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CN104665848B - 驾驶员状态感知装置及其方法 - Google Patents

驾驶员状态感知装置及其方法 Download PDF

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CN104665848B
CN104665848B CN201410355390.4A CN201410355390A CN104665848B CN 104665848 B CN104665848 B CN 104665848B CN 201410355390 A CN201410355390 A CN 201410355390A CN 104665848 B CN104665848 B CN 104665848B
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Abstract

本发明涉及一种驾驶员状态感知装置及其方法，包括：获得部，其获得车辆的行驶操作信息及驾驶员的不注意状态信息；及控制部，其利用获得的所述行驶操作信息计算行驶操作负荷量，利用获得的所述不注意状态信息计算行驶妨害负荷量，比较所述行驶操作负荷量与所述行驶妨害负荷量，判断所述驾驶员的安全驾驶状态。

Description

驾驶员状态感知装置及其方法
技术领域
本发明涉及安全驾驶支持系统，特别涉及一种感知驾驶员的状态并引导安全驾驶的技术。
背景技术
最近，由于汽车与ICT(Information&Communication Technology，信息通信技术)的技术融合，正在逐渐实现车辆的智能化、高级化。因此，汽车内体现的安全驾驶支持系统认知危险状况并执行就此向驾驶员通知的动作。汽车的安全驾驶支持系统认知危险情况的方式，主要以通过诸如雷达、摄像头、激光雷达等的外部传感器收集信息来判断有无诸如预计脱离车道碰撞等危险的形态实现。另外，将其通知驾驶员的方法，有通过诸如警告灯的显示装置闪烁动作告知危险情况或通过语音进行提示的方法。
但是，就利用警告灯等显示装置闪烁或语音通知等向驾驶员进行警告的系统而言，当淹没于因车辆高速行驶而发生的噪声，或驾驶员注视前方并集中于驾驶或瞌睡驾驶时，往往发生难以从视觉听觉认知的情形。
另外，为了安全驾驶，不仅是通过车辆外部传感器的危险认知，而且掌握驾驶员精神的/身体的健康状态也是重要的因素，但取得驾驶中的人的身体信息，不但烦琐而有限，而且还会需要大量费用。
发明内容
(要解决的技术课题)
本发明的目的在于提供一种使得能够掌握驾驶员的状态并引导安全驾驶的技术方案。
(解决的解决手段)
旨在达成上述课题的本发明一种形态的驾驶员状态感知装置包括：获得部，其获得车辆的行驶操作信息及驾驶员的不注意状态信息；及控制部，其利用获得的所述行驶操作信息计算行驶操作负荷量，利用获得的所述不注意状态信息计算行驶妨害负荷量，比较所述行驶操作负荷量与所述行驶妨害负荷量，判断所述驾驶员的安全驾驶状态。
另一方面，本发明的实施例的基于驾驶员状态感知装置的驾驶员状态感知方法包括：获得步骤，获得车辆的行驶操作信息及驾驶员的不注意状态信息；计算步骤，利用获得的所述行驶操作信息计算行驶操作负荷量，利用所述不注意状态信息计算行驶妨害负荷量；比较步骤，比较所述行驶操作负荷量与所述行驶妨害负荷量及预先设置的富余负荷量；及判断步骤，根据所述比较结果，判断所述驾驶员的安全驾驶状态。
(发明效果)
根据本发明的实施例，比较诸如因车辆行驶而发生的车辆行驶负荷量和周边设备及驾驶员瞌睡等妨害行驶的驾驶员的行驶妨害负荷量，确认驾驶员的安全驾驶状态，当妨害车辆驾驶的负荷量高时，向驾驶员警告。
另外，根据本发明的实施例，根据情况，使诸如周边设备等非车辆行驶必需要素的运转强制停止，从而使对车辆驾驶构成妨害的行驶妨害负荷量减小，开创使得驾驶员能够进行安全驾驶的效果。
