(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用車を運転中の運転者の作業負荷を推定する運転負荷推定方法であって、
予め設定された所定の判定期間内において、前記運転者の顔が車両の前方を向く前方視認の開始及び終了を前方視認発生検出手段が検出する前方視認発生検出ステップと、
前記前方視認発生検出ステップで前方視認の開始を検出してからその終了を検出するまでの前方視認持続時間を、発生する前方視認のそれぞれについて前方視認時間計時手段が計時する前方視認時間計時ステップと、
前記前方視認発生検出ステップで検出された前方視認の総発生回数と、前記前方視認時間計時ステップで計時された前方視認持続時間とに基づいて、前記運転者の運転中の作業負荷を運転負荷推定手段が推定する運転負荷推定ステップと、を備え、
前記運転負荷推定ステップでは、前記運転負荷推定手段が、前記前方視認の総発生回数のうち前記前方視認の持続時間が短い短時間前方視認の発生度数と前記前方視認の持続時間が長い長時間前方視認の発生度数との関係に基づいて前記運転者の運転中の作業負荷が高いか否かを推定する
ことを特徴とする運転負荷推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の運転負荷推定方法であって、
前記運転負荷推定ステップでは、前記運転負荷推定手段が、前記前方視認の総発生回数に対する前記短時間前方視認の発生回数の割合に応じて変動する短時間視認発生頻度判定値を、前記前方視認の総発生回数と前記前方視認時間計時ステップで計時された前方視認持続時間とに基づいて算出し、算出した短時間視認発生頻度判定値を所定の閾値と比較することによって前記運転者の運転中の作業負荷を推定する
ことを特徴とする運転負荷推定方法。
【請求項３】
商用車を運転中の運転者の作業負荷を推定する運転負荷推定方法であって、
予め設定された所定の判定期間内において、前記運転者の顔が車両の前方を向く前方視認の開始及び終了を前方視認発生検出手段が検出する前方視認発生検出ステップと、
前記前方視認発生検出ステップで検出された前方視認の総発生回数に基づいて、前記運転者の運転中の作業負荷を運転負荷推定手段が推定する運転負荷推定ステップと、を備え、
前記運転負荷推定ステップでは、前記運転負荷推定手段が、前記前方視認の総発生回数が第１の所定回数未満である場合には前記運転者の運転中の作業負荷が過度に低いと推定し、前記前方視認の総発生回数が前記第１の所定回数よりも多い第２の所定回数以上である場合には前記運転者の運転中の作業負荷が過度に高いと推定する
ことを特徴とする運転負荷推定方法。
【請求項４】
商用車を運転中の運転者の作業負荷を推定する運転負荷推定システムであって、
前記運転者の顔が車両の前方を向く前方視認の開始及び終了を検出する前方視認発生検出手段と、
前記前方視認発生検出手段が前方視認の開始を検出してからその終了を検出するまでの前方視認持続時間を、発生する前方視認のそれぞれについて計時する前方視認時間計時手段と、
予め設定された所定の判定期間内に前記前方視認発生検出手段が検出した前方視認の総発生回数と、前記判定期間内に前記前方視認時間計時手段が計時した前方視認持続時間とに基づいて、前記運転者の運転中の作業負荷を推定する運転負荷推定手段と、を備え、
前記運転負荷推定手段は、前記前方視認の総発生回数のうち前記前方視認の持続時間が短い短時間前方視認の発生度数と前記前方視認の持続時間が長い長時間前方視認の発生度数との関係に基づいて前記運転者の運転中の作業負荷が高いか否かを推定する
ことを特徴とする運転負荷推定システム。
【請求項５】
請求項４に記載の運転負荷推定システムであって、
前記運転負荷推定手段は、前記前方視認の総発生回数に対する前記短時間前方視認の発生回数の割合に応じて変動する短時間視認発生頻度判定値を、前記前方視認の総発生回数と前記前方視認時間計時ステップで計時された前方視認持続時間とに基づいて算出し、算出した短時間視認発生頻度判定値を所定の閾値と比較することによって前記運転者の運転中の作業負荷を推定する
ことを特徴とする運転負荷推定システム。
【請求項６】
商用車を運転中の運転者の作業負荷を推定する運転負荷推定システムであって、
前記運転者の顔が車両の前方を向く前方視認の開始及び終了を検出する前方視認発生検出手段と、
予め設定された所定の判定期間内に前記前方視認発生検出手段が検出した前方視認の総発生回数に基づいて、前記運転者の運転中の作業負荷を推定する運転負荷推定手段と、を備え、
前記運転負荷推定手段は、前記前方視認の総発生回数が第１の所定回数未満である場合には前記運転者の運転中の作業負荷が過度に低いと推定し、前記前方視認の総発生回数が前記第１の所定回数よりも多い第２の所定回数以上である場合には前記運転者の運転中の作業負荷が過度に高いと推定する
