누적 값(IPF)들은 보이는 눈동자의 크기에 비례적으로 계산될 수 있음을 알 수 있다.The h i value of the image I i to be input later is used as a feature value of the eye region to be compared with the template value to detect the state of the eye. As shown in FIG. 6A to 6 (d) It can be seen that the accumulated values (IPF) of each pixel according to the image GI can be calculated proportionally to the size of the pupil visible.

한편, D. Dinges는 눈을 감은 정도에 따라 PERCLOS(PERcntage of eye CLOSure) 파라미터를 제시하고, 최소한 80%이상 감은 상태를 졸음의 상태로 정의하였다[비특허문헌9]. 이를 기준으로 본 발명에서도 눈을 80% 이상 감은 상태를 졸음 상태로 정하되, 도 4a 내지 4d에 도시된 EEG의 각각의 주파수 대역별 구간과 도 6a 내지 6d의 눈의 개안율 구간별로, 눈을 제일 크게 뜬 템플리트 값에 비해 입력되는 이미지 I i 의 눈이 70% 이상 뜬 상태를 정상적인 각성상태(Da), 70% 미만 50% 이상을 졸음 초기상태(Db), 50% 미만 20% 이상을 졸음으로 막 진입하려는 상태(Dc), 20%미만을 졸음상태(Dd)로 하는 4개 패턴의 파라메터로 구분하면, 아래의 수학식 9와 같이 h i 의 함수 f(h i )로 나타낼 수 있고 이미지 I i 상태 g(I i )는 수학식 10 같이 나타낼 수 있다.D. Dinges proposed PERCLOS (PERCENTAGE OF EYE CLOSURE) parameter according to the degree of eye closure, and defined at least 80% of the state as sleepiness [Non-Patent Document 9]. In the present invention, it is also assumed that the eyes are relaxed by 80% or more in the present invention based on this, and it is determined that the eye is in the drowsy state. In each of the frequency band segments of the EEG shown in Figs. 4A to 4D and the eye opening ratio segments of Figs. 6A to 6D, significantly arousal state image floating snow of i i more than 70% is input as compared to floating template value, the normal state (Da), less than 70% for more than 50% drowsiness initial state (Db), less than 50% to 20% by drowsiness , be represented by a function f (h i) of the h i as shown in equation (9) below to separate the film to enter the state (Dc), less than 20% in the four pattern parameters for a nap state (Dd) and the image I of i The state g ( I i ) can be expressed as Equation (10).

Figure pat00009
Figure pat00009

Figure pat00010
Figure pat00010

따라서 일련의 이미지의 g(I i ) 값 들로부터 도 6와 같이 눈의 개안율에 따라 졸음을 판정하는 데이터 값을 산출할 수가 있다.Thus, g ( I i ) It is possible to calculate a data value for judging drowsiness according to the eye opening rate as shown in Fig.

마지막으로, 기울기신호처리부(13d)는 머리가 x,y,z 각 축에 대해 기우는 각도를 각속도를 검출하는 자이로 센서에 의해 검출된 센서 값으로 머리의 기울기 각도를 구할 수 있는데, 원리는 속력(V)=거리(D)/시간(T)이라면, 각속도(AV)=회전각도(RA)/시간(T)이 되며, V*T=거리(D)이므로 AV*T=RA가 된다. 따라서, 단위시간(t1, t2) 동안 측정되는 각속도를 이용하여 회전한 각도(RA)를 적분하면 x,y,z 각 축에서의 회전한 각도를 다음과 같이 구할 수 있게 된다.Finally, the tilt signal processing unit 13d can obtain the tilt angle of the head with the sensor value detected by the gyro sensor that detects the angular velocity of the head inclined with respect to each axis of x, y and z, (AV) = rotation angle (RA) / time (T), and V * T = distance (D), AV * T = RA. Therefore, by integrating the angle of rotation RA using the angular velocity measured during the unit time ( t1, t2 ), the angle of rotation in each axis of x, y, z can be obtained as follows.

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서 W는 각속도이며, x,y,z 축에 대한 시계방향의 속도는 양(+)의 값을, 반대방향은 음(-)의 값을 가진 전압으로 각각 출력된다. 상기 기울기신호처리부(13d) 역시도 자이로 센서와 일체로 구성된 모듈로 구성될 수 있다.Where W is the angular velocity and the velocity in the clockwise direction on the x, y, z axis is output as a positive (+) value and the opposite direction as a negative (-) voltage. The tilt signal processing unit 13d may also be a module integrated with the gyro sensor.

이상에서 설명한 바와 같이 다수의 센서를 이용한 졸음감지장치(12)에 의해 EEG, EOG, EMG, 눈 이미지 및 머리 기울기에 대한 각각의 검출신호들은 신호전처리장치(13)에 의해 각각의 신호처리 알고리즘에 따라 처리된 값으로 변환되어 중앙처리수단(20)으로 전달되며, 이후 과정은 도 9를 참조로 하여 설명하기로 한다.As described above, the detection signals for EEG, EOG, EMG, eye image and head slope are detected by the signal preprocessing device 13 by the drowsiness detection device 12 using a plurality of sensors, Converted into a processed value, and transmitted to the central processing unit 20, and the process thereafter will be described with reference to FIG.

참고로, 도 8의 졸음감지장치(12)내의 감지기(12a 내지 12d)는 앞서 기술한대로 각각의 용도에 맞는 검출용 특정 소프트웨어 알고리즘이 내장된 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 주문형 반도체(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어적 모듈로 구성될 수 있으나, 이들 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 반드시 국한되는 것은 아니며 어드레싱할 수 있는 저장매체에 구성될 수도 있다.The detectors 12a to 12d in the drowsiness detecting device 12 of FIG. 8 may be implemented as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) Specific Integrated Circuit), but these modules are not necessarily limited to software or hardware, and may be configured in an addressable storage medium.

도 9은 본 발명의 중앙처리수단(20)의 구성 블록도로서, 그 구성은 2진화장치(21a) 및 하나 이상의 DMA(Direct Memory Access)제어기를 가진 DMA처리부(21b)로 구성된 디지털신호처리부(21), 주메모리부(22a) 및 부메모리부(22b)로 구성된 메모리부(22), 연산제어부(23:CPU), 그리고 제1, 제2 및 제를 3제어신호발생부(24a, 24b, 24c)로 구성된 제어신호발생부(24)로 이루어진다.9 is a block diagram showing the configuration of the central processing means 20 of the present invention. The configuration of the central processing means 20 includes a digital signal processor (digital demodulator) 21a and a DMA processor 21b having one or more direct memory access A memory 22, an arithmetic control unit 23 (CPU), and first, second and third control signal generators 24a and 24b, which are constituted of a main memory unit 22a and a sub memory unit 22b, , And 24c.

중앙처리수단(20)의 동작을 설명하면, 감지수단(11)의 신호전처리장치(13)에 의해 처리된 다수의 감지기들로부터의 검출 값들은, 2진화장치(21a)에 의해 CPU 연산에 유리하도록 예를 들어, 10진수 "12"는 "0010010"으로, 또는 "459"는 "111001011"로 표현하는 2진화 BCD 코드의 데이터 값으로 변환되어 시계열적으로 출력된다. DMA처리부(21b)는 이들 시계열 데이터 값들을 단위 시간당 산술 평균한 값으로 처리하여 상기 부메모리부(22b)에 클로킹(Clocking)하여 일시 저장하였다가, 데이터가 축적되면 추후 연산제어부(23)에 의해 해제(wake up)되어 처리된다. 참고로, DMA제어기는 다수의 센서들의 데이터를 수신하도록 구성되어 주변 입출력장치와 메모리부 간의 데이터 교환을 CPU를 거치지 않고 직접 엑세스(access)되도록 하여 CPU의 부하를 줄임으로써 입출력 전송율을 높이기 위해 사용된다. 따라서, 상기 다수의 감지기로부터 검출된 데이터가 DMA신호처리부(21b)에 의해 메모리부(22)에 일시 저장된다는 의미는, 다수의 데이터의 처리 속도를 높이기 위한 목적으로 극히 짧은 시간 일시 저장되었다가 처리된다는 것이므로 졸음을 판단하는 데에 전혀 영향이 없는 거의 실시간으로 보면 된다.The detection values from the plurality of detectors processed by the signal preprocessing device 13 of the detection means 11 are detected by the binarization device 21a as being advantageous for CPU operation For example, the decimal number "12" is converted into the data value of the binary BCD code represented by "0010010" or "459" is converted into the data value of "111001011" and outputted in a time series manner. The DMA processing unit 21b processes these time series data values by arithmetically averaging them over a unit time and temporarily stores them in the sub memory unit 22b for temporary storage. When data is accumulated, the DMA processing unit 21b It is waked up and processed. For reference, the DMA controller is configured to receive data of a plurality of sensors, and is used to increase the input / output transfer rate by reducing the load on the CPU by directly accessing the data exchange between the peripheral I / O device and the memory unit without going through the CPU . Accordingly, the fact that the data detected from the plurality of detectors is temporarily stored in the memory unit 22 by the DMA signal processing unit 21b means that the data is temporarily stored for a very short period of time for the purpose of increasing the processing speed of a plurality of data, So it can be seen almost in real time without having any effect on judging drowsiness.

