(57)【要約】【課題】運転者の個人差を考慮した覚醒度判定を行う。【解決手段】運転者の覚醒時における挙動の情報に基づきマハラノビスの単位空間を予め作成し、運転者の挙動の情報を収集し、収集された運転者の挙動の情報に基づき単位空間からのマハラノビス距離を演算し、演算結果が所定値を超えたときには、覚醒度が低下したと判定する。前記挙動は、例えば、単位時間当りの運転者の瞬き回数および開眼率である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の覚醒度を判定し、覚醒度の低下と判定したときには警報を発出する覚醒度判定装置において、
運転者の覚醒時における挙動の情報に基づきマハラノビスの単位空間を予め作成する手段と、
運転者の挙動の情報を収集する手段と、
前記収集する手段により収集された運転者の挙動の情報に基づき前記単位空間からのマハラノビス距離を演算する手段と、
前記演算する手段の演算結果が所定値を超えたときには、覚醒度が低下したと判定する手段と
を備えたことを特徴とする覚醒度判定装置。
【請求項２】
前記挙動は、運転者の単位時間当りの瞬き回数および開眼率である請求項１記載の覚醒度判定装置。
【請求項３】
運転者の覚醒度を判定し、覚醒度の低下と判定したときには警報を発出する覚醒度判定装置が実行する覚醒度判定方法において、
運転者の覚醒時における挙動の情報に基づきマハラノビスの単位空間を予め作成するステップと、
運転者の挙動の情報を収集するステップと、
前記収集するステップにより収集された運転者の挙動の情報に基づき前記単位空間からのマハラノビス距離を演算するステップと、
前記演算するステップの演算結果が所定値を超えたときには、覚醒度が低下したと判定するステップと
を実行することを特徴とする覚醒度判定方法。
【請求項４】
前記挙動は、運転者の単位時間当りの瞬き回数および開眼率である請求項３記載の覚醒度判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などの運転者の運転中の覚醒度を判定する装置に利用する。本発明は、居眠り運転を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転室内に設けたカメラ装置によって撮影された運転者の顔画像から単位時間当りの瞬き回数（以下では、「単位時間当りの」を省略し、単に「瞬き回数」という）を検出し、検出した瞬き回数に基づき運転者の覚醒度の低下を判定する覚醒度判定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、運転者の覚醒度が高いときと低いときとを比べると、覚醒度が高いときの瞬き回数よりも覚醒度が低いときの瞬き回数の方が少なくなる傾向にあり、この変化を監視することにより運転者の覚醒度の低下を判定する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１８２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の瞬き回数に基づく覚醒度判定では、運転者毎に異なる個人差を考慮していない。例えば、覚醒度が低くなると瞬き回数が増える癖を持つ運転者や覚醒度が低くなくても瞬き回数が少ない運転者がいた場合には、正しい覚醒度の判定を行うことが困難になる。よって、運転者の癖などの個人差を考慮した覚醒度の判定技術の開発が望まれる。
【０００６】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、運転者の個人差を考慮した覚醒度判定を行うことができる覚醒度判定装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、運転者の覚醒度を判定し、覚醒度の低下と判定したときには警報を発出する覚醒度判定装置であって、本発明の特徴とするところは、運転者の覚醒時における挙動の情報に基づきマハラノビスの単位空間を予め作成する手段と、運転者の挙動の情報を収集する手段と、前記収集する手段により収集された運転者の挙動の情報に基づき前記単位空間からのマハラノビス距離を演算する手段と、前記演算する手段の演算結果が所定値を超えたときには、覚醒度が低下したと判定する手段とを備えたところにある。
【０００８】
前記挙動は、例えば、瞬き回数および開眼率である。ここで開眼率とは、単位時間当りの目を開いている時間と目を閉じている時間との割合であり、開眼率が高いほど目を開いている時間が目を閉じている時間よりも長い。
【０００９】
一般的に、瞬き回数が少ないと覚醒度が低いと判定するが、瞬き回数が少なくても開眼率が高いとすれば、それは単に、その運転者の瞬き回数が平均値よりも少ないだけであり、覚醒度の低下によるものではないことがわかる。また、瞬き回数および開眼率の双方ともに低下した場合には、明らかに覚醒度の低下と判定できる。
【００１０】
運転者の個人差を考慮した覚醒度判定を行う場合に、覚醒度が低下した状態における運転者の癖などに基づき覚醒度判定基準となるデータを作成することは極めて困難である。例えば、運転者を長時間追跡調査し、運転者が覚醒度低下状態に陥ったことを確認し、そのときの挙動の情報を記録することが必要になるが、実際に、それを実施することは極めて困難である。特に、装置が自動的にそのようなデータを作成することは不可能といえる。