ことを特徴とする運転負荷推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を運転中の運転者の作業負荷を推定する運転負荷推定方法及び運転負荷推定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を運転中の運転者の作業負荷がどのレベルにあるのかを示す運転負荷情報は、適切な運転を導くためのアドバイスシステム開発や、運転支援システムの作動ロジック生成や、各種情報提供システムの提供情報マネジメントロジック生成などのための有益な情報の一つである。
【０００３】
運転者の運転負荷を推定するため、車両挙動やドライバの車両制御・操作状況、ドライバの顔向きや視線方向などをセンシングして運転負荷を推定する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、車両情報（車速、エンジン回転数、危険回避装置の作動状況）や、環境推定情報（ヘッドランプ、ワイパ、デフロスタ等の状態）や、運転操作制御情報（ウィンカ、ペダル、ハンドル、補機などの操作状況）に基づいて，運転作業負荷を推定する方法及びシステムが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、ドライバの視線を計測し、交差点などの走行位置毎に、安全確認行動が的確に実行されたかを評価し、確認不十分などの場合にはアドバイス情報を提供する装置が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、ドライバの視線配分（注視頻度および注視時間）を１回の運行を通して計測し、合わせて走行位置とその交通状況から判定された危険度との関係から、安全運転状況を診断する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第4139314号公報
【特許文献２】特開2008-262388号公報
【特許文献３】特開2011-278号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のシステムは、シンプルな構成であるが、ドライバの実際の確認行動情報を直接的に取得しないため、運転者の確認行動に起因する運転負荷を的確に推定することが難しい。また、特許文献２や特許文献３の装置では、ドライバの視線や視認行動を直接的に計測するが、注視位置を一定の精度（分解能）で計測することが前提となっているため、コストの上昇を招く。
【０００９】
本発明は、上記実状に鑑み、運転者の確認行動に起因する運転負荷を、簡易及び安価に精度良く推定することが可能な運転負荷推定方法及び運転負荷推定システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様の運転負荷推定方法は、前方視認発生検出ステップと前方視認時間計時ステップと運転負荷推定ステップとを備える。
【００１１】
前方視認発生検出ステップでは、予め設定された所定の判定期間内において、商用車を運転中の運転者の顔が車両の前方を向く前方視認の開始及び終了を前方視認発生検出手段が検出する。前方視認時間計時ステップでは、前方視認発生検出ステップで前方視認の開始を検出してからその終了を検出するまでの前方視認持続時間を、発生する前方視認のそれぞれについて前方視認時間計時手段が計時する。運転負荷推定ステップでは、前方視認発生検出ステップで検出された前方視認の総発生回数と、前方視認時間計時ステップで計時された前方視認持続時間とに基づいて、運転者の運転中の作業負荷を運転負荷推定手段が推定する。運転負荷推定ステップでは、運転負荷推定手段が、前方視認の総発生回数のうち前方視認の持続時間が短い短時間前方視認の発生度数と前方視認の持続時間が長い長時間前方視認の発生度数との関係に基づいて運転者の運転中の作業負荷が高いか否かを推定する。
【００１２】
上記運転負荷推定ステップでは、運転負荷推定手段が、前方視認の総発生回数に対する短時間前方視認の発生回数の割合に応じて変動する短時間視認発生頻度判定値を、前方視認の総発生回数と前方視認時間計時ステップで計時された前方視認持続時間とに基づいて算出し、算出した短時間視認発生頻度判定値を所定の閾値と比較することによって運転者の運転中の作業負荷を推定してもよい。
【００１３】
本発明の第１の態様の運転負荷推定システムは、前方視認発生検出手段と前方視認時間計時手段と運転負荷推定手段とを備える。
【００１４】
前方視認発生検出手段は、商用車を運転中の運転者の顔が車両の前方を向く前方視認の開始及び終了を検出する。前方視認時間計時手段は、前方視認発生検出手段が前方視認の開始を検出してからその終了を検出するまでの前方視認持続時間を、発生する前方視認のそれぞれについて計時する。運転負荷推定手段は、予め設定された所定の判定期間内に前方視認発生検出手段が検出した前方視認の総発生回数と、上記判定期間内に前方視認時間計時手段が計時した前方視認持続時間とに基づいて、運転者の運転中の作業負荷を推定する。運転負荷推定手段は、前方視認の総発生回数のうち前方視認の持続時間が短い短時間前方視認の発生度数と前方視認の持続時間が長い長時間前方視認の発生度数との関係に基づいて運転者の運転中の作業負荷が高いか否かを推定する。
【００１５】