메모리부(22)내의 주메모리부(22a)에는 후술될 졸음 분석알고리즘이 탑재되어 있고 도 3에 도시된 봐와 같은 베타파에서 알파파의 성분신호에 해당하는 대역의 주파수나 전압의 크기를 수치화한 졸음판정용 EEG 기준값과 EOG, EMG 및 눈 이미지 및 머리 기울기신호에 대한 기준값이 저장되어 있다(후술될 표1 참조). 부메모리부(22b)에는 각각의 감지기(12a 내지 12d)로부터 시계열적으로 입력되는 EEG, EOG, EMG, 눈 이미지 및 기울기신호에 대한 검출 값들을 DMA처리부(21b)에 의해 단위 시간당 각각의 산술 평균한 값들이 일시 저장되어 있고, 나중에 이들 값들은 연산제어부에 의해 졸음비교용 특정 값으로 이용된다. 참고로, 상기 주메모리부(23a)는 ROM 또는 Flash Memory로, 부메모리부(23b)는 Register, Flash Memory, EEPROM 또는 RAM 등으로 구성한다.A drowsiness analysis algorithm, which will be described later, is mounted in the main memory 22a in the memory 22, and the frequency and voltage magnitude of the band corresponding to the component signal of the alpha wave are quantified A reference value for a drowsiness judgment EEG reference value and EOG, EMG, eye image and head tilt signal are stored (see Table 1 to be described later). The EEG, EOG, EMG, eye image, and tilt signals detected by the respective detectors 12a to 12d from the detectors 12a to 12d are detected by the DMA processing unit 21b in the sub memory unit 22b, One value is temporarily stored, and later these values are used by the operation control unit as a specific value for drowsiness comparison. For reference, the main memory unit 23a is a ROM or a flash memory, and the sub memory unit 23b is a register, a flash memory, an EEPROM, a RAM, or the like.

여기에서 상기 주메모리부(22a)에 저장되는 상기 각각의 검출신호에 대한 기준값들은 정상인의 정형화된 평균수치로 탑재하여 사용할 수도 있고, 다른 한편으로는 특히 EOG, EMG 및 눈 이미지 신호는 사람마다 분당 눈 깜박임의 평균횟수와 눈동자의 크기가 각기 달라서 상기 EEG신호와 기울기 신호처럼 평균수치로 정형화하기에는 약간의 오차가 있을 수 있으므로, 자신들의 단위시간당 산술 평균한 값을 기준으로 각각의 졸음 상태별로 수치를 구해 졸음판정용 기준값으로 사용할 수도 있다. 이를 위해서는 본 발명의 장치를 사용하는 초기단계에서 상기 EOG, EMG 및 눈 이미지 신호에 대한 기준값을 설정하는 과정을 거치면 된다.Here, the reference values for the respective detection signals stored in the main memory 22a may be used as a normalized average value of a normal person, and on the other hand, particularly, EOG, EMG, Since the average number of eye flicker and the size of the pupil are different, there may be a slight error in shaping the average value, such as the EEG signal and the slope signal. Therefore, the numerical value per each drowsiness state It can also be used as a reference value for determining the drowsiness. For this purpose, a reference value for the EOG, EMG, and eye image signals may be set in an initial stage of using the apparatus of the present invention.

다음 연산제어부(23)에서는 부메모리(22b)에 저장되어 있던 각각의 감지신호에 대한 시계열 데이터 값을 단위 시간당 순차데이터의 평균값으로 산출하고 소정의 분석법을 이용하여 각각의 졸음비교용 특정 데이터 값을 추출한 후, 이를 주메모리(22a)에 저장된 각각의 졸음판정용 기준값들과 비교하여 졸음을 판정하게 된다. 여기서, 순차데이터란 순서를 가지는 데이터의 집합(Ordered set of data), 즉 예를 들면 S=S1, S2 … Sn을 의미하며 각 항목은 수치 데이터이다.Next, the arithmetic and control unit 23 calculates a time series data value for each sensing signal stored in the secondary memory 22b as an average value of sequential data per unit time, and calculates each drowsiness comparison specific data value using a predetermined analysis method After the extraction, it is compared with the respective drowsiness determination reference values stored in the main memory 22a to determine drowsiness. Here, the sequential data is an ordered set of data, for example, S = S1, S2 ... Sn, and each item is numerical data.

상기한 분석법으로는 공지된 주성분분석법(PCA: Principal Component Analysis)이나 선형판별분석법(LDA: Linear Discriminant Analysis) 등이 있다. 일반적으로 PCA는 데이터의 최적으로 표현하기 위하여 데이터를 축소하는 방식이고, LDA는 가능한 입력 데이터의 클래스 간의 분별 정보 값을 최대한 유지하면서 차원을 줄여 입력된 데이터를 최적으로 분류하는 방식으로, 본 발명에서는 앞서 뇌파신호를 ICA를 이용하여 독립성분으로 산출 값 역시 차원을 최소화하여 산출하였고 분류해야 하는 데이터 값이 여러 개의 감지기로부터 입력되므로 이들 간 데이터의 분류 오류를 최소화하는 LDA방식의 분석 알고리즘을 채택하였다. LDA는 기본적으로 Fisher의 선형판별법(FLD: Fisher Linear Discriminant) 이론을 기본으로 W. Zhao와 Peter N. Belhumeur 등에 의해 완성된 이론으로, 생체신호측정, 통계 데이터분석, 특징추출 등의 분야에서 널리 공지된 것이므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다(비특허문헌10,11).As the above-mentioned analysis methods, known principal component analysis (PCA) and linear discriminant analysis (LDA) are known. In general, the PCA is a method for reducing data to represent the data optimally. The LDA is a method for optimally classifying input data by reducing the dimension while keeping the discriminative information value of the classes of input data as possible as possible. We calculated the EEG signal as an independent component using the ICA and minimized the dimension. Since the data to be classified is input from several detectors, we adopted the LDA analysis algorithm that minimizes the classification error between the data. LDA is basically a theory based on Fisher's Linear Discriminant (FLD) theory based on W. Zhao and Peter N. Belhumeur et al., Widely publicized in the fields of bio-signal measurement, statistical data analysis, And therefore, a detailed description thereof will be omitted (Non-Patent Documents 10 and 11).

본 발명에서는 앞에서 EEG성분의 주파수 대역별 구간에 따라 졸음의 상태를 각성상태(Da), 초기상태(Db), 진입상태(Dc) 및 졸음상태(Dd) 등 4가지로 구분하였는데, 이들 각 졸음의 상태에 대한 기준값들을 정리한 하기 표 1을 참조로 하여 연산제어부(23)의 졸음 판정동작에 대해 상세히 설명하기로 한다. 참고로, 표 1내의 기준값들은 설명의 편이를 위해 단순히 수치적으로 예시한 것임을 밝혀 둔다.In the present invention, the drowsiness state is divided into four states according to the intervals of the frequency band of the EEG component: an arousal state (Da), an initial state (Db), an entry state (Dc), and a drowsy state (Dd) The sleep determination operation of the operation control unit 23 will be described in detail with reference to Table 1 below. Note that the reference values in Table 1 are merely numerical examples for convenience of explanation.