附图说明
图1是本发明的实施例的驾驶员状态感知装置框图。
图2a、2b是显示本发明的实施例的驾驶员状态感知装置中用于获得获得信息的车辆装置的图。
图3a、3b是用于说明本发明的实施例的驾驶员状态感知装置的确认驾驶员闭眼的方法的图。
图4是用于说明本发明的实施例的行驶妨害负荷中的驾驶员瞌睡负荷的图。
图5是用于说明本发明的实施例的行驶妨害负荷中的驾驶员瞌睡负荷的流程图。
图6是用于说明本发明的实施例的行驶妨害负荷中的驾驶员的注视懈怠负荷的图。
图7是本发明的实施例的驾驶员状态感知装置的画面输出示例图。
图8是本发明的实施例的驾驶员状态感知方法流程图。
符号说明
10:驾驶员状态感知装置 100:获得部
110:行驶操作感知部 120:不注意状态感知部
200:控制部 300:输出部
具体实施方式
本发明的实施例的驾驶员状态感知装置包括：获得部，其获得车辆的行驶操作信息及驾驶员的不注意状态信息；及控制部，其利用获得的所述行驶操作信息计算行驶操作负荷量，利用获得的所述不注意状态信息计算行驶妨害负荷量，比较所述行驶操作负荷量与所述行驶妨害负荷量，判断所述驾驶员的安全驾驶状态。
其中，所述获得部获得包括所述车辆的加速踏板操作、制动踏板操作、离合器踏板操作、多功能开关操作及方向盘操作中至少一个项目的所述行驶操作信息，所述控制部演算所述行驶操作信息中包括的所述项目的操作时间信息、操作次数信息中至少一个信息与所述各个项目预先设置的加权值，计算所述行驶负荷量。
另外，所述获得部获得包括周边设备操作、所述驾驶员的驾驶员语音、脸部影像及眼睛区域影像中至少一个项目的所述不注意状态信息，所述控制部考虑所述不注意状态信息中包括的项目的信息，利用所述驾驶员的瞌睡负荷、注视懈怠负荷、语音负荷及周边设备操作负荷中至少一个负荷信息，计算所述行驶妨害负荷量。
所述控制部在从所述行驶负荷量中去除所述行驶妨害负荷量的值为预先设置的富余负荷量的临界值以下时，判断所述驾驶员为非安全驾驶状态。
本发明的实施例的驾驶员状态感知装置还包括输出部，所述输出部如果按照所述控制部的控制，利用所述眼睛区域影像，确认所述驾驶员闭眼既定时间以上，则输出警告音，所述控制部在所述眼睛区域影像中感知眼皮区域，当眼皮的角度为临界角度值以下时，判断为闭眼。
另外，本发明的实施例的驾驶员状态感知装置还包括输出部，所述输出部以柱状图形式进行画面显示，且根据所述控制部的安全驾驶状态判断结果，通过所述柱状图的长度、闪烁及颜色中至少一者输出警告信息。
本发明的实施例的基于驾驶员状态感知装置的驾驶员状态感知方法包括：获得步骤，获得车辆的行驶操作信息及驾驶员的不注意状态信息；计算步骤，利用获得的所述行驶操作信息计算行驶操作负荷量，利用所述不注意状态信息计算行驶妨害负荷量；比较步骤，比较所述行驶操作负荷量与所述行驶妨害负荷量及预先设置的富余负荷量；及判断步骤，根据所述比较结果，判断所述驾驶员的安全驾驶状态。
其中，所述获得步骤包括：行驶操作信息获得步骤，获得包括所述车辆的加速踏板操作、制动踏板操作、离合器踏板操作、多功能开关操作及方向盘操作中至少一个项目的所述行驶操作信息；及不注意状态信息获得步骤，获得包括周边设备操作、所述驾驶员的驾驶员语音、脸部影像及眼睛区域影像中至少一个项目的所述不注意状态信息。
所述计算步骤包括：行驶负荷量计算步骤，演算所述行驶操作信息中包括的所述项目的操作时间信息、操作次数信息中至少一个信息与所述各个项目预先设置的加权值，计算所述行驶负荷量；及行驶妨害负荷量计算步骤，考虑所述不注意状态信息中包括的项目的信息，利用所述驾驶员的瞌睡负荷、注视懈怠负荷、语音负荷及周边设备操作负荷中至少一个负荷信息，计算所述行驶妨害负荷量；所述比较步骤包括比较作为在从所述行驶负荷量中去除所述行驶妨害负荷量的值的现在负荷量是否为富余负荷量以下的步骤。