上記運転負荷推定手段は、前方視認の総発生回数に対する短時間前方視認の発生回数の割合に応じて変動する短時間視認発生頻度判定値を、前方視認の総発生回数と前方視認時間計時ステップで計時された前方視認持続時間とに基づいて算出し、算出した短時間視認発生頻度判定値を所定の閾値と比較することによって運転者の運転中の作業負荷を推定してもよい。
【００１６】
本発明の第２の態様の運転負荷推定方法は、前方視認発生検出ステップと運転負荷推定ステップとを備える。
【００１７】
前方視認発生検出ステップでは、予め設定された所定の判定期間内において、商用車を運転中の運転者の顔が車両の前方を向く前方視認の開始及び終了を前方視認発生検出手段が検出する。運転負荷推定ステップでは、前方視認発生検出ステップで検出された前方視認の総発生回数に基づいて、運転者の運転中の作業負荷を運転負荷推定手段が推定する。運転負荷推定ステップでは、運転負荷推定手段が、前方視認の総発生回数が第１の所定回数未満である場合には運転者の運転中の作業負荷が過度に低いと推定し、前方視認の総発生回数が第１の所定回数よりも多い第２の所定回数以上である場合には運転者の運転中の作業負荷が過度に高いと推定する。
【００１８】
本発明の第２の態様の運転負荷推定システムは、前方視認発生検出手段と運転負荷推定手段とを備える。
【００１９】
前方視認発生検出手段は、商用車を運転中の運転者の顔が車両の前方を向く前方視認の開始及び終了を検出する。運転負荷推定手段は、予め設定された所定の判定期間内に前方視認発生検出手段が検出した前方視認の総発生回数に基づいて、運転者の運転中の作業負荷を推定する。運転負荷推定手段は、前方視認の総発生回数が第１の所定回数未満である場合には運転者の運転中の作業負荷が過度に低いと推定し、前方視認の総発生回数が第１の所定回数よりも多い第２の所定回数以上である場合には運転者の運転中の作業負荷が過度に高いと推定する。
【００２０】
上記方法及びシステムでは、運転者の顔の向きのみを検出すればよいので、運転者の注視位置（眼球の位置）を検出する場合のような高い検出精度を必要とせず、簡易及び安価に運転負荷を推定することができる。
【００２１】
また、前方視認という運転者の視認行動を直接的に検出し、その検出結果に基づいて運転負荷を推定するので、運転者の視認行動を間接的に計測する場合に比べて精度良く運転負荷を推定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、運転者の確認行動に起因する運転負荷を、簡易及び安価に精度良く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態の運転負荷推定システムを示すブロック構成図である。
【図２】単位時間内における各前方視認持続時間とその発生割合との関係を示す図である。
【図３】図２の要部を拡大して示す図である。
【図４】本実施形態の前方視認持続時間計測処理を示すフローチャートである。
【図５】図４の前方視認持続時間計測処理によって得られる前向き持続時間の計測データ群の一例を示す図である。
【図６】本実施形態の運転負荷推定処理を示すフローチャートである。
【図７】前方視認データの判定基準の一例を示す図である。
【図８】図６の運転負荷推定処理によって得られる運転負荷の推定結果の一例を示す図である。
【図９】前方視認データの判定基準の他の例を示す図であり、（ａ）は車速情報を追加した場合を、（ｂ）はワイパ情報を追加した場合を、（ｃ）は地図情報を追加した場合をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の運転負荷推定方法及び運転負荷推定システムは、トラック（商用車）の運転者の運転負荷の推定に好適に用いられる。
【００２５】
［トラックの特異性］
トラックの特異性（一般の乗用車との間で生じる運転者の視線行動や運転者がおかれる運転環境の違い）は、下記のとおりである。
（１）運転者は、車室内のルームミラーによって後方を視認することが殆どない（荷室の存在によって後方の視認ができない、積載された荷物によって後方の視認ができない、或いはルームミラーが設けられていないなど）。
（２）サイドミラーが左右に大きく離れて設けられている（乗用車と同様のカメラを車室内に設けても、カメラによって運転者の視線方向や判定ベースとなる顔向き方向を捕捉することができない）。
（３）車両サイズが大きい（車線幅に対して車幅が大きく、車両走行時に横方向への移動に余裕が少ない）。
（４）業務運行している（運転を業務としている）場合が殆どであるため、安全に対する意識が全体的に高い（習慣的に安全確認が励行される傾向がある）。
【００２６】
本発明は、このようなトラックの特異性に着目し、センシングコストをかけず、安価で誤差の少ない方法及びシステムによって、トラックの運転者の視認行動上の特徴に基づいた運転負荷を推定するものである。
【００２７】
［トラックの運転者の実路走行時の視認行動の特徴］
大型トラックの実路走行時の視認行動（被験者（模範的な運転者）２名、運転時間：１０時間程度、視認行動の総回数：１４，５６１回）の特徴をビデオ解析によって調べたところ、以下のことが判明した。