Figure pat00012
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연산제어부(23)는 앞서 설명한대로 부메모리부(22b)에 일시 저장된 상기 각 감지기(12a 내지 12d)로부터의 검출된 시계열 데이터 값들을 단위 시간당 순차데이터 값으로 산술 평균하여 상기 LDA를 이용한 최적화분석을 통해 각각의 졸음비교용 특정 데이터 값을 구하고, 이들 값들을 상기 주메모리(22a)에 저장되어 있는 표 1의 졸음판정용 기준값들과 비교하여 각각의 졸음 상태를 판정하게 된다.As described above, the arithmetic control unit 23 arithmetically averages detected time series data values detected from the sensors 12a to 12d temporarily stored in the sub-memory unit 22b into sequential data values per unit time, and performs optimization analysis using the LDA And compares these values with the reference values for determining drowsiness in Table 1 stored in the main memory 22a to determine each drowsiness state.

먼저 EEG신호에 대해 설명하면, 연산제어부(23)는 뇌파감지기(12a)로부터 검출되어 주메모리부(22a)에 일시 저장된 EEG신호에 대한 순차데이터를 산술 평균하여 LDA를 이용하여 최적화된 특정 데이터 값을 구하고, 이 값을 상기 주메모리부(22a)에 저장되어 있는 표 1의 베타파와 알파파 성분의 주파수 대역별 EEG기준값(Vef)들과 비교하여 해당하는 각 EEG기준값 범위에 속하는 졸음의 상태를 판정한다. 참고로, 도 3의 뇌파설명에서 언급하였듯이 졸음 증상이 나타나는 알파파와 졸음 진입상태인 세타파에 대해 이론적으로는 잘 정의가 되어 있지만, 실제로는 사람마다 생체적 특성이 달라서 특히 이들 두 성분에서 나타나는 졸음의 경계가 모호하기 때문에, 본 발명에서는 표 1에 도시된 바와 같이 뇌파신호 중 각성상태의 베타파에서부터 졸음초기파가 나타나는 알파타 성분까지만의 2개의 기준값(Vef)을 졸음의 판단변수로 하였다. 또한, 이는 서두에 밝힌 대로 졸음 운전은 초기에 검출하는 것이 중요하므로 졸음 초기단계부터 검출하기 위한 목적이기도 하다.First, the operation control unit 23 arithmetically averages the sequential data of the EEG signal detected from the EEG detector 12a and temporarily stored in the main memory unit 22a to obtain a specific data value optimized using the LDA And compares this value with the EEG reference values Vef of the frequency bands of the beta wave and the alpha wave components in Table 1 stored in the main memory unit 22a to determine the state of drowsiness belonging to each corresponding EEG reference value range . As mentioned in the description of the brain wave in FIG. 3, theoretically well-defined alpha-wave and drowsy-state seta are present in the human body. However, in reality, human beings have different biological characteristics, Since the boundaries are ambiguous, in the present invention, as shown in Table 1, two reference values (Vef) from only the arousal component of the arousal state to the alpha-tare component appearing from the arousal state are used as judgment variables of drowsiness. It is also important to detect drowsiness as early as possible, since it is important to detect it at an early stage.

다음, 뇌파감지기(12a)로부터 검출되어 뇌파성분처리부(13a)에서 ICA에 의해 독립적으로 분리된 EOG신호에 대하여, 연산제어부(23)는 위에서 설명한 EMG신호 처리방식과 동일하게 각 순차데이터로부터 얻어진 평균값들을 LDA를 이용하여 특정데이터 값들을 구한 후, 이 값을 주메모리부내의 EOG기준값(Vof)과 비교하여 눈 깜박임 횟수에 따라 표1에 도시된 바와 같은 졸음 상태별로 각성상태(Da), 졸음 초기상태(Db) 및 졸음 진입상태(Dc)를 각각 판정한다. 즉, EOG신호에 의한 산출된 특정 데이터 값들을 EOG기준값과 비교한 결과, 기준값 범위 5이상 18이하(5≤Vof≤18)의 범위에 있는 경우 각성상태(Da)로, 19이상 45이하(19≤Vof≤45)범위에서 급격히 증가하는 경우 졸음 초기상태(Db)로, 그리고 4이하(Vof≤4)로 서서히 감소하는 경우 졸음 진입상태(Dc)로 각각 판정한다. 맨 마지막 델타파 구간의 졸음상태(Dd)는 졸음에 빠져 눈깜박임이 거의 없는 상태로 본 발명에서는 졸음 전 상태를 검출하는 것이므로 이 구간의 기준값은 판단변수에서 제외하였다. 참고로, 표 1에서 EOG기준값(Vof)의 수치는 눈 깜박임 횟수로서 대한안과학회지(2007.11, 제11-323호)의 연구자료를 기초로 일반인의 정상상태에서의 눈 깜박임 횟수가 분당 5~18회인 것을 기준으로 예시한 것이다.Next, with respect to the EOG signal detected from the EEG detector 12a and independently separated by the ICA in the EEG component processing unit 13a, the operation control unit 23 obtains the mean value obtained from each sequential data (LDO), and compared with the EOG reference value (Vof) in the main memory section, the arousal state (Da), the drowsiness initial state State Db and drowsy entry state Dc, respectively. That is, when the specific data values calculated by the EOG signal are compared with the EOG reference value, when the range is within the reference value range of 5 to 18 (5? Vof? 18) (Vf? 45), it is judged to be the drowsiness initial state (Db), and when it decreases gradually to 4 or less (Vof? 4), the drowsiness state (Dc) is determined. Since the drowsiness state (Dd) of the last delta wave section falls into drowsiness and there is almost no blinking in the present invention, the present invention detects the state before drowsiness, so the reference value of this section is excluded from the judgment variable. For reference, the numerical value of the EOG reference value (Vof) in Table 1 is the number of eye flicker, and based on the research data of the Korean Ophthalmological Society (2007.11, No. 11-323), the eye flicker frequency in the normal state is 5 ~ 18 As shown in FIG.

EMG감지기(12b)로부터 검출된 EMG신호 역시도 위에서 설명한 방식과 동일한 방식으로 연산제어부(23)에 의해 산출된 특정데이터 값들을 주메모리부내의 기준값(Vmf)과 비교하여 눈깜박임 횟수의 변화에 따라 졸음의 상태를 검출한다. 여기서, 각 상태별로 졸음을 판단하는 기준값은 상기 EOG기준값과 동일하므로 추가 설명은 생략한다. 참고로, 본 발명에서는 EOG신호와 EMG신호를 이용하여 눈깜박임 신호를 검출하는데, 일반 뇌파신호보다 상대적으로 진폭이 큰 EOG신호로 깜박임의 횟수를 검출하고, EMG신호는 졸음을 피하기 위해 의도적으로 눈을 크게 깜박일 때 나타나는 안륜근의 신호를 추출하는 목적으로 이용되며, 두 신호는 서로 동기성을 가지므로 둘 중 어느 하나를 이용해도 깜박임의 횟수를 검출하는 결과를 얻을 수 있으므로 상호 보완적이라 할 수 있다. The EMG signal detected from the EMG sensor 12b is also compared with the reference value Vmf in the main memory unit by the specific data values calculated by the operation control unit 23 in the same manner as described above, As shown in FIG. Here, the reference value for determining the drowsiness for each state is the same as the EOG reference value, and a further explanation will be omitted. In the present invention, the blinking signal is detected using the EOG signal and the EMG signal. The number of flicker is detected by an EOG signal having a relatively larger amplitude than a general EEG signal. The EMG signal is intentionally detected The signal is used for extracting the signal of the orbicularis muscle which appears when it is blinking greatly, and since the two signals are synchronous with each other, the result of detecting the number of flicker can be obtained by using either one of them, which is complementary .