另外，本发明的实施例的驾驶员状态感知方法还包括提供步骤，如果作为在从所述行驶负荷量中去除所述行驶妨害负荷量的值的现在负荷量为所述富余负荷量以下，则以红色显示代表所述安全驾驶状态的图表个体并提供给所述驾驶员，如果所述现在负荷量超过所述富余负荷，则以绿色显示所述图表个体并提供给所述驾驶员；还包括警告步骤，如果利用所述不注意状态信息中包括的项目中的所述眼睛区域影像，确认所述驾驶员闭眼既定时间以上，则输出警告音，向所述驾驶员警告。
通过参照附图说明的优选实施例，上述的以及追加的本发明的形态将更加明确。以下进行详细说明，以便所属领域的技术人员通过这种实施例而能够容易理解、再现本发明。
图1是本发明的实施例的驾驶员状态感知装置框图。驾驶员状态感知装置(10)比较诸如因车辆行驶而发生的车辆行驶负荷量和周边设备及驾驶员瞌睡等妨害行驶的驾驶员的行驶妨害负荷量，确认驾驶员的安全驾驶状态，当妨害车辆驾驶的负荷量高时，向驾驶员警告。为此，驾驶员状态感知装置(10)包括获得部(100)、控制部(200)及输出部(300)。
获得部(100)是用于获得车辆的行驶操作信息及驾驶员的不注意状态信息的构成。为此，获得部(100)可以包括行驶操作感知部(Driving Factor)(110)及不注意状态感知部(Distraction Factor)(120)，通过其分别获得行驶操作信息及驾驶员的不注意状态信息。
行驶操作感知部(110)作为用于感知车辆为行驶而必须运转的控制单元的操作的构成，可以是车辆的电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)或电子控制单元内独立的模块。
在行驶操作感知部(110)中，可以包括加诸如加速踏板操作感知部(d1)、制动踏板操作感知部(d2)、多功能操作感知部(d3)、方向盘操作感知部(d4)的多个操作感知部。行驶操作感知部(110)的多个操作感知部(d1,d2,d3,d4)感知用于车辆行驶的操作，如图2a所示，感知加速踏板(ACC pad)操作、制动踏板(Break pad)操作、多功能开关(MultifunctionS/W)操作、方向盘(Steering wheel)操作中至少一个项目的行驶操作。另外，行驶操作感知部(110)还可以获得包括手动档车辆的离合器踏板操作或变速器操作项目的行驶操作信息。此时，行驶操作感知部(110)确认车辆的速度，当车辆的速度为既定速度(例如，10km/h)以上时，可以获得行驶操作信息。
例如，行驶操作感知部(110)在既定时间期间，每一定时间感知由驾驶员操作的加速踏板的运转次数(nA)。例如，行驶操作感知部(110)在200ms期间，每50ms持续确认加速踏板是否运转(ON)。相同地，行驶操作感知部(110)也可以每一定时间感知制动踏板及离合器踏板操作运转次数(分别为nB，nC)。
行驶操作感知部(110)在既定时间期间感知由驾驶员操作的各多功能开关的运转次数(nM)。其中，所谓多功能开关，可以是用于启动车辆的雨刷、诸如方向指示灯等的车灯的开关。例如，行驶操作感知部(110)计数在200ms期间多功能开关操作的动作次数。
行驶操作感知部(110)感知在既定时间期间由驾驶员操作的方向盘的角速度(nθ)。此时，行驶操作感知部(110)不另行测量角速度，而是可以在既定时间期间，每一定时间测量方向盘的角变化量，算出角速度。例如，行驶操作感知部(110)可以在200ms期间，每50ms测量方向盘的角变化量，算出角速度。
不注意状态感知部(120)是用于感知在车辆行驶时附加地运转的控制单元的操作及驾驶员的动作的构成。其中，不注意状态感知部(120)为了感知控制单元的操作(ManualFactor)，可以包括诸如音频信号输入感知部(T1)、空调信号输入感知部(T2)、导航仪信号输入感知部(T3)等的多个感知部。另外，不注意状态感知部(120)为了感知驾驶员的动作(Visual Factor,Verbal Factor)，可以包括瞌睡指数测量部(P)、视线方向测量部(E)及语音感知部(V)。这种不注意状态感知部(120)中包括的多个感知部及多个测量部如图2a及图2b所示，可以通过在车辆的既定位置体现的装置(导航系统、音频、驾驶员状态监控器等)，利用周边设备操作、驾驶员的脸部影像和驾驶员的语音中至少一个项目的信息，获得不注意状态信息。