（１）運転者の視線方向は、運転者の顔の向きから、前方、左ミラー、右ミラー、下方（メータ）、及び脇見に大別することができる。ルームミラーによる後方の視認を行うことがなく、左右ミラー（サイドミラー）が離れているので，ミラー確認に顔面も動きを伴わざるを得ないためである。
（２）視線方向の発生頻度は、前方視認が半分を占め、残りは左右ミラー、下方（メータ）となる。前方を中心として、左右ミラー、メータに視線が行き来する（前方視認が起点となり，また終点となる）ためである。
（３）視線時間の構成比では，前方視認が８割と多く、残りの大部分は左右ミラーと下方メータであり、脇見は頻度・時間とも少ない。
（４）視認持続時間は，左右ミラーは０．５秒程度と短く、メータや脇見は２〜３秒までばらつくが、前方視認は１秒未満の短いものと５秒以上の長いものとの両方が含まれている（左右ミラー視認の際の前方経由時は持続時間が短いと考えられる）。
（５）安全確認は、左右ミラーに対して１０回／分（確認時間の合計は９．２秒／分）であり、メータに対して２回／分（確認時間の合計は２．７秒／分）であり、頻繁に行われる（業務運行しているトラックの運転者は、一般の乗用車の運転者に比べて安全意識が高いことに起因すると推測される）。
（６）走行道路の違いなどの運転負荷の高さ（≒安全確認の必要性）によって、視認頻度と持続時間は変化（ほぼ反比例）する。この傾向は、全視認行動、前方視認行動のみとも同じ傾向である（前方と全体との相関は０．９８３と高かった）。
（７）単位時間（５分間）に発生する前方視認の持続時間を全て計測すると、各単位時間内において、平均的に６０回（個）程度の前方視認が発生する（発生回数の範囲は、３０回〜１２０回程度である）。
（８）単位時間（５分間）において、前方視認持続時間が１秒未満である前方視認の発生頻度（前方視認の総発生回数に対する１秒未満の前方視認の発生回数の割合）と、前方視認持続時間が５秒以上である前方視認の発生頻度（前方視認の総発生回数に対する５秒以上の前方視認の発生回数の割合）とは、ともに２５％程度であり、これら２つの発生頻度の差は小さい。
【００２８】
また、上記実路走行時のうち単位時間（５分間）のデータを無作為に抽出し、単位時間内において、前方視認持続時間を所定の時間範囲（１秒間）毎に分類し、各時間範囲に属する前方視認の発生回数をカウントし、各時間範囲における前方視認の発生割合（当該時間範囲に属する前方視認の発生回数／前方視認の総発生回数）を算出し、各時間範囲を代表する前方視認持続時間（０秒を超えて１秒未満の時間範囲を代表する前方視認持続時間を１秒、１秒以上２秒未満の時間範囲を２秒、２秒以上も同様）とその発生割合との関係を調べたところ、図２及び図３に示す結果が得られた。図２及び図３において、「Ａ高速」は、被験者Ａが高速道を走行しているときの値、「Ａ一般１」と「Ａ一般２」とは、被験者Ａが一般道をそれぞれ走行しているときの値、「Ｂ一般」は、被験者Ｂが一般道を走行しているときの値をそれぞれ示す。また、図３は、図２のうち前方視認持続時間が１０秒以下の範囲を拡大して示したものである。
【００２９】
図２及び図３から、視線方向の頻度は前方視認が半分を占めること（上記（２））、前方視認の視認継続時間は、１秒未満の短いものと５秒以上の長いものとの両方が含まれること（上記（４））が判る。また、１秒付近をピークとして、右側（視認継続時間が長くなる側）に裾野の広い分布形態を示すことが判る。
【００３０】
［運転負荷推定方法の概要］
以上の知見から、業務運行するトラックの運転者を対象とする場合、前方視認状況（持続時間、所定の持続時間範囲での前方視認の発生頻度（前方視認の総発生回数に対する持続時間範囲での前方視認の発生回数の割合）、又は両者の関係の何れであっても）は全視認行動を的確に代表しているといえる。さらに発展的に捉えると，前方視認状態（持続時間と頻度）のみによって、運転負荷の高低を所望の精度で推定可能であると考えられる。
【００３１】
全ての視認行動（広範囲）を精度良くカバーしようとすると、高性能なカメラが必要となるが、前方視認のみを捉える計測であれば、簡易で安価なシステム構成も可能である。また、乗用車用に開発された顔向き判定システム（例えば、顔面の構成要素である目、鼻、口の位置関係から向きを判定するもの）は、左右ミラーがあまり離れていない乗用車の環境を前提にしているため、トラックのように左右ミラーで１２０〜１６０度も運転者の顔面が回るような環境では、運転者の前方視認を的確に判定することが難しい。
【００３２】
そこで、本実施形態の方法及びシステムでは、カメラが撮像する運転者の顔の画像から前方視認（顔面が前を向いた状態の持続）のみを判定し、所定の判定期間（本実施形態では単位時間（５分間））内において、前方視認の持続時間を前方視認が発生する毎に計測し、所定の持続時間範囲での前方視認の発生頻度を集計し、その集計結果から運転負荷を推定する。すなわち、所定の単位時間内において、トラックを運転中の運転者の顔が車両の前方を向く前方視認の開始及び終了を検出し、前方視認の開始を検出してからその終了を検出するまでの前方視認持続時間を、発生する前方視認のそれぞれについて計時し、前方視認の総発生回数と計時された前方視認持続時間とに基づいて、運転者の運転中の作業負荷を推定する。具体的には、前方視認の総発生回数のうち前方視認の持続時間が短い短時間前方視認の発生回数の占める割合（短時間前方視認の発生頻度）が高いほど、運転者の運転中の作業負荷が高いと推定する。