또한 연산제어부(23)는 눈 영상감지기(12c)로부터 검출된 이미지 값을 이용하여 역시 위에서 처리한 방식과 동일하게 특정데이터 값을 산출한 후 이를 주메모리내의 기준값(Vif)과 비교하여, 그 비교 결과값이 앞에서 설명한 눈의 개안율(%)에 따라 눈을 70%이상(70≤Vif) 뜬 상태에 속하는 경우 각성상태(Da)로, 70%미만 50%이상(50≤Vif<70)인 경우 졸음 초기상태(Db)로, 50%미만 20% 이상(20≤Vif<50)을 졸음 진입상태(Dc)로, 그리고 20%미만(Vif<20)을 졸음상태(Dd)로 최종 판정하게 된다(표 1참조).The operation control unit 23 also calculates a specific data value in the same manner as the above-described method using the image value detected from the eye image sensor 12c, compares the specific data value with the reference value Vif in the main memory, (70%) of the eyes according to the eye opening rate (%) as described above, the degree of awakening (Da) is less than 70% and 50% or more (50≤Vif <70) (20 Vif <50) to the drowsiness entry state (Dc) and less than 20% (Vif <20) to the drowsy state (Dd) in the initial drowsiness state (Db) (See Table 1).

마지막으로 연산제어부(23)는 기울기감지기(12d)로부터 검출된 기울기 신호에 대해서도, 위와 동일한 방식으로 산출된 특정데이터 값과 기준값(Vwf)을 비교하여, 머리의 기울기 각도에 따른 졸음의 상태를 검출한다. 본 발명에서는 머리의 기울기 기준각도를 예를 들어 x,y,z 각 축에서 절대값은 0°를 기준으로 15° 이상(15≤Vwf)의 범위로 정하고, 연산제어부의 판정결과 머리 기울기 값이 15°이상으로 나오면 졸음상태(Dd)로 판정하였다. 여기서, 상기 기울기의 기준각도는 설명을 위해 임의로 정한 것이며 변경될 수 있음은 물론이다. 또한, 졸음에 의해 머리가 기운다는 것은, 이미 졸음에 빠져 눈이 감긴 상태에서 나타나는 후행적 신호이므로, 표 1과 같이 기울기에 대한 기준값(Vwf)은 마지막 졸음상태(Dd) 구간 한곳에만 적용하고 그 외 구간은 졸음 판단변수에서 제외하였다. Finally, the arithmetic and control unit 23 also compares the reference value Vwf with the specific data value calculated in the same manner as described above with respect to the tilt signal detected from the tilt sensor 12d, and detects the state of drowsiness according to the tilt angle of the head do. In the present invention, the absolute value of the inclination reference angle of the head, for example, in the x, y, and z axes is set to a range of 15 degrees or more (15 Vwf) on the basis of 0 degrees, (Dd) when it was more than 15 °. Here, the reference angle of the inclination is arbitrarily set for the purpose of explanation, and may be changed. The reference value (Vwf) for the inclination as shown in Table 1 is applied only to one section during the last drowsy state (Dd), and the reference value Outside intervals were excluded from the drowsiness judgment variable.

이상과 같이 상기 연산제어부(23)에서 졸음의 정도를 각 상태별로 판정한 결과를 제1, 제2, 및 제3신호발생부(24a, 24b, 24c)로 구성된 제어신호발생부(24)로 출력한다. 즉, 상기 연산제어부(23)의 졸음 판정결과가 초기상태(Db)이면, 상기 제1신호발생부(24a)는 제1제어신호를, 판정결과가 진입상태(Dc)이면 상기 제2신호발생부(24b)는 제2제어신호를, 판정결과가 졸음상태(Dc)이면 제3신호발생부(24c)는 제3제어신호를 각각 경보수단(14)과 차량제어수단(30)에 전달한다. 이때 상기 제1, 제2, 및 제3제어신호는 펄스신호로서 단계적으로 펄스 폭, 즉 세기가 큰 신호로 출력된다.As described above, the result of the determination of the degree of drowsiness by the operation control unit 23 for each state is transmitted to the control signal generator 24 composed of the first, second, and third signal generators 24a, 24b, and 24c Output. That is, when the determination result of the drowsiness of the operation control unit 23 is the initial state Db, the first signal generation unit 24a generates the first control signal, And the third signal generator 24c transmits the third control signal to the alarm means 14 and the vehicle control means 30, respectively, when the determination result is the drowsy state (Dc) . At this time, the first, second, and third control signals are output as a pulse signal having a pulse width, that is, a strong signal step by step.

경보수단(14)은 스피커나 진동모터로 된 청각경보기(14a)와 촉각경보기(14b)로 구성되어, 상기 연산제어부의 졸음 판단 결과에 따라 상기 제1, 제2, 제3신호발생부(24a, 24b, 24c)로부터 펄스의 세기가 다른 제어신호를 수신하여 졸음상태에 대응하는 경보음과 진동음을 발생한다.The alarm means 14 is constituted by an auditory alarm 14a and a tactile alarm 14b of a speaker or a vibration motor and is controlled by the first, second and third signal generators 24a , 24b, and 24c to generate an alarm sound and a vibration sound corresponding to the drowsy state.

마지막으로 도 10는 본 발명에 의한 차량제어수단에 대한 상세 구성 블록도로서, 상기 차량제어수단(30)은 차량제어부(31)와, 환기장치(32a), 비상점멸등(32b) 및 차량감속기(32c)로 된 차량경보장치(32)로 구성된다. 동작을 설명하면, 연산제어부(23)의 판정결과가 먼저 졸음 초기상태(Db)로 판정되면, 상기 차량제어부(31)는 상기 제1신호발생부(24a)로부터 제1제어신호를 수신하여 차량의 환기장치(32a)를 가동시키고, 진입상태(Dc)로 판정되어 제2신호발생부(24b)로부터 제2제어신호가 수신되면 후속차량에게 주의 신호를 주는 비상점멸등(32b)을 가동시키며, 마지막으로 졸음상태(Dc)로 판정되어 제3신호발생부(24c)로부터 제3제어신호가 수신되면 차량감속기(32c)에 의해 차량의 속도를 단계적으로 감속시킨다.10 is a detailed block diagram of the vehicle control means according to the present invention. The vehicle control means 30 includes a vehicle control unit 31, a ventilator 32a, an emergency blinker 32b, 32c. The vehicle control unit 31 receives the first control signal from the first signal generating unit 24a and outputs the first control signal to the vehicle control unit 31. [ And activates the emergency blinker lamp 32b that gives a warning signal to the following vehicle when the second control signal is received from the second signal generator 24b, Finally, when it is determined that the vehicle is in the drowsy state (Dc) and the third control signal is received from the third signal generating unit 24c, the vehicle decelerator 32c decelerates the vehicle speed step by step.

참고로, 상기 제어신호발생부(24)에서 상기 차량제어수단(30)으로 출력되는 신호는, 도시되지는 않았지만 적외선(IR) 송수신수단에 의한 무선 펄스 신호이며, 근거리통신망에 이용되는 블루투스(Bluetooth)나 지그비(ZigBee) 등의 무선통신 모듈이나 차량내부에서 유선으로 연결하여 전달될 수도 있다.The signal output from the control signal generator 24 to the vehicle control means 30 is a wireless pulse signal transmitted by the infrared transmitting and receiving means although not shown in the figure, ), ZigBee (ZigBee), etc., or may be connected to the inside of the vehicle through a wired connection.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 졸음방지장치에 의하면, 감지수단(11), 중앙처리수단(20) 및 경보수단(14)은, 도 1에서 설명한 바와 같이 내측에 길이 방향으로 홈(8a, 8b)이 각각 형성된 한 쌍의 구성부재(100a, 100b)와 이들 부재를 서로 연결하는 신축성 연결부재(100c)에 일체로 구성되어 안경에 의해 얼굴에 착용 가능하게 된다.As described above, according to the drowsiness prevention apparatus of the present invention, the sensing means 11, the central processing means 20 and the alarm means 14 are provided with grooves 8a and 8b Are formed integrally with a pair of the constituent members 100a and 100b respectively formed with the elastic members 100a and 100b and the elastic connecting members 100c connecting the members to each other and can be worn on the face by glasses.

다음, 도 11은 본 발명에 의한 졸음운전 방지장치의 제어방법의 일실시예를 도시한 플로우챠트로서, 도 8 내지 도 10 및 표1을 참조로 설명하기로 한다.Next, Fig. 11 is a flow chart showing an embodiment of a control method of the drowsiness driving prevention device according to the present invention, and will be described with reference to Figs. 8 to 10 and Table 1. Fig.

