(57)【要約】【課題】  ドライバ頭部状態検出の欠測時にもドライバ頭部状態を適切に推測し得るドライバ姿勢検出装置を提供する。【解決手段】  ドライバ姿勢検出装置において、車内カメラ１からの画像に基づいてドライバ頭部状態の計測値を算出するドライバ頭部状態算出部１１と、ドライバ頭部状態の計測値を算出不能なときにドライバ頭部状態を推定するドライバ頭部状態推定部１２と、ドライバ頭部状態の算出値又は推定値に基づいてドライバ異常発生の判定を行う異常判定部１３を備える。ドライバ頭部状態推定部１２は、ドライバ頭部状態が算出不能になってから復帰予測時間Ｔ経過後に算出不能となる直前の算出値と等しい仮定頭部状態値に復帰すると仮定して、算出不能となる直前の２つの算出点Ｃ３、Ｃ４と復帰予測点Ｒ１の３点を用いた補間により、ドライバ頭部状態の推測点Ｅ１を求め、ドライバ頭部状態の推定値を算出する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備えられるドライバ姿勢検出装置において、
ドライバの画像を撮影する撮影部と、
前記撮影部により撮影された画像に基づいて、前記ドライバの頭部の位置及び／又は姿勢であるドライバ頭部状態の計測値を算出する頭部状態算出部と、
前記頭部状態算出部によりドライバ頭部状態の計測値を算出不能な場合に、ドライバ頭部状態の計測値が算出不能となる直前のドライバ頭部状態の計測値の算出値を、ドライバ頭部状態の計測値が算出不能となった時点から所定の復帰予測時間が経過した時点における予測値である仮定頭部状態値に設定し、前記ドライバの頭部状態が算出不能となるよりも以前におけるドライバ頭部状態の算出値と前記仮定頭部状態値を用いて、前記頭部状態算出部により算出不能な期間におけるドライバ頭部状態を推定する頭部状態推定部と
を備えたドライバ姿勢検出装置。
【請求項２】
請求項1に記載のドライバ姿勢検出装置において、
前記頭部状態推定部は、前記ドライバ頭部状態が算出不能となる直前の２回分のドライバ頭部状態の計測値の算出値と前記仮定頭部状態値とを用いた補間により、前記ドライバ頭部状態を推定するドライバ姿勢検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項に記載のドライバ姿勢検出装置において、
前記ドライバ頭部状態が算出不能である時間が長くなるのにしたがって、前記復帰予測時間を延長するドライバ姿勢検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のドライバ姿勢検出装置において、
前記ドライバ頭部状態算出部による算出値又は前記ドライバ頭部状態推定部による推定値を用いてドライバの姿勢の異常を判定する異常判定部を備えたドライバ姿勢検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に備えられるドライバ姿勢検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両の運転においては、走行中におけるドライバの体調の急変による交通事故が相次いでいる。統計によると、日本の自動車事故件数の約一割（事業用車両の場合は三割）は運転手の体調変化に起因している。このようなドライバの体調の急変（内因性疾患等）に起因する交通事故の分析においては、事故直前のドライバ状態に、筋緊張の喪失による頭部姿勢の崩れや、前を向いて運転できない姿勢の崩れが見出されており、これらがドライバに異常が生じたことのサインであると推察されている。
【０００３】
このようなドライバ異常の判定には、ドライバの姿勢検出が不可欠であるが、近年の撮像手段の高機能化・数値演算処理装置の高速化に伴って、高度な画像処理機能を安価に利用可能となったことから、ドライバを撮影した画像の認識処理を実時間で行うことにより、ドライバ画像からドライバ状態を的確に認識することが可能となり、これに基づく高精度のドライバ異常状態の判定を行うことができるようになってきている。そこで、近年、車両内に取り付けたカメラやセンサーを用いてドライバの姿勢を検出し、ドライバの姿勢からドライバの異常を検出する各種技術が提案されてきている。
【０００４】