【００３３】
また、運転負荷の推定では、短時間前方視認の発生頻度（前方視認の総発生回数に対する短時間前方視認の発生回数の割合）に応じて変動する短時間視認発生頻度判定値を、前方視認の総発生回数と前方視認持続時間とに基づいて算出し、算出した短時間視認発生頻度判定値を所定の閾値と比較することによって運転者の運転中の作業負荷を推定する。
【００３４】
本実施形態では、単位時間内において前方視認の総発生回数（総度数）と、前方視認持続時間が１秒未満である短時間持続の発生回数（度数）と、前方視認持続時間が５秒以上である長時間持続の発生回数（度数）とをカウントし、総発生回数に対する短時間持続の発生回数の割合（短時間視認発生頻度）Ｇｓと長時間持続の発生回数の割合（長時間視認発生頻度）Ｇｌとを算出し、前方視認データＧｘ（Ｇｘ＝Ｇｓ−Ｇｌ）を短時間視認発生頻度判定値として算出する。そして、算出した前方視認データＧｘと所定の閾値（本実施形態では、０．１及び−０．１）とを比較し、図７に示すように、Ｇｘ＞０．１の場合には高負荷であると推定し、０．１≧Ｇｘ≧−０．１の場合には中負荷であると推定し、−０．１＞Ｇｘの場合には低負荷であると推定する。
【００３５】
[運転負荷推定システムの構成]
図１に示すように、運転負荷推定システム１は、前方視認判定用のカメラ（前方視認発生検出手段）２と、運転負荷推定処理装置３と、結果出力表示部４とを備え、車両（トラック）に搭載される。
【００３６】
カメラ２は、車室内の運転席の前方に固定され、運転席に着座した運転者の顔を前方から撮像し、その画像データを運転負荷推定処理装置３へ出力する。カメラ２が撮像する画像は、動画像又は静止画像の何れであってもよいが、静止画像の場合には、予め設定された所定時間毎に撮像し、その画像データを出力する。
【００３７】
結果出力表示部４は、運転席の前方に固定されたディスプレイを有し、運転負荷推定処理装置３が出力する運転負荷の推定結果をディスプレイに表示する。
【００３８】
運転負荷推定処理装置３は、前方視認判定部（前方視認発生検出手段）５と、時間・頻度の記録部（前方視認時間計時手段）６と、運転負荷推定部（運転負荷推定手段）７と、運転者等からの所定の操作入力を受け付ける入力操作部（図示省略）とを備える。運転負荷推定処理装置３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、内部時計、内部タイマ等を備えた電算処理装置であり、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された運転負荷推定プログラムに従って処理（前方視認持続時間計測処理及び運転負荷推定処理）を実行することにより、前方視認判定部５、記録部６及び運転負荷推定部７として機能する。内部時計は、１／１００秒単位で、車両停止時を含めて継続して時刻を計時する。
【００３９】
前方視認判定部５は、前方視認持続時間計測処理を開始すると、先ず初期設定処理として、前方視認判定キャブレーション用画像（判定用画像）の登録を行う。判定基準画像の登録処理は、運転者が運転席に着座して車両を始動（エンジンを始動）し、前方を視認した運転姿勢で静止した状態で、入力操作部に所定の操作入力を行うことによって開始される。判定基準画像の登録処理では、カメラ２から入力した画像データを、判定用画像として取得・登録し、登録した画像データを解析して運転者の目及び鼻の位置を算出し、算出した目及び鼻の位置を判定基準データとして記憶する。なお、自己の目及び鼻の位置のデータが既に登録されている運転者の場合、登録処理を実行せず、登録されたデータの中から自己のデータを選択し、選択したデータを今回の判定基準データとして使用するように構成してもよい。
【００４０】
判定基準データの登録が完了すると、前方視認判定部５は、カメラ２から入力した画像データを解析し、現在の運転者の目及び鼻の位置を算出し、算出した目及び鼻の位置（現在の位置データ）と判定基準データとを比較する。両者の一致率が所定値以上の場合、運転者の状態が前方視認（前向き）であると判定し、所定値未満の場合、前方視認ではない（非前方視認）と判定する。前方視認が発生すると（前方視認判定部５の判定結果が非前方視認から前方視認に切り替わると）、記録部６は、内部時計が示す時刻を開始時刻として記録し、前方視認が終了すると（前方視認判定部５の判定結果が前方視認から非前方視認に切り替わると）、記録部６は、内部時計が示す時刻を終了時刻として記録する。また、記録部６は、終了時刻を記録する毎に、当該前方視認の開始時刻から終了時刻までの時間を前方視認持続時間として算出して記録する。ＲＡＭには、図５に示すように、取得済フラグのオン／オフ、処理済みフラグのオン／オフ、開始時刻、終了時刻及び前向き持続時間（前方視認持続時間）を前方視認の発生毎に記録する計測データ記憶領域が予め設定されている。なお、内部時計から時刻を取得せず、専用の内部タイマを用いて前方視認持続時間を直接カウントしてもよい。