먼저, 졸음판정용 기준값을 설정하는 단계S001은 앞에서 설명한대로 각각의 감지기(12a 내지 12d)로부터 검출된 EEG, EOG, EMG, 눈 이미지 및 기울기신호에 대한 기준값들을 정형화된 수치로 주메모리부(22a)에 탑재하여 사용할 수도 있고, 상기 EOG, EMG 및 눈 이미지 신호에 대해서는 자신들의 순차데이터를 단위시간당 평균하여 산출한 값을 기준으로 각각의 졸음 상태별로 수치를 구해 졸음판정용 기준값으로 사용할 수도 있다(표 1참조). 연산제어부(23)는 부메모리부(22b)에 일시 저장된 상기 각 감지기(12a 내지 12d)로부터의 검출된 시계열 데이터 값들을 단위시간당 순차데이터 값으로 산술 평균하여 LDA를 이용한 최적화분석을 통해 상기 EEG, EOG, EMG, 눈 이미지 및 기울기신호에 대한 졸음비교용 특정 데이터 값들을 구하고, 이들 값을 상기 주메모리(22a)에 저장된 각각의 졸음판정용 기준값들과 비교하여 졸음을 각각의 상태별로 판정하게 되는데, 이후 단S002에서부터 상세히 설명하기로 한다.First, a reference numeral S001 for setting a reference value for determining a drowsiness is a reference value for the EEG, EOG, EMG, eye image, and tilt signal detected from each of the detectors 12a to 12d, as described above, The EOG, EMG, and eye image signals may be used as reference values for determining the drowsiness based on values obtained by averaging the sequential data of the EOG, EMG, and eye image signals per unit time See Table 1). The operation control unit 23 arithmetically averages the detected time series data values from the sensors 12a to 12d temporarily stored in the sub memory unit 22b to sequential data values per unit time, EOG, EMG, eye image, and tilt signal, and compares these values with the reference values for determining drowsiness stored in the main memory 22a to determine drowsiness for each state , And will be described in detail later in step S002.

단계S002에서는 연산제어부(23)에 의해 상기 EEG신호로부터 산출된 특정데이터 값을 상기 주메모리부(22a)에 저장된 뇌파주파수 대역별 EEG 기준값(Vef)과 비교하고, 그 비교 결과값이 졸음초기상태(Db)의 알파파 대역이 시작하는 기준값 범위(Vef≤12)에 속하는지 판단하여 아니오(NO)이면 단계S002를 반복하며, 예(Yes)이면 다음단계로 진행한다. 다시 말해, EEG신호에 대한 특정데이터 값과 EEG 기준값(Vef)을 비교한 결과 값이 베타파 대역의 기준값 범위(13≤Vef), 즉 13이상인 경우는 아직 각성상태(Da)로 판단하여 다시 단계S002를 반복하고, 알파파 대역 구간이 시작하는 12이하(Vef≤12)일 경우에는 초기상태(Db)로 판단하여 다음 단계로 진행한다.In step S002, the operation control unit 23 compares the specific data value calculated from the EEG signal with the EEG reference value Vef for each brain wave frequency band stored in the main memory unit 22a, (Db), and alpha-wave band is repeated if the reference value range to determine if it is in the (Vef≤12) N (NO) to start step S002 of, for example, if (Yes) and proceeds to the next step. In other words, if the result of the comparison between the specific data value of the EEG signal and the EEG reference value Vef is in the reference value range (13? Vef) of the beta wave band, i.e., 13 or more, S002 is repeated, and when it is 12 or less (Vef &lt; / = 12) at which the alpha wave band section starts, it is determined to be the initial state (Db) and the process proceeds to the next step.

다음 단계에서는 뇌파감지기(12a) 또는 EMG감지기(12b)로부터의 눈깜박임 신호가 있는지를 판단하는데, 먼저 단계S003에서는 마찬가지로 연산제어부에 의해 상기 EOG신호로부터 산출된 특정 데이터 값과 주메모리부내의 EOG 기준값(Vof)을 비교한 결과, 예를 들어 분당 눈 깜박임 EOG신호 횟수가 졸음초기상태(Db)인 19이상 45이하의 기준값 범위(19≤Vof≤45)에서 급격히 증가하는 지를 판단하여, NO 이면 다시 단계S003를 반복하고, Yes 이면 다음단계로 진행한다. 또한, 단계S004에서도 상기 단계S003과 동일한 방식으로 산출된 의도적 눈 깜박임 신호의 EMG신호 발생횟수가 19이상 45이하(19≤Vmf≤45) 범위에서 급격히 증가하는 지를 판단하여, NO 이면 다시 단계S004를 반복하고, Yes 이면 다음 단계S005로 진행한다.In the next step, it is determined whether there is a blinking signal from the EEG detector 12a or the EMG detector 12b. In step S003, similarly, the specific data value calculated from the EOG signal by the operation control unit and the EOG reference value comparison of the (Vof), for example, by determining whether the rapid increase in the number of times per minute blink EOG signal is drowsiness initial state (Db) of 19 or higher reference value range (19≤Vof≤45) of less than 45, again if NO Step S003 is repeated, and if yes , proceed to the next step. In step S004, it is determined whether the intentional eye blink signal EMG signal generation count calculated in the same manner as in step S003 increases sharply in the range of 19 to 45 (19 Vmf 45). If NO , If YES , the process proceeds to the next step S005.

단계S005에서는 눈영상감지기(12c)로부터 검출된 이미지신호를 이용하여 눈의 개안율을 판단하는데, 연산제어부에 의해 상기 눈 이미지 신호로부터 산출된 특정데이터 값과 주메모리내의 기준값(Vif)과 비교한 결과, 눈의 개안율이 70%미만 50% 이상인 기준값 범위(50≤Vif<70)에 있는 지의 여부를 판단하여, NO 인 경우 눈의 개안율이 아직 각성상태(Da: 70≤Vif)로 판단하여 다시 단계S005를 반복하고, Yes 이면 다음 단계S006에서 졸음 초기상태(Db)로 최종 판단하여 경보수단(14)에 의해 일정 간격으로 졸음을 주의시키는 낮은 레벨의 1차 경보음을 발생시킴과 동시에 차량의 환기장치(32a)를 작동시키고 다음단계S007로 진행한다. 단계S007에서는 상기 1차경보음과 차량을 환기시킨 결과, 졸음 상태가 정상으로 회복하였는지를 판단하여, Yes 이면 단계 S002로 복귀하여 졸음 검출동작을 다시 시작하며, NO 이면 졸음초기상태(Db)가 그대로 유지된다고 판단하여 다음 단계S008로 진행한다.In step S005, the eye opening rate is determined using the image signal detected from the eye image sensor 12c. The specific data value calculated from the eye image signal is compared with the reference value Vif in the main memory by the operation control unit a result, when it is determined whether or not the eye opening rate of the reference value range (50≤Vif <70) or more than 70% and 50% of eyes, the eye opening rate is still NO arousal state of the eye: a (Da 70≤Vif) is determined If the answer to the step S005 is YES , a final decision is made in the next step S006 to the drowsy initial state (Db), and the alarm means 14 generates a low-level primary alarm sound to note drowsiness at regular intervals The ventilator 32a of the vehicle is operated and the process proceeds to the next step S007. Step S007 in by the primary result, the nap state that ventilate the warning sound and the vehicle is whether the recovery is determined as normal, Yes if it returns to step S002 and restarts the drowsiness detection operation, NO is drowsiness initial state (Db) is as And proceeds to the next step S008.