不注意状态感知部(120)可以感知在车辆行驶中由驾驶员操作周边设备的次数(nT)。其中，周边设备如车辆用AVN(Audio,Video,Navigation：音视频导航仪)、车辆空调装置等，并非车辆行驶必需的装置，但可以是为了驾驶员的便利或车辆室内环境而能够操作的车辆控制单元。例如，不注意状态感知部(120)可以在车辆以既定速度(例如，10km/h)以上行驶中，在一定时间(例如，200ms)期间，感知由驾驶员操作的周边设备的动作开关输入次数，获得为不注意状态信息。
不注意状态感知部(120)可以通过车辆内既定位置加装的麦克风，感知驾驶员的语音。例如，不注意状态感知部(120)可以确认从麦克风在一定时间期间接收的语音数据的脉冲大小(语音大小)及语音发生时间。例如，不注意状态感知部(120)可以利用存储器中预先存储的脉冲临界值，感知既定时间(例如，200ms)期间接收脉冲临界值以上的脉冲大小的语音数据的时间，获得为不注意状态信息。
不注意状态感知部(120)可以通过车辆既定位置加装的摄像头，接收驾驶员的脸部影像，获得驾驶员的闭眼信息及注视懈怠信息。其中，摄像头如图2b所示，可以包括近红外线LED(Near Infrared LED)，使得能够在白天及夜间记录影像。
另外，不注意状态感知部(120)可以在驾驶员的脸部影像中独立地提取驾驶员的眼睛区域影像。此时，驾驶员的脸部影像可以进行影像处理，独立地提取出眼睛区域影像。如上所述，利用从摄像头接收的驾驶员的脸部影像及眼睛区域影像，不注意状态感知部(120)可以获得诸如驾驶员的闭眼信息及注视懈怠信息的不注意状态信息。
不注意状态感知部(120)可以利用从驾驶员的脸部影像提取的眼睛区域影像，获得驾驶员的闭眼信息。此时，不注意状态感知部(120)如图3a所示，可以从眼睛区域影像确认作为眼皮区域的眼皮角度的∠A和∠B，获得驾驶员的闭眼信息。例如，如图3b所示，当在眼睛区域影像中作为眼皮角度的∠A和∠B之和为作为预先设置的既定临界角度值的∠C以下(∠A+∠B≤∠C)时，不注意状态感知部(120)确认为驾驶员闭眼。
不注意状态感知部(120)可以每一定时间期间，确认眼皮的角度，感知驾驶员闭眼的次数，演算既定时间(一定时间≤既定时间)期间闭眼次数和一定时间值，获得驾驶员的瞌睡时间(瞌睡指数)。例如，不注意状态感知部(120)可以分成1秒(既定时间)内250ms(一定时间)区间，测量(计数)闭眼次数，当计数值为3时，把驾驶员闭眼时间(瞌睡时间)获得为750ms(250ms×3)。
另外，不注意状态感知部(120)可以利用驾驶员的脸部影像及眼睛区域影像，获得驾驶员的注视懈怠信息。如图6所示，注视懈怠的范围不是以方向盘的角度，而是以车辆轮子的角度，即，轮子相对车辆中央的变化角度量(诸如图6的(a)的θA或θB的示例)为根据，确认驾驶员的视野范围(视线方向)是否在车辆行驶时无负荷的可视距离(行驶无负荷可视距离(η))，获得注视懈怠信息。对于视野范围而言，可以在从摄像头获得的驾驶员的脸部影像中算出脸部的角度(图6的(b)的α)后，在眼睛区域影像中测量瞳仁的位置(瞳孔的方向)(图6的(c)的(β)而确认。
不注意状态感知部(120)在方向盘角度在既定角度以内，变速器杆为D档或N档时，如果驾驶员的视线一定时间以上未进入行驶无负荷可视范围(a,b)，则判断为注视懈怠，可以确认驾驶员的视线未进入行驶无负荷可视范围(a,b)的时间，获得注视懈怠信息。例如，不注意状态感知部(120)在车辆的速度为10Km以上，变速器杆为D或N，方向盘角度为±15°以内时，如果驾驶员的视线1.5秒以上未进入行驶无负荷可视范围(a,b)，则可以判断为对车辆前方的注视懈怠。