【００４１】
前方視認持続時間計測処理が開始されると、運転負荷推定部７は、運転負荷推定処理を開始する。運転負荷推定処理において、運転負荷推定部７は、記録部６が記録した前方視認持続時間を単位時間毎に集計し、運転負荷を推定する。具体的には、単位時間内において前方視認の総発生回数と、前方視認持続時間が１秒未満である短時間持続の発生回数と、前方視認持続時間が５秒以上である長時間持続の発生回数とをカウントし、総発生回数に対する短時間持続の発生回数の割合（短時間視認発生頻度）Ｇｓと長時間持続の発生回数の割合（長時間視認発生頻度）Ｇｌとを算出し、前方視認データＧｘ（Ｇｘ＝Ｇｓ−Ｇｌ）を算出する。そして、算出した前方視認データＧｘと所定の閾値（０．１及び−０.１）とを比較し、図７に示すように、Ｇｘ＞０．１の場合には高負荷であると推定し、０．１≧Ｇｘ≧−０．１の場合には中負荷であると推定し、−０．１＞Ｇｘの場合には低負荷であると推定する。
【００４２】
運転負荷推定部７が運転負荷を推定すると、運転負荷推定処理装置３は、結果出力表示部４を制御して推定結果をディスプレイに表示させる。推定結果の表示態様は任意に設定可能であり、例えば、文字（「高負荷」、「中負荷」及び「低負荷」の文字）によって表示される。また、推定結果を表示するタイミングも任意であり、例えば、単位時間が経過する毎に当該単位時間に対応する推定結果を表示してもよく、運転終了時に運転中の全ての推定結果を時系列で表示してもよい。
【００４３】
また、カメラ２からの画像データ以外の情報（例えば、車両の制御操作状況や環境情報など）を活用し、複合的に運転負荷を判定してもよい。さらに、過去の履歴や模範行動などの情報をデータベース（ＤＢ）８上に記録しておき、それらとの比較によって安全確認を十分に行ったか否か等を評価し、その評価結果を表示してもよい。
【００４４】
［前方視認持続時間計測処理］
次に、前方視認判定部５及び記録部６が実行する前方視認持続時間計測処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。本処理は、運転者が運転席に着座してエンジンを始動し、前方を視認した運転姿勢で静止した状態で、入力操作部に所定の操作入力を行うことによって開始される。
【００４５】
前方視認持続時間計測処理が開始されると、前方視認判定部５は、前方視認判定キャブレーション用画像をカメラ２から取得して登録し（ステップＳ１）、登録した画像データを解析して運転者の目及び鼻の位置を算出し、算出した目及び鼻の位置を判定基準データとして確定して記憶する（ステップＳ２）。
【００４６】
次に、前方視認判定部５は、カメラ２から入力した画像データ（前方視認判定キャブレーション用画像よりも後に入力した画像データ）を解析し、現在の運転者の目及び鼻の位置を算出し（ステップＳ３）、算出した目及び鼻の位置（現在の位置データ）と判定基準データとを比較する（ステップＳ４）。両者の一致率が所定値以上の場合、運転者の状態が前方視認（前向き）であると判定し（ステップＳ４：ＹＥＳ）、前方視認持続時間を現在カウントしているか否かを判定する（ステップＳ５）。例えば、図５に示す「取得Ｎｏ．２１５」のように、最新に記憶されたデータが開始時刻であり、対応する終了時刻が未だ記憶されていない（取得済フラグがオフ）場合、前方視認持続時間を現在カウントしていると判定し、それ以外の場合、前方視認持続時間を現在カウントしていないと判定する。
【００４７】
前方視認持続時間を現在カウントしていると判定した場合は（ステップＳ５：ＹＥＳ）、そのままステップＳ３へ移行して、運転者の状態が前方視認であるか否かを再度判定する。前方視認持続時間を現在カウントしていないと判定した場合は（ステップＳ５：ＮＯ）、前方視認持続時間のカウントを開始し（ステップＳ６）、ステップＳ３へ移行して、運転者の状態が前方視認であるか否かを再度判定する。前方視認持続時間のカウント開始（ステップＳ６）において、記録部６は、内部時計が示す時刻を開始時刻として記録する（図５参照）。
【００４８】
一方、現在の位置データと判定基準データとの一致率が所定値未満の場合、前方視認ではない（非前方視認）と判定し（ステップＳ４：ＮＯ）、前方視認持続時間を現在カウントしているか否かを判定し（ステップＳ７）、前方視認持続時間を現在カウントしていないと判定した場合は（ステップＳ７：ＮＯ）、そのままステップＳ３へ移行して、運転者の状態が前方視認であるか否かを再度判定する。
【００４９】
前方視認持続時間を現在カウントしていると判定した場合は（ステップＳ７：ＹＥＳ）、前方視認持続時間のカウントを終了して、カウントした前方視認持続時間を記録する（ステップＳ８）。前方視認持続時間のカウント終了及び記録（ステップＳ８）において、記録部６は、内部時計が示す時刻を終了時刻として記録し、当該前方視認の開始時刻から終了時刻までの時間を前方視認持続時間として算出して記録し、取得済フラグをオフからオンに変更する（図５参照）。
【００５０】