단계S008에서는 연산제어부에 의해 다시 비교동작을 수행하여 EOG신호에 의한 눈 깜박임 횟수가 졸음진입상태(Dc)의 기준값 범위(Vof≤4)에 있는지를 판단하여, 아직 4이상인 NO 이면 단계S008를 반복하고, 4미만인 Yes 인 경우 다음단계S009로 진행한다. 단계S009에서는 연산제어부에 의해 산출된 눈의 개안율이 50% 미만 20% 이상의 기준값 범위(20≤Vif<50)에 있는지를 판단하여, NO 인 경우 다시 단계S009를 반복하고, Yes 인 경우 다음 단계S010에서 졸음진입상태(Dc)로 최종 판단하여 상기 경보수단에 의해 일정 간격으로 졸음을 재차 경고하는 중간 레벨의 2차경보음을 발생시킴과 동시에 차량의 비상점멸등(32b)을 작동시키고 다음 단계S011로 진행한다. 단계S011에서는 상기 2차 경보음에 발생시킨 결과 졸음 상태가 정상으로 회복하였는지를 판단하여, Yes 이면 단계 S002로 복귀하여 졸음 걸출 동작을 다시 시작하며, NO 이면 아직 졸음진입상태(Dc)에 있는 것으로 판단하여 다음 단계S012로 진행한다.In step S008, the operation control unit again performs the comparison operation to determine whether the number of eye blinks caused by the EOG signal is within the reference value range (Vof? 4) of the drowsy entry state Dc. If NO , And if Yes is less than 4, the process proceeds to the next step S009. In step S009 it is determined that the eye opening rate of the eye over a range less than 50%, 20% reference value (20≤Vif <50) calculated by the operational and control section repeats the case of step S009 again, and NO, in the case of Yes, and then step The alarming means makes a final decision on the drowsy entry state (Dc) at S010 and generates an intermediate level secondary alarm sound warning the drowsiness at regular intervals again. At the same time, the emergency flushing light 32b of the vehicle is operated, . Step S011 In the results drowsiness, while generating the second alarm whether recovery is determined as normal, and Yes is returned to step S002 and restarts the drowsiness outstanding operation, if NO yet determined that the drowsiness entering state (Dc) And proceeds to the next step S012.

단계S012에서는 연산제어부에 의해 산출된 눈의 개안율이 졸음상태(Dd)인 20%미만의 기준값 범위(Vif<20)에 있는지를 판단하여, NO 이면 다시 단계S012를 반복하고, Yes 인 경우 다음 단계S013로 진행한다. 단계S013에서는 마찬가지로 연산제어부에 의해 산출된 머리 기울기신호의 각도가 15°이상의 기준값(15≤Vwf) 범위에 있는지를 판단하여, NO 이면 다시 단계S013을 반복하고, Yes 인 경우, 단계S014에서 졸음상태(Dd)로 최종 판단하여 상기 경보수단에 의해 졸음을 깨울 정도의 높은 레벨의 3차 경보음을 발생시킴과 동시에 차량감속기(32c)에 의해 단계적으로 차량을 감속시키고 동작을 종료한다.Step S012 In the case of eye opening rate of the eye generated by the operation control unit is to determine whether the nap state (Dd) of the reference value range (Vif <20) of less than 20%, and if NO, repeat the above step S012, and Yes, and then The process proceeds to step S013. If the step S013 in the same manner to determine if the head tilt signal angle range of the reference value (15≤Vwf) 15 ° or more calculated by the operational and control section, which is again repeated step S013 NO, and Yes, in step S014 the state drowsiness (Dd) to generate a tertiary alarm sound of a high level enough to awaken drowsiness by the alarm means, and at the same time, decelerates the vehicle by the vehicle speed reducer (32c) and ends the operation.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 졸음 감지수단과 경보수단을 일체로 하고 졸음을 판단하는 여러 요인을 다수의 센서를 이용하여 눈과 머리 영역에서 직접 검출하여 졸음 검출의 정확도를 높이고 졸음 초기부터 단계적으로 경고하도록 하였다.As described above, according to the present invention, various factors for determining the drowsiness by integrating the drowsiness detection means and the alarm means are directly detected in the eyes and head regions by using a plurality of sensors to increase the accuracy of drowsiness detection, To warn.

참고로, 본 명세서와 이후에 기재될 특허청구의 범위에서 기재된 졸음 검출용 전극, 기울기센서 및 감지기들은 설명의 편이를 위해 각 실시예에서 혼용하여 표현되었으나 이들 감지기와 센서는 동일한 의미이며, 마찬가지로 뇌파와 EEG, 안전도와 EOG, 근전도와 EMG 역시도 서로 동일한 의미로 본 발명의 기술사상과 범주에서 벗어나지 않음은 물론이다.For reference, the electrodes for drowsy detection, tilt sensors and detectors described in the specification and claims to be hereinafter described are expressed in combination in each embodiment for ease of explanation, but these sensors and sensors have the same meaning, And the EEG, the safety, the EOG, the EMG and the EMG have the same meaning, and do not depart from the spirit and scope of the present invention.

본 발명의 졸음방지장치에 대하여, 명세서 및 이 후에 기술될 특허청구범위에서 여러 실시예를 들어 상세히 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 일례에 불과할 뿐 결코 이에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상과 범주를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 실시에의 변경 및 수정이 가능하다.While the present invention has been described in detail with reference to the embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 졸음운전 방지장치 10: 감지/경보수단
11: 감지수단 12: 신호 전처리장치
13: 경보수단 14: 전원
20: 중앙처리수단 21: 디지털신호처리부
22: 메모리부 23: 연산제어부
24: 제어신호발생기 30: 차량제어수단
100: drowsiness driving prevention device 10: detection / alarm means
11: sensing means 12: signal preprocessing device
13: Alarm means 14: Power source
20: central processing means 21: digital signal processing section
22: Memory section 23: Operation control section
24: control signal generator 30: vehicle control means

Claims (8)