控制部(200)作为用于执行驾驶员状态感知装置(10)的全面动作的构成，可以是电子控制单元。例如，可以把控制部(200)称为DWC(Driving Workload Compute Unit，驾驶负荷计算单元)。
其中，控制部(200)利用从获得部(100)获得的行驶操作信息及不注意状态信息，计算行驶操作负荷量及行驶妨害负荷量。另外，控制部(200)相互比较行驶操作负荷量与行驶妨害负荷量，判断驾驶员的安全驾驶状态，判断结果，如果判断为非安全驾驶状态，则控制输出部(300)，使得输出警告信息。
首先，控制部(200)利用从获得部(100)获得的行驶操作信息及不注意状态信息，计算行驶操作负荷量及行驶妨害负荷量。
例如，控制部(200)利用从获得部(100)的行驶操作感知部(110)获得的行驶操作信息，计算行驶操作负荷量(Wd)。此时，控制部(200)从存储器导出从行驶操作感知部(110)获得的行驶操作信息与行驶操作信息的各项目的加权值，计算行驶操作负荷量。
其中，加权值可以是事先通过多种实验，按行驶操作信息的项目提取并预先设置的值。另外，加权值可以是事先由作业者按项目任意预先设置的值。另外，存储器作为用于存储数据的存储手段，可以是非易失性存储器。
控制部(200)可以利用行驶操作信息中包括的项目及与该项目对应的加权值，计算关于各项目的负荷量。例如，当从获得部(100)获得加速踏板操作、制动踏板操作、多功能开关操作及方向盘操作的行驶操作信息时，控制部(200)可以从存储器导出关于加速踏板操作的加权值(DA)、关于制动踏板操作的加权值(DB)、关于多功能开关操作的加权值(DM)及关于方向盘操作的加权值(θ)。
如果获得部(100)在200ms期间，按50ms单位获得了各项目的时间及次数信息时，借助于控制部(200)而计算的200ms期间的行驶操作负荷量(Wd)可以如数学式1所示。
【数学式1】
Wd＝DA×nA×50ms+DB×nB×50ms+DC×nC×50ms+DM×nM+θ×nθ×50ms
这种行驶操作信息中包括的各项目可以根据情况而增减。如果根据车辆的种类，当行驶操作信息中包括离合器踏板操作及变速器操作时，控制部(200)可以还考虑关于离合器踏板操作的加权值及关于变速器操作的加权值，计算行驶操作负荷量。
另一方面，控制部(200)利用从获得部(100)的不注意状态感知部(120)获得的不注意状态信息，计算行驶妨害负荷量(Wi)。其中，控制部(200)可以求出关于从不注意状态感知部(120)获得的不注意状态信息中包含的各项目的负荷量，合并求出的各项目的负荷量，可以计算行驶妨害负荷量。
例如，控制部(200)利用从获得部(100)的不注意状态感知部(120)获得的周边设备操作的次数，算出周边设备操作负荷量(T(n))。此时，控制部(200)可以还考虑存储器中预先存储的关于周边设备操作的加权值，计算周边设备操作负荷量。如果获得部(100)在200ms期间获得由驾驶员进行的周边设备操作的输入次数时，控制部(200)可以演算周边设备操作输入次数和加权值，算出周边设备操作负荷量(T(n))。
控制部(200)可以利用从获得部(100)的不注意状态感知部(120)获得的驾驶员语音数据，算出语音负荷量(V(n))。其中，控制部(200)可以考虑存储器中存储的语音数据的脉冲临界值，计算语音负荷量。例如，控制部(200)可以在从获得部(100)的不注意状态感知部(120)在一定时间(例如，200ms)期间获得的驾驶员语音数据中，演算接收脉冲临界值以上的语音数据的时间，算出语音负荷量(V(t))。
另外，控制部(200)可以利用从获得部(100)的不注意状态感知部(120)获得的不注意状态信息中的闭眼信息及注视懈怠信息，算出瞌睡负荷量(P(t))及行驶注视懈怠负荷量(E(t))。
例如，如图4的图表所示，当驾驶员为清醒状态时，PERCLOS值相当稳定，图表的变动幅窄。相反，驾驶员为瞌睡状态时的PERCLOS值变化相当大，整体数值高于清醒状态，其中，PERCLOS值可以如数学式2所示。