前方視認持続時間のカウント終了及び記録（ステップＳ８）が完了すると、運転終了（エンジン停止）か否かを判定する（ステップＳ９）。運転中であると判定すると（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ３へ移行して、運転者の状態が前方視認であるか否かを再度判定し、運転中ではないと判定すると（ステップＳ９：ＹＥＳ）、本処理を終了する。
【００５１】
［運転負荷推定処理］
次に、運転負荷推定部７が実行する運転負荷推定処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。本処理は、エンジンの始動によって開始される。
【００５２】
運転負荷推定処理が開始されると、運転負荷推定部７は、前方視認時の目及び鼻の位置データ（判定基準データ）が確定したか（図４のステップＳ２の処理が完了したか）否かを判定し（ステップＳ１１）、前方視認時の目及び鼻の位置データが確定すると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、判定時間計時用の内部タイマのカウントダウンを開始する（ステップＳ１２）。この内部タイマには、単位時間（５分間）が繰り返してセットされる。
【００５３】
内部タイマのカウントダウンを開始すると、内部タイマのカウント値がゼロに達するまで（単位時間が経過するまで）、運転終了か否かの判定（ステップＳ１３）を繰り返し、カウント値がゼロに達すると（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、直近の単位判定時間内に取得した前方視認持続時間に基づき、短時間持続及び長時間持続の頻度を集計・記録し（ステップＳ１５）、単位判定時間毎に運転負荷を推定し（ステップＳ１６）、推定結果を出力して（ステップＳ１７）、ステップＳ１３へ移行する。
【００５４】
短時間持続及び長時間持続の頻度を集計・記録する処理（ステップＳ１５）において、運転負荷推定部７は、記録部６が記録した前方視認持続時間のうち取得済フラグがオンで且つ処理済みフラグがオフである前方視認持続時間を集計の対象として（図５参照）、図８に示すように、前方視認の総発生回数（総度数）と、前方視認持続時間が１秒未満である短時間持続の発生回数（短時間持続の度数）と、前方視認持続時間が５秒以上である長時間持続の発生回数（長時間持続の度数）とをカウントし、総発生回数に対する短時間持続の発生回数の割合（短時間視認発生頻度）Ｇｓと長時間持続の発生回数の割合（長時間視認発生頻度）Ｇｌとを算出し、前方視認データＧｘ（Ｇｘ＝Ｇｓ−Ｇｌ）を算出する。
【００５５】
運転負荷を推定する処理（ステップＳ１６）において、運転負荷推定部７は、ステップＳ１５で算出した前方視認データＧｘと所定の閾値（０．１及び−０．１）とを比較し、図７に示すように、Ｇｘ＞０．１の場合には高負荷であると推定し、０．１≧Ｇｘ≧−０．１の場合には中負荷であると推定し、−０．１＞Ｇｘの場合には低負荷であると推定する。
【００５６】
推定結果を出力する処理（ステップＳ１７）において、運転負荷推定処理装置３は、結果出力表示部４を制御し、ステップＳ１６で得られた推定結果をディスプレイに表示させる。
【００５７】
運転負荷推定部７（運転負荷推定処理装置３）は、車両の運転中は本処理を繰り返して実行し、車両の運転が終了したときに（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、本処理を終了する。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態によれば、運転者の顔が前方を向いているか否かの判定が可能なカメラ２を用いればよく、運転者の注視位置（眼球の位置）を検出する場合のような高精度（高分解能）のカメラを用いる必要がないので、簡易及び安価に運転負荷を推定することができる。
【００５９】
また、前方視認持続時間を計時することによって運転者の視認行動を直接的に計測し、単位時間内における短時間前方視認の発生回数（発生頻度）に基づいて運転負荷を推定するので、運転者の視認行動を間接的に計測する場合に比べて精度良く運転負荷を推定することができる。
【００６０】
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、上述の実施形態以外であっても種々の変更が可能であることは勿論である。
【００６１】
例えば、単位時間は５分未満であってもよく、５分を超えてもよい。また、運転中の全期間を所定の判定期間としてもよい。
【００６２】
また、短時間視認発生頻度判定値は、上記前方視認データＧｘに限定されず、短時間前方視認の発生頻度に応じて変動する値であればよく、例えばＧｘに代えてＧｘ’（Ｇｘ’＝Ｇｓ／（Ｇｓ＋Ｇｌ））などの他の算出値を用いてもよい。
【００６３】