例えば、特許文献１（特開２０１７−７７８１７号公報）には、車両の運転者の頭部位置の基準範囲を設定し、画像取得部により取得された運転者の画像において、頭部位置が所定の基準範囲に入っていない場合に異常状態との判定を行う発明が提案されている。また、特許文献２（特開２０１７−２０６１７３号公報）には、撮像部により撮影された運転者の画像において、車両の運転者の前傾姿勢の角度が所定の閾値角度を越えた場合に異常状態と判定する発明が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−７７８１７号公報
【特許文献２】特開２０１７−２０６１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような技術に用いられるドライバの画像を取得するための車内カメラには、車内での取り付け場所が制限される等の理由から、その撮影範囲に制約が存在している。このため、ドライバが姿勢を大きく動かした場合等には、姿勢判定に必要なドライバの頭部が車内カメラの撮影範囲から外れてしまい、姿勢検出に欠測が生じてしまうことがある。
【０００７】
図５には、従来のドライバ姿勢検出装置による検出結果例を示している。図において、上段のグラフにはドライバの頭部（顔）の上下角度の検出値が、下段のグラフにはドライバの頭部（顔）の前後位置が、それぞれ示されている。図から分かるように、各検出結果には、欠測部分（グラフの途切れた部分）が生じてしまっている。ドライバの状態の検出にこのような欠測が生じてしまうと、その間はリアルタイムでの異常判定を行うことができず、異常判定の精度が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、ドライバ頭部状態検出の欠測時にもドライバ頭部状態を適切に推測し得るドライバ姿勢検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明にあっては、次のような解決方法を採択している。すなわち、請求項１に記載のように、車両に備えられるドライバ姿勢検出装置において、ドライバの画像を撮影する撮影部と、前記撮影部により撮影された画像に基づいて、前記ドライバの頭部の位置及び／又は姿勢であるドライバ頭部状態の計測値を算出する頭部状態算出部と、前記頭部状態算出部によりドライバ頭部状態の計測値を算出不能な場合に、ドライバ頭部状態の計測値が算出不能となる直前のドライバ頭部状態の計測値の算出値を、ドライバ頭部状態が算出不能となった時点から所定の復帰予測時間が経過した時点における予測値である仮定頭部状態値に設定し、前記ドライバの頭部状態が算出不能となるよりも以前におけるドライバ頭部状態の算出値と前記仮定頭部状態値を用いて、前記頭部状態算出部により算出不能な期間におけるドライバ頭部状態を推定する頭部状態推定部とを備えた。
【００１０】
上記解決手法によれば、ドライバ頭部状態算出部によるドライバ頭部状態の計測値の算出（検出）が不能である期間（欠測時間）においても、ドライバ頭部状態推定部によりドライバ頭部状態が適切に推定できるので、ドライバ頭部状態を用いた処理（例えば異常判定）をリアルタイムで継続して実行できる。また、ドライバ頭部状態の推定においては、ドライバ頭部状態が復帰予測時間経過後に仮定頭部状態値に戻ることを仮定した推定を行うので、推定値が発散してしまうことはなく、適切な推定値を得ることができる。
【００１１】
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載の通りである。すなわち、前記頭部状態推定部は、前記ドライバ頭部状態が算出不能となる直前の２回分のドライバ頭部状態の計測値の算出値と前記仮定頭部状態値とを用いた補間により、前記ドライバ頭部状態を推定する（請求項２対応）。この場合、頭部状態の推定値を求めるための補間を高精度で行うことができる。
【００１２】
前記ドライバ頭部状態が算出不能である時間が長くなるのにしたがって、前記復帰予測時間を延長する（請求項３対応）。この場合、ドライバ頭部状態の欠測時間が長くなっても、適切なドライバ頭部状態の推定を行える。
【００１３】
前記ドライバ頭部状態算出部による算出値又は前記ドライバ頭部状態推定部による推定値を用いてドライバの姿勢の異常を判定する異常判定部を備えている（請求項４対応）。この場合、ドライバ頭部状態の欠測中であっても、ドライバ頭部状態の推定値に基づいて異常判定を行えるので、ドライバ頭部状態の検出の復帰を待つことなく、リアルタイムでドライバ異常を適切に判定できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ドライバ頭部状態が検出できない期間においても、ドライバ頭部状態を適切に推測できるので、ドライバ姿勢に基づくドライバ異常検出をリアルタイムで的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の制御系の一例を示すブロック構成図。