다 센서 기반의 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치에 있어서,
얼굴에 착용 가능하도록 일체로 구성된 다수의 감지기에 의해 뇌파(EEG), 안전도(EOG), 눈 영역의 근전도(EMG), 눈 영역 이미지 및 머리 기울기에 대한 신호를 각각 직접 눈과 얼굴 영역을 통해 검출하고 각각의 검출된 신호를 신호처리규격에 맞게 전 처리하는 감지수단;
상기 감지수단과 일체로 형성되어, 감지수단으로부터 검출된 각각의 감지신호를 디지털 신호로 변환하고 시계열 순차방식으로 단위시간당 산술 평균하여 산출된 각각의 신호에 대한 졸음비교용 평균값을 졸음판정용 기준값과 비교하여, 졸음의 상태에 따라 각성상태(Da), 졸음초기상태(Db), 졸음진입상태(Dc) 및 졸음상태(Dd)로 판정하여, 판정결과에 따라 선택적인 제어신호를 발생하는 중앙처리수단;
상기 감지수단과 일체로 형성되어, 상기 중앙처리수단으로부터의 각 졸음 판정결과에 따른 선택적인 제어신호를 수신하여 단계적으로 세기가 커지는 경보음을 발생하는 경보수단; 및
상기 중앙처리수단으로부터의 각 졸음 판정결과에 따른 선택적인 제어신호를 수신하여 단계적으로 차량의 점멸신호, 내부환기 및 감속을 제어하는 차량제어수단;
을 구비하여, 졸음감지와 경고가 얼굴을 통해 이루어지고 졸음초기상태부터 경고하도록 한 것을 특징으로 하는 다 센서 기반의 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치.
A drowsiness driving prevention device comprising a dementia detection / alarming means and a central processing means integrated with each other,
EEG, safety (EOG), EMG (Electroencephalogram) of the eye area, eye area image, and head tilt signal are directly detected by eyes and face area Detecting means for detecting each of the detected signals and preprocessing the detected signals according to a signal processing standard;
And an average value calculating unit for calculating an average value for comparing the sleepiness of each signal calculated by converting the detection signals detected by the sensing unit into digital signals and arithmetically averaging the signals per unit time in a time series sequential manner, A drowsy state Dc and a drowsy state Dd in accordance with the state of drowsiness and generates a selective control signal in accordance with the determination result, Way;
An alarm means formed integrally with the sensing means for receiving an optional control signal according to each drowsiness judgment result from the central processing means and generating an alarm sound having a gradually increasing intensity; And
Vehicle control means for receiving an optional control signal according to each drowsiness determination result from the central processing means and controlling the flicker signal, the internal ventilation, and the deceleration of the vehicle step by step;
Wherein the drowsiness detection and warning is performed through the face and the drowsiness is alerted from an initial state of drowsiness, wherein the drowsiness detection and warning means and the central processing means are integrated.
제1항에 있어서,
a) 상기 감지수단은, a1) 얼굴의 양 측두부와 전두부에 밀착되어 EEG신호를 검출하는 뇌파감지기, 눈 일측면의 안륜근에 밀착되어 EMG신호를 검출하는 EMG감지기, 눈 영역에서 그레이 레벨 이미지신호를 검출하는 눈영상감지기, 및 머리 기울기신호를 검출하는 기울기감지기로 구성된 졸음감지장치 및, a2) 상기 EEG신호를 증폭, 필터링하고 EEG신호에 포함된 EOG신호를 ICA에 의해 독립성분으로 추출하여 이들 신호의 검출 값을 산출하는 뇌파성분처리부, 상기 EMG신호를 증폭, 필터링하여 검출 값을 산출하는 EMG신호처리부, 상기 그레이 레벨 이미지신호를 증폭, 필터링하고 수직 투영 히스토그램을 이용한 LBP에 의해 이미지 픽셀 누적 값을 연산하여 눈 개안율에 따른 각각의 특징 값을 산출하는 눈영상처리부, 및 상기 기울기신호 값을 산출하는 기울기처리부로 구성된 신호전처리장치를 구비하고;
b) 상기 중앙처리수단은, b1) 상기 신호 전처리장치내의 각 처리부로부터 수신되는 산출 값들을 2진화 BCD 데이터 값으로 변환하는 2진화장치, 및 b2) 상기 2진화 장치로부터 수신되는 각각의 데이터 값을 시계열방식으로 처리하는 DMA제어기로 구성된 디지털 신호처리부, b3) 상기 디지털 신호처리부로부터 처리된 각 감지기에 대한 단위시간당 시계열 평균값과 상기 졸음판정용 기준값을 저장하는 메모리부, b4) 상기 메모리내에 저장된 상기 시계열 평균값을 LDA를 이용한 최적화 분석을 통해 단위시간당 순차데이터로 산술 평균하여 각각의 졸음비교용 특정데이터 값들을 구한 후, 이들 값을 상기 메모리부내에 저장된 졸음판정용 기준값과 비교하여 졸음의 상태를 판정하는 연산제어부, 및 b5) 상기 연산제어부의 판정결과에 따라 선택적인 제어신호를 발생하는 제1, 제2 및 제3신호발생부로 구성된 제어신호발생부를 구비하며;
상기 경보수단은, 상기 졸음 상태에 따른 선택적인 제어신호를 수신하여 경보음의 세기가 조절되는 청각 및 촉각경보기로 구성되며;
d) 차량제어수단은, d1) 상기 제어신호를 수신하여 차량을 제어하는 차량제어부; 및 d2) 상기 차량제어부에 제1신호발생부의 제어신호가 수신되면 작동하는 환기장치, 제2신호발생부의 제어신호가 수신되면 작동하는 비상점멸등, 그리고 제3신호발생부의 제어신호가 수신되면 차속을 단계적으로 감속시키는 차량감속기를 구비하는 것을 특징으로 하는 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치.
The method according to claim 1,
(a1) an EEG detector for detecting an EEG signal in close contact with both temporal and frontal parts of the face, an EMG sensor for detecting an EMG signal in close contact with an eyeball on one side of the eye, a gray level image signal And a slope detector for detecting a head tilt signal, and a2) amplifying and filtering the EEG signal, extracting an EOG signal included in the EEG signal as an independent component by ICA, An EMG signal processing unit for calculating a detection value by amplifying and filtering the EMG signal, an amplifying unit for amplifying and filtering the gray level image signal, and an image pixel accumulation value by an LBP using a vertical projection histogram An eye image processing unit for calculating each feature value according to the eye opening ratio, and a tilt processing unit for calculating the tilt signal value A signal preprocessing device configured;
b) the central processing means comprises: b1) a binarization apparatus for converting the calculated values received from each processing section in the signal preprocessing apparatus into binarized BCD data values, and b2) B3) a memory unit for storing a time series average value per unit time for each sensor processed by the digital signal processing unit and the drowsiness judgment reference value, b4) a memory unit for storing the time series average value and the drowsiness judgment reference value, The average values are arithmetically averaged by sequential data per unit time through optimization analysis using LDA to obtain respective data values for comparison of drowsiness comparison and the drowsiness state is determined by comparing these values with the drowsiness reference value stored in the memory And b5) generating a selective control signal according to the determination result of the operation control unit And it is provided with first, second and third signal generating portion configured control signal generating unit;
Wherein the alarm means comprises an auditory and tactile alarm for receiving an optional control signal according to the drowsy state and controlling the intensity of the alarm sound;
d) the vehicle control means comprises: d1) a vehicle control portion for receiving the control signal and controlling the vehicle; And d2) a ventilator which operates when the control signal of the first signal generator is received by the vehicle controller, an emergency flasher which operates when a control signal of the second signal generator is received, Wherein the drowsiness detection and alarm means and the central processing means are integrally provided.
제1 또는 제2항에 있어서,
상기 감지수단, 중앙처리수단 및 경보수단은, 내측에 길이 방향으로 홈이 각각 형성된 한 쌍의 구성부재와 이들 부재를 일체로 연결하는 신축성 연결부재에 구성하여, 상기 홈을 안경의 다리에 의해 얼굴에 착용 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 다 센서 기반의 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치.
The method according to claim 1 or 2,
The detecting means, the central processing means, and the alarm means may be constituted by a pair of constituent members each having a groove formed therein in the longitudinal direction thereof and a flexible connecting member integrally connecting the members, Wherein the drowsiness detection and alarm means and the central processing means are integrated with each other.
제3항에 있어서,
상기 감지수단의 뇌파감지기는 상기 한 쌍의 구성부재의 내측과 상기 연결부재의 내측에서 얼굴의 양 측두부와 전두부에 밀착되도록 설치된 4개의 뇌파전극으로 구성되고, EMG감지기는 상기 한 쌍의 구성부재의 어느 한쪽의 내측에서 눈 일측면의 안륜근에 밀착되도록 설치된 1개의 EMG전극으로 구성되며, 눈영상감지기는 상기 한 쌍의 구성부재 중 어느 하나의 내측에 눈 일측면을 향하도록 설치된 카메라로 구성되고, 그리고 기울기감지기는 상기 한 쌍의 구성부재의 어느 하나에 내장된 자이로센서로 구성되며;
상기 경보수단의 청각 및 촉각경보기는 상기 한 쌍의 구성부재의 어느 하나에 내장되는 것을 특징으로 하는 다 센서 기반의 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치.
The method of claim 3,
Wherein the EEG sensor is composed of four EEG electrodes installed so as to be in close contact with the inner side of the pair of constituent members and the inner side of the connecting member with both the front and back of the face and the EMG sensor comprises the pair of constituent members And an EMG electrode provided so as to be in close contact with the eyeball side of the eye on one side of the eye, and the eye image sensor is constituted by a camera installed on the inside of one of the pair of the members so as to face one side of the eye, And the tilt sensor is constituted by a gyro sensor embedded in one of the pair of constituent members;