さらに、短時間視認発生頻度判定値は、より簡易的に求めた値であってもよい。例えば、前方視認データＧｘに代えて中央値Ｇｍを求め、Ｇｍ＜２．０ｓであれば高負荷であり、３．０＜Ｇｍであれば低負荷であり、２．０≦Ｇｍ≦３．０であれば中負荷であると推定してもよい。なお、中央値Ｇｍとは、単位時間内に取得された全ての前方視認持続時間を短い順に並べ、その配列の中央に位置する値（Ｎ個の前方視認持続時間を取得し、その個数Ｎが奇数の場合には、（Ｎ＋１）／２番目に配列される前方視認持続時間の値、その個数Ｎが偶数の場合には、Ｎ／２番目に配列される前方視認持続時間と（Ｎ＋２）／２番目に配列される前方視認持続時間との平均値）である。このような推定が可能な理由は、模範的な運転者のデータでは、概して５０％ile値が２〜３ｓであったことに基づく。また、平均値を用いずに中央値を用いる理由は、停車時などでは極端に長い前方視認持続時間が含まれる可能性があり、平均値を用いると、そのような例外的な値の影響を大きく受けてしまうためである。
【００６４】
また、別の簡易的な判定手法として、前方視認持続時間を計時せず、単位時間当たりの前方視認の総発生回数のみをカウントし、カウントした前方視認の総発生回数に基づいて運転者の作業負担を推定してもよい。この場合、記録部６は、単位時間当たりの前方視認の総発生回数のみを記録し、運転負荷推定部７は、記録部６が記録した前方視認の総発生回数から運転者の作業負担を推定する。例えば、単位時間（５分間）当たりの前方視認の総発生回数が一定レベル以下であるときは（例えば３０個に満たない場合）、作業負荷が過度に低いと推定し、漫然運転になっていると推察する。反対に、一定レベル以上であるとき（例えば１２０個以上ある場合）、作業負荷が過度に高いと推定し、過剰に緊張した状態（パニックのような状態）になっていると推察する。運転負荷推定処理装置３は、運転負荷の推定結果や推察の結果を結果出力表示部４に表示し、運転者に注意を喚起する。
【００６５】
また、運転負荷を推定する際に前方視認データＧｘや中央値Ｇｍと比較する閾値は、固定値ではなく、個々の運転者毎にカスタマイズされた値であってもよい。カスタマイズされた値は、例えば、同一の運転者の過去の運転において安全性に問題がないと判断されたデータ値から選択された値であってもよい。
【００６６】
さらに、前方視認データＧｘや中央値Ｇｍや前方視認の総発生回数をそれぞれ単独で用いずに、他の情報と組合せて運転負荷を推定してもよい。他の情報と組合せて推定することによって、運転負荷の推定精度を向上させることができる。
【００６７】
組み合わせる他の情報としては、例えば、車両情報（車速、エンジン回転数、危険回避装置の作動状況など）、環境推定情報（ヘッドランプ、ワイパ，デフロスタ等の状態）、運転操作制御情報（ウィンカ、ペダル、ハンドル、補器などの操作状況）などが可能である。
【００６８】
前方視認データＧｘと平均車速Ｖｓとを組み合わせて推定する場合、例えば図９（ａ）に示すように、Ｖｓ＝０（停車中）のときは、Ｇｘの値に因らず低負荷であると推定する。Ｖｓが０ｋｍ／ｈを超えて８０ｋｍ／ｈ未満のときは、Ｇｘが０．１を超えていれば高負荷と推定し、Ｇｘが−０．１以上０．１以下であれば中負荷と推定し、Ｇｓが０．１未満であれば低負荷と推定する。Ｖｓが８０ｋｍ／ｈ以上のときは、Ｇｘが０．１を超えていれば高負荷と推定し、Ｇｘが０．１以下であれば中負荷と推定する。
【００６９】
前方視認データＧｘとワイパ情報とを組み合わせて推定する場合、例えば図９（ｂ）に示すように、ワイパがオフのときは、Ｇｘが０．１を超えていれば高負荷と推定し、Ｇｘが−０．１以上０．１以下であれば中負荷と推定し、Ｇｓが０．１未満であれば低負荷と推定する。ワイパがオンのときは、Ｇｘが−０．１以上であれば高負荷と推定し、Ｇｘが−０．１未満であれば低負荷と推定する。
【００７０】
また、定速走行装置（オートクルーズ）や車間追従型速度維持装置（ＡＣＣ）や車線維持装置（ＬＫＡ）などの運転負荷軽減装置の作動状況や、ナビ地図情報、勾配情報、ＶＩＣＳ（登録商標）渋滞情報などとの組合せによっても、推定精度を向上させることができる。
【００７１】
前方視認データＧｘと地図情報とを組み合わせて推定する場合、例えば図９（ｃ）に示すように、繁華街を走行中のときは、Ｇｘが−０．１以上であれば高負荷と推定し、Ｇｘが−０．１未満であれば中負荷と推定する。繁華街以外を走行中のときは、Ｇｘが０．１を超えていれば高負荷と推定し、Ｇｘが−０．１以上０．１以下であれば中負荷と推定し、Ｇｓが０．１未満であれば低負荷と推定する。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、運転者の運転負荷を推定する方法及びシステムとして種々の車両に適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１：運転負荷推定システム
２：前方視認判定用のカメラ（前方視認発生検出手段）
３：運転負荷推定処理装置
４：結果出力表示部
５：前方視認判定部（前方視認発生検出手段）
６：記録部（前方視認時間計時手段）
７：運転負荷推定部（運転負荷推定手段）
Ｇｓ：短時間視認発生頻度
Ｇｌ：長時間視認発生頻度
Ｇｘ：前方視認データ（短時間視認発生頻度判定値）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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