【００１１】
これに対し、マハラノビスの手法を用いる場合には、覚醒度の高い状態における運転者のデータに基づき単位空間を作成する。これであれば、ほとんどいつでも単位空間を作成可能であり、運転者毎の個人差を考慮した覚醒度判定を実現する上で極めて有用である。また、これならば、装置が自動的にそのようなデータを作成することも可能である。
【００１２】
また、本発明を覚醒度判定方法の観点から観ることもできる。すなわち、本発明は、運転者の覚醒度を判定し、覚醒度の低下と判定したときには警報を発出する覚醒度判定装置が実行する覚醒度判定方法であって、本発明の特徴とするところは、運転者の覚醒時における瞬き回数および開眼率の情報に基づきマハラノビスの単位空間を予め作成するステップと、運転者の瞬き回数および開眼率の情報を収集するステップと、前記収集するステップにより収集された運転者の瞬き回数および開眼率の情報に基づき前記単位空間からのマハラノビス距離を演算するステップと、前記演算するステップの演算結果が所定値を超えたときには、覚醒度が低下したと判定するステップとを実行するところにある。前記挙動は、例えば、運転者の瞬き回数および開眼率である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、運転者の個人差を考慮した覚醒度判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明実施例の覚醒度判定装置を図１ないし図９を参照して説明する。図１は本実施例の覚醒度判定装置を搭載した車両の運転室を示す図である。図２は本実施例の覚醒度判定装置のブロック構成図である。図３は本実施例の覚醒度判定装置の動作を示すフローチャートである。
【００１５】
本実施例は、図１に示すように、運転者の覚醒度を判定し、覚醒度の低下と判定したときには警報を発出する覚醒度判定装置１である。覚醒度判定装置１には、カメラ装置２、赤外線投光器３、ランプ４、スピーカ５、入力部６が接続される。
【００１６】
カメラ装置２は、運転者の顔画像を撮影する。赤外線投光器３は、夜間等にカメラ装置２による運転者の顔画像の撮影を可能とするために赤外線を投光する。この場合には、カメラ装置２は赤外線映像を撮影できる機能を有する。ランプ４は、覚醒度判定装置１が居眠り警報を出力した際に点灯または点滅することにより運転者に対して覚醒度の低下を知らせる。スピーカ５は、覚醒度判定装置１が居眠り警報を出力した際に警報音または警報音声を発出することにより運転者に対して覚醒度の低下を知らせる。入力部６は、キーボードやタッチパネルであり、覚醒度判定装置１に対する運転者からの指令や覚醒度判定装置１が運転者に入力を要求した事項に対する回答を運転者の操作により入力する。
【００１７】
ここで、本実施例の特徴とするところは、図２に示すように、運転者の覚醒時における瞬き回数および開眼率の情報に基づきマハラノビスの単位空間を予め作成する単位空間作成部１４と、運転者の瞬き回数および開眼率の情報を収集する画像解析部１０と、画像解析部１０により収集された運転者の瞬き回数および開眼率の情報に基づき前記単位空間からのマハラノビス距離を演算するマハラノビス距離演算部１１と、マハラノビス距離演算部１１の演算結果が所定値を超えたときには、覚醒度が低下したと判定する覚醒度判定部１２とを備えたところにある。
【００１８】
画像解析部１０は、カメラ装置２により撮影された運転者の顔画像の中から瞬き回数および開眼率を抽出する。単位空間作成部１４により作成された単位空間は単位区間保持部１３に保持される。また、覚醒度判定部１２が運転者の覚醒度が低下したと判定したときには判定出力として居眠り警報を出力する。
【００１９】
次に、本実施例の覚醒度判定装置１の動作を図３を参照して説明する。運転者が運転室に搭乗した際に、運転者の識別を行う（Ｓ１）。識別手法については、本発明とは直接関係が無いので本実施例では特に限定しないが、例えば、カメラ装置２によって撮影された顔画像から、予め登録されている運転者の顔の特徴を抽出することにより運転者を識別してもよいし、あるいは、スピーカ５による音声信号により運転者に、入力部６への運転者識別番号の入力を促し、運転者自身によって入力部６に入力された運転者識別番号によって運転者を識別してもよい。その他にも運転者が所持する携帯電話端末の識別情報を用いる、運転者の指紋を読み取ることにより運転者を識別するなどの方法が考えられる。
【００２０】
マハラノビス距離演算部１１は、運転者の識別結果に基づいて単位空間保持部１３を検索し、当該運転者の単位空間を抽出し、抽出した単位空間に基づきマハラノビス距離の演算を開始する（Ｓ３）。演算結果のマハラノビス距離が閾値を超えたときには（Ｓ４）、居眠り警報を出力する（Ｓ５）。
【００２１】
また、運転者を識別した結果（Ｓ１）、単位空間保持部１３に未だ単位空間が保持されていない運転者であったときには（Ｓ２）、単位空間を作成してから単位空間保持部１３に保持する（Ｓ６）。
【００２２】