【図２】本発明のドライバ姿勢検出の概略を説明するための図。
【図３】本発明の制御の一例を示すフローチャート。
【図４】本発明を適用したドライバ姿勢検出における測定結果を示す図。
【図５】従来のドライバ姿勢検出における検出結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
図１には、本発明のドライバ姿勢検出装置の制御系の一例をブロック構成図で示す。図示されるように、ドライバ姿勢検出装置は、車内カメラ１とコントローラＵを備えている。車内カメラ１は、車室内におけるドライバを撮影可能な撮影手段であり、頭部（顔）を含むドライバの様子（例えばドライバの上半身）を撮影して、撮影された画像をコントローラＵに送信する。
【００１８】
コントローラＵは、マイクロコンピュータを利用して構成された制御装置であり、処理手段（プログラム）として、頭部状態算出部１１と、頭部状態推定部１２と、異常判定部１３とを備えている。
【００１９】
頭部状態算出部１１は、車内カメラ１から取得したドライバの画像情報を解析することにより、ドライバ頭部状態（具体的には、ドライバの頭部の位置及び姿勢（角度））の計測値を算出する。具体的なドライバ頭部状態には、例えば、ドライバの頭部（顔）の上下角度、ドライバの頭部（顔）の前後位置等が含まれる（図４参照）。頭部状態算出部１１によるドライバ頭部状態の計測値の算出は、所定の算出間隔で繰り返される。
【００２０】
頭部状態推定部１２は、頭部状態算出部１１によりドライバ頭部状態が算出できないとき（例えばドライバの頭部が車内カメラ１の撮影可能な範囲からはみ出してしまっている場合等、車内カメラ１からの画像情報においてドライバの頭部が認識できなくなったとき）に、ドライバ頭部状態の推定値を算出する。頭部状態推定部１２による推定値の計算の詳細は、図２とともに後述する。
【００２１】
異常判定部１３は、頭部状態算出部１２により算出されたドライバ頭部状態の算出値又は頭部状態推定部１３により推定されたドライバ頭部状態の推定値に基づいて、ドライバの姿勢に異常が発生したか否かの判定を行う。具体的には、ドライバ頭部状態の算出値又は推定値が所定の閾値（異常判定値）を超えた状態が、所定の異常判定時間を超えて継続した場合に、ドライバの姿勢に異常（体調変化による姿勢の崩れ等）が発生したとの判定を行う。
【００２２】
次に、図２にしたがって、頭部状態推定部１２によるドライバ頭部状態の推定の詳細を説明する。図２は、各算出時点又は推定時点におけるドライバ頭部状態の算出値（計測値）又は推定値をプロットしたグラフである。図２のグラフにおいて、点（プロット）Ｃ１〜Ｃ４は、頭部状態算出部１１によるドライバ頭部状態の算出を示しており、点Ｃ４における算出（検出）を最後に、ドライバ頭部状態の算出が不能となった状態が示されている。
【００２３】
このようにドライバ頭部状態が算出不能となると、ドライバ状態推定部１２は、まず、ドライバ頭部状態が算出不能となる直前の算出値（すなわち、点Ｃ４におけるドライバ頭部状態の検出値）を仮定頭部状態値（検出再開予測値）Ｘに設定し、ドライバ頭部状態が復帰不能となる直前の計測時（点Ｃ４の時点）から所定の復帰予測時間Ｔ経過後に、ドライバ頭部状態が仮定頭部状態値Ｘに復帰すると仮定する。すなわち、何らかの理由で、ドライバ頭部状態（頭部の位置、姿勢）が急変したものの、所定の復帰予測時間Ｔ経過後には、元の状態に戻ってくると仮定（予測）する。図２には、復帰が仮定されたグラフ上の地点を復帰予測点Ｒ１で示している。
【００２４】
続いて、ドライバ頭部状態が算出不能となる直前の２つの算出点Ｃ３、Ｃ４と、復帰予測点Ｒ１の３点を用いて、点Ｃ４から点Ｒ１に至る区間のドライバ頭部状態の値を、２次の最小二乗法を用いて補間する。そして、点Ｃ４から所定の検出間隔ｔ経過後のドライバ頭部状態の推定値を、補間された曲線Ｖ１上の推定点Ｅ１における値として求める。
【００２５】