Wherein the auditory and tactile alarms of the alarm means are embedded in any one of the pair of constituent members, wherein the dazzle detection / alarm means and the central processing means are integrated.
제4항에 있어서,
상기 제어신호발생부에서 상기 차량제어수단으로 출력되는 제어신호의 전달수단은 적외선(IR) 송수신기, 근거리통신용 블루투스(Bluetooth) 또는 지그비(ZigBee) 모듈, 또는 차량내부에서 서로 연결한 유선수단 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다 센서 기반의 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치.
5. The method of claim 4,
The transmission means of the control signal output from the control signal generating means to the vehicle control means may be any one of an infrared (IR) transceiver, a Bluetooth for short range communication or a ZigBee module, Wherein the drowsiness detection and alarm means and the central processing means are integrated with each other.
다 센서 기반의 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치의 제어방법에 있어서,
감지수단으로부터 검출된 각각의 EEG, EOG, EMG, 눈 이미지 및 머리 기울기 신호에 대해, 졸음의 상태에 따라 각성상태(Da), 졸음초기상태(Db), 졸음진입상태(Dc) 및 졸음상태(Dd)별로 각각의 졸음판정용 EEG, EOG, EMG, 눈 영상 및 머리 기울기의 기준값(Vef, Vof, Vmf, Vif 및 Vwf)을 설정하는 단계(S1);
상기 EEG, EOG, EMG, 이미지 및 기울기 신호로부터의 시계열 평균값을 상기 중앙처리수단에 의해 LDA를 이용한 최적화 분석을 통해 단위시간당 순차데이터로 산술 평균하여 각각의 졸음비교용 특정데이터 값들을 구하고, 상기 EEG, EOG, EMG 및 이미지 신호의 특정 데이터 값을 대응하는 상기 졸음판정용 기준값(Vef, Vof, Vmf 및 Vif)과 비교하여, EEG, EOG 및 EMG 신호의 비교결과가 졸음초기상태(Db)의 기준값(Vef, Vof 및 Vmf)내에 있는지 순서적으로 판단한 다음, 이미지신호의 비교 결과가 졸음초기상태(Db)의 기준값(Vif)내에 있는 경우, 졸음초기상태(Db)로 최종 판정하여 상기 경보수단에 의해 일정 간격으로 낮은 레벨의 1차 경보음을 발생시키고 차량을 환기시키는 단계(S2);
상기 단계S2에서 정상으로 회복된 경우 졸음초기상태 검출동작을 다시 시작하며, 졸음초기상태가 그대로 유지되면 상기 EOG신호에 대해 다시 비교하여 졸음진입상태(Dc)의 기준값(Vof)내에 있는지 판단한 다음, 상기 이미지신호에 대해 다시 비교하여 졸음진입상태(Dc)의 기준값(Vif)내에 있는 경우, 졸음진입상태(Dc)로 최종 판정하여 일정 간격으로 중간 레벨의 2차 경보음을 발생시키고 후속 차량에게 주의 점멸 신호를 발생시키는 단계(S3); 및
상기 단계S3에서 정상으로 회복된 경우 졸음초기상태의 검출동작을 다시 시작하며, 졸음진입상태가 아직 유지되면 상기 이미지신호에 대해 다시 비교하여 졸음상태(Dd)의 기준값(Vif)내에 있는지 판단한 다음, 상기 중앙처리수단에 의해 산출된 상기 기울기 신호에 대한 졸음비교용 특정데이터 값을 상기 졸음판정용 기울기 기준값(Vwf)과 비교한 결과가 졸음상태(Dd)의 기준값(Vwf)내에 있는 경우, 졸음상태(Dd)로 최종 판정하여 높은 레벨의 3차 경보음을 발생시키고 차량을 단계적으로 감속시키는 단계(S4);
로 이루어져, 졸음초기상태부터 단계적으로 졸음 검출과 경고가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 다 센서 기반의 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치의 제어방법.
A method for controlling a drowsiness driving preventive device comprising a sensor-based drowsiness detection / alarm unit and a central processing unit,
(Db), drowsiness state (Dc), and drowsiness state (Dc) of the EEG, EOG, eye image and head tilt signal detected from the sensing means, (S1) of setting reference values (Vef, Vof, Vmf, Vif, and Vwf) of EEG, EOG, EMG, eye image,
Time series average values from the EEG, EOG, EMG, image, and tilt signals are arithmetically averaged by sequential data per unit time through optimization analysis using LDA by the central processing means to obtain respective drowsiness comparison specific data values, EOG, EMG and the image signal are compared with the corresponding drowsiness determination reference values Vef, Vof, Vmf and Vif to determine whether the comparison result of the EEG, EOG and EMG signals corresponds to the reference value of the drowsiness initial state Db (Vf, Vof and Vmf), and if the comparison result of the image signal is within the reference value Vif of the drowsy initial state (Db), it is finally determined to be the drowsy initial state (Db) Generating a low-level primary alarm sound at a predetermined interval and ventilating the vehicle (S2);
If the initial state of the drowsiness state is maintained, the EOG signal is compared again to determine whether it is within the reference value Vof of the drowsy state Dc, If it is within the reference value Vif of the drowsy entry state (Dc), it is determined again in the drowsy entry state (Dc) to generate a secondary alarm sound at an intermediate level at a predetermined interval, Generating a flashing signal (S3); And
If the drowsiness state is still maintained, it is determined whether the drowsiness state is within the reference value Vif of the drowsy state Dd. If the drowsiness state is still maintained, When the result of comparing the drowsiness comparison specific data value of the tilt signal calculated by the central processing means with the drowsiness determination slope reference value (Vwf) is within the reference value (Vwf) of the drowsy state (Dd) (S4) of gradually decelerating the vehicle by generating a tertiary alarm sound of a high level and finally deciding the vehicle with the vehicle speed (Dd);
Wherein the drowsiness detecting and warning means and the central processing means are integrally provided, wherein the drowsiness detection and warning is performed step by step from the initial state of drowsiness.
제6항에 있어서,
상기 단계(S2)에서, 상기 EEG, EOG, EMG 및 상기 이미지신호의 비교 결과가 아직 각성상태(Da)에 있는 경우, 각 신호에 대한 비교 동작을 다시 반복하고;
상기 단계(S3)에서, 상기 EOG신호와 이미지신호의 비교 결과가 아직 졸음초기상태(Db)에 있는 경우, 각 신호에 대한 비교 동작을 다시 반복하며;
상기 단계(S4)에서, 상기 이미지신호와 기울기신호에의 비교 결과가 아직 졸음진입상태(Dc)에 있는 경우, 각 신호에 대한 비교 동작을 다시 반복하는 것을 특징으로 하는 다 센서 기반의 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치의 제어방법.
The method according to claim 6,
If the comparison result of the EEG, the EOG, the EMG and the image signal is still in the awake state (Da) in the step (S2), the comparison operation for each signal is repeated again;
If the result of the comparison between the EOG signal and the image signal is still in the drowsy initial state (Db) in the step S3, the comparison operation for each signal is repeated again;
Wherein when the result of the comparison with the image signal and the tilt signal is in the drowsy entry state (Dc) in the step (S4), the comparison operation for each signal is repeated again. Wherein the alarm means and the central processing means are integrated.
제6 또는 제7항에 있어서,
상기 각성상태(Da) 및 졸음초기상태(Db)에 대한 EEG 기준값(Vef)은, 단위시간당 평균 EEG의 베타파 주파수 대역이 13≤Vef 및 알파파의 시작 대역인 Vef≤12 범위이고;
상기 각성상태(Da), 졸음초기상태(Db) 및 졸음진입상태(Dc)에 대한 EOG 및 EMG 기준값(Vof)은, 단위시간당 EOG신호의 눈 깜박임 평균횟수가 각각 5≤(Vof 및 Vmf)≤18), 19≤(Vof 및 Vmf)≤45 및 (Vof 및 Vmf)≤4 범위로 서로 동일하며
상기 각성상태(Da), 졸음초기상태(Db), 졸음진입상태(Dc) 및 졸음상태(Dd)에 대한 눈 영상 기준값(Vif)은, 단위시간당 평균 눈의 개안율이 70≤Vif, 50≤Vif<70, 20≤Vif<50 및 Vif<20인 범위이며; 그리고
상기 졸음상태(Dd)의 졸음판정용 머리 기울기 기준값(Vwf)은 단위시간당 평균 기울기 각도가 15≤Vwf 범위인 것을 특징으로 하는 다 센서 기반의 졸음감지ㆍ경보수단 및 중앙처리수단이 일체로 구성된 졸음운전 방지장치의 제어방법.
The method according to claim 6 or 7,
The EEG reference value Vef for the arousal state Da and the drowsy initial state Db is in the range of 13? Vef of the beta wave frequency band of the average EEG per unit time and Vef? 12 of the start band of the alpha wave;
The EOG and EMG reference values Vof for the arousal state Da, the drowsiness initial state Db and the drowsy entry state Dc are set such that the average eye blinking times of the EOG signals per unit time are 5? Vof and Vmf? 18), 19? (Vof and Vmf)? 45, and (Vof and Vmf)? 4,
The eye image reference value Vif for the arousal state Da, the drowsy initial state Db, the drowsy state Dc and the drowsy state Dd is set such that the average eye opening rate per unit time is 70? Vif, 50? Vif < 70, 20 < Vif < 50 and Vif &lt; And
Wherein the drowsiness judgment reference head slope reference value (Vwf) of the drowsy state (Dd) has an average slope angle per unit time in the range of 15? Vwf, wherein the drowsiness detection and alarm means based on the multi sensor and the central processing means A method of controlling an operation preventing device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210079604A (en) * 2019-12-20 2021-06-30 박정현 Glasses unit for improving concentration of driver
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IL285071A (en) * 2021-07-22 2023-01-01 Eyefree Assisting Communication Ltd System and method for monitoring sedation level of a patient based on eye and brain activity tracking
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