ここで、単位空間作成部１４による単位空間の作成手順について図４および図５を参照して簡単に説明する。図４は単位空間作成手順を示すフローチャートである。図５は単位空間とマハラノビス距離とを概念的に示す図である。単位空間を作成するためには、図４に示すように、所定時間（例えば５分間）、データを収集する（Ｓ１０、Ｓ１１）。本実施例では、瞬き回数および開眼率のデータを収集するが、さらにその他のデータ（口の開き具合等）を収集してもよい。この際、単位空間作成部１４は、データを収集することをスピーカ５により運転者に通知してからデータ収集を開始する。一般的に、今からデータ収集が行われことを通知された運転者は、データ収集が行われることを意識して緊張するので、必然的に覚醒度が高い状態となる。このようにして収集されたデータに基づいて単位空間を作成し（Ｓ１２）、当該運転者の識別情報と共に単位空間保持部１３に保持する（Ｓ１３）。
【００２３】
単位空間の概念は、図５に示すように、複数のデータの偏った集合で示される。この単位空間とマハラノビス距離（ＭＤ１、ＭＤ２と図示）との関係は図５に示すように、短ければ短いほど類似性が大きくなる。すなわち、短ければ短いほど、覚醒度が高いことを示す。図中、○で囲んだ部分で運転者に対し、注意喚起や警報を出力する。
【００２４】
次に、本実施例で用いたマハラノビスの手法について図６ないし図９を参照して説明する。図６は収集したデータと覚醒度との関係を示す図である。図６は横軸に時間経過をとり、縦軸に覚醒度をとる。覚醒度は上に行くほど低下する。図６に示すように、瞬き回数が多く開眼率が高い状態（左側の○囲み）のときには覚醒度は高く、瞬き回数が少なく開眼率が低い状態のときには覚醒度は低くなる。運転者に対する注意喚起または警報出力は右側の○囲み付近で行うことが望ましい。
【００２５】
図７は瞬き回数および開眼率の個人差の範囲を示す図である。図７は横軸に時間経過をとり、縦軸に覚醒度をとる。覚醒度は上に行くほど低下する。瞬き回数および開眼率と覚醒度との関係には、図７に示すような個人差の範囲が存在することが多数の被験者を対象としてデータ収集を行った結果としてわかっている。よって、運転者毎に単位空間をそれぞれ作成することは正確な覚醒度判定を行う上で有用である。
【００２６】
図８は実際の覚醒度客観評価結果とマハラノビス距離との関係を示す図である。図８は横軸にマハラノビス距離をとり、縦軸に覚醒度客観評価結果をとる。覚醒度は上に行くほど低下する。図８に示すように、マハラノビス距離が長くなればなるほど覚醒度が低下している様子がわかる。これにより、マハラノビス距離によって精度の高い覚醒度の判定を行えることがわかる。
【００２７】
図９は注意喚起領域および警報領域の個人差による分布を示す図である。図９は横軸にマハラノビス距離をとり、縦軸に分布をとる。図中、白い棒グラフは、多数の被験者に対し、注意喚起を行うべき覚醒度の低下を判定した時点におけるマハラノビス距離の分布状況であり、ハッチングを施した棒グラフは、同じく多数の被験者に対し、警報出力を行うべき覚醒度の低下を判定した時点におけるマハラノビス距離の分布状況である。
【００２８】
図９の例では、マハラノビス距離が“４．０〜５．０”付近から“６．０〜７．０”付近までの領域を注意喚起領域としている。さらに、マハラノビス距離が“６．０〜７．０”を超えた時点からを警報領域としている。このように、マハラノビス距離の値における閾値の設定については、個人差に幅があったとしても一律に設定できることがわかる。注意喚起領域よりも警報領域の方が、ランプ４およびスピーカ５による警報出力強度が高くなるように設定する。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、運転者の個人差を考慮した覚醒度判定を行うことができるため、従来と比べてさらに有効な居眠り運転防止に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施例の覚醒度判定装置を搭載した車両の運転室を示す図。
【図２】本実施例の覚醒度判定装置のブロック構成図。
【図３】本実施例の覚醒度判定装置の動作を示すフローチャート。
【図４】単位空間作成手順を示すフローチャート。
【図５】単位空間とマハラノビス距離とを概念的に示す図。
【図６】収集したデータと覚醒度との関係を示す図。
【図７】瞬き回数および開眼率の個人差の範囲を示す図。
【図８】実際の覚醒度客観評価結果とマハラノビス距離との関係を示す図。
【図９】注意喚起領域および警報領域の個人差による分布を示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１  覚醒度判定装置
２  カメラ装置
３  赤外線投光器
４  ランプ
５  スピーカ
６  入力部
１０  画像解析部
１１  マハラノビス距離演算部
１２  覚醒度判定部
１３  単位空間保持部
１４  単位空間作成部
【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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