ドライバ頭部状態が算出不能な状態がさらに続いた場合には、当初の復帰予測時間Ｔを算出不能な状態の継続時間だけ長くしていく。すなわち、ドライバ頭部状態が算出不能な状態で、次回の検出タイミングが到来した場合には、復帰予測時間Ｔを検出間隔ｔずつ長くしていき、延長された復帰予測時間（Ｔ＋ｔ、Ｔ＋２ｔ、Ｔ＋３ｔ、…）経過後の復帰予測点（Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、…）に仮定頭部状態値Ｘでの復帰がなされると仮定して、算出点Ｃ３、Ｃ４と復帰予測点の３点を用いた補間を繰り返す。図には、復帰予測点Ｒ１〜Ｒ５を用いて、５つの推定点Ｅ１〜Ｅ５（補間された曲線Ｖ１〜Ｖ５）を求め、ドライバ頭部状態の推定値を求める場合を示している。なお、ドライバの姿勢が戻り、ドライバ頭部状態の算出が再び可能となれば、算出点Ｃ５〜Ｃ７に示すように、ドライバ頭部状態の算出が再開される。
【００２６】
このように本例によれば、２次の最小二乗法のパラメータ決定に必要な３点として、ドライバ頭部状態が検出不能となる直前の２つの検出点（Ｃ３、Ｃ４）と復帰予測点（Ｒ１〜Ｒ５）の３点を用いることにより、ドライバ頭部状態の推定値を求めているので、高精度の補間を行うことができ、適切な推定値を求めることができる。また、上に凸の曲線（Ｖ１〜Ｖ５）での外挿がなされるので、ドライブ頭部状態を検出不能な状態が続いたとしても、外挿値が発散してしまうことはない（例えば、復帰予測点を用いない外挿では、必ずしも上に凸の曲線が得られず、外挿値が発散してしまう）。なお、このような推定の計算の精度を向上させる前処理として、有効値区間に１次の最小二乗法を行うと、より好適な結果を得ることができる。
【００２７】
次に、図３のフローチャートにしたがって、本発明における制御の一例を説明する。ステップＳ１においては、車内カメラ１からドライバ画像を取得する。続くステップＳ２においては、取得されたドライバ画像からドライバ頭部状態を算出可能であるか否かの判定がなされる。ドライバ頭部状態を算出可能であれば、ステップＳ３に進み、ドライバ頭部状態を算出し、続くステップＳ７において、ドライブ頭部状態の算出値に基づく異常判定を行って、一巡の処理を終了する。
【００２８】
ステップＳ２において、ドライバ頭部状態が算出不能と判定された場合には、ステップＳ４に進み、復帰予測時間を設定する。なお、算出不能の状態が継続している場合には、復帰予測時間は、継続分だけ延長される。
【００２９】
ステップＳ５においては、ドライバ頭部状態が算出不能となる直前の算出値を仮定頭部状態値に設定する。ステップＳ６においては、ドライバ頭部状態が算出不能となる直前の２つの算出値と仮定頭部状態値を用いた補間により、ドライバ頭部状態の推定値を算出し、続くステップＳ７において、ドライバ頭部状態の推定値に基づく異常判定を行って、一巡の処理を終了する。
【００３０】
図４には、本発明を用いたドライバ頭部状態の検出結果の一例を示す。図において、上段のグラフはドライバの頭部（顔）の上下角度の検出値を、下段のグラフはドライバの頭部（顔）の前後位置を、それぞれ示している。図示されるように、各検出結果において、従来の検出結果（図５）における欠測部分は、推定値（破線で示す）によって適切に（発散することなく）補われている。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲において適宜の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、２次の最小二乗法を用いた補間を行ったが、補間の手法は最小二乗法に限られず、他の手法を用いることもかのうである
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、自動車等の車両におけるドライバ姿勢に基づくドライバ異常検出のために利用できる。
【符号の説明】
【００３３】
Ｕ  コントローラ
１  カメラ本体
１１  ドライバ頭部状態算出部
１２  ドライバ頭部状態推定部
１３  異常判定部
Ｃ１〜Ｃ７  ドライバ頭部状態の算出（検出）点
Ｒ１〜Ｒ５  復帰予測点
Ｅ１〜Ｅ５  ドライバ頭部状態の推測点
Ｔ  復帰予測時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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