【数学式2】
根据图4的图表，当PERCLOS的值确认为既定百分率(30％)以上时，即，通过不注意状态感知部(120)，以既定时间(例如，250秒)为基准，确认驾驶员闭眼一定时间(例如，约75秒)时，控制部(200)控制输出部(300)，使得输出车辆警告音。这是为了由于瞌睡驾驶是车辆行驶中最高的危险要素，因而如果确认为驾驶员闭眼一定时间以上，则判断为驾驶员处于瞌睡驾驶中，警告音立即输出，向驾驶员进行警告。
此时，控制部(200)可以参照图5的流程图，执行驾驶员的闭眼确认动作。具体而言，如果车辆速度(V)为既定速度以上(例如，V≥10Km/h)(S510),控制部(200)则通过不注意状态感知部(120)确认眼皮角度是否为∠A+∠B≤∠C(S520)。此时，控制部(200)通过不注意状态感知部(120)，在既定的测量时间(N)期间，每一定时间(x)(例如，显示为250ms或0.25s)通过眼皮的角度确认闭眼的次数(y)。如果通过不注意状态感知部(120)确认眼皮角度为∠A+∠B≤∠C，控制部(200)则判断为闭眼，可以计数驾驶员闭眼的次数(y++)(S530)。如果通过不注意状态感知部(120)确认为眼皮角度并非∠A+∠B≤∠C，控制部(200)则不计数闭眼的次数(S540)。
控制部(200)每一定时间(x)计数闭眼的次数(y)(x+＝0.25、y++或x+＝0.25)，如果1秒期间闭眼次数为3次(x＝1,y＝3)(S550)，则计数(P++)换算因子(P)值(S560)。如果1秒期间闭眼次数不是3次(x＝1,y＝3)，控制部(200)则不计数换算因子(P)值(S570)。
控制部(200)可以在增加测量时间的同时(N++)，反复上述过程，如果在250秒的测量时间以内，换算因子(P)达到100以上(N≥250,P≥100)(S580)，则控制输出部(300)，使得在达到的瞬间能够发生警告(WARNING)(S590)。另外，控制部(200)可以把换算因子(P)值变更为99，使测量时间(N)减少1秒后(P＝99,N-＝1)，反复如上过程，算出驾驶员闭眼的时间(瞌睡时间)。进一步的，控制部(200)可以确认在一定时间期间，PERCLOS值为30％以上的情形，算出瞌睡负荷量(P(t))。
另外，控制部(200)利用从不注意状态感知部(120)获得的注视懈怠信息，算出注视懈怠负荷量(E(t))。如图6所示，如果视野范围超出行驶无负荷可视距离(η)，则负荷因子(V)的因子值会因超出的范围而异。如图6的(a)中的a'或b'所示，超出的范围另行预先设定，现在驾驶员的视野范围可以按相应的范围，从存储器导出负荷因子的因子值，算出注视懈怠负荷量(E(t))。
控制部(200)可以演算如此算出的周边设备操作负荷量(T(n))、语音负荷量(V(t))、瞌睡负荷量(P(t))及注视懈怠负荷量(E(t))，计算为行驶妨害负荷量(Wi)。此时，根据车辆的状态及情形，在利用不注意状态信息而获得的负荷量中，会有行驶妨害负荷量的计算所未考虑的负荷量。
控制部(200)相互比较行驶负荷量(Wd)与行驶妨害负荷量(Wi)，判断驾驶员的安全驾驶状态。例如，控制部(200)在从行驶负荷量(Wd)中去除行驶妨害负荷量(Wi)的值为预先设置的富余负荷量(Wl)以下时，判断为驾驶员为非安全驾驶状态。其中，富余负荷量(Wl)是从行驶负荷量、行驶信息(变速器状态、车辆加速度、转向前行等)，通过基于受试者条件的试验而提取并预先存储于存储器的值，会根据行驶条件而可变(Wd∝Wl)。
即，如果要判断驾驶员为安全驾驶状态，则应满足数学式3的条件。
【数学式3】
Wd＝d1t1+d2t2+d3t3+d4t4
其中，t为时间值，n为次数值。
输出部(300)作为用于画面输出及警报音输出的构成，包括液晶显示装置(LCD)及扬声器。例如，输出部(300)如图7的(b)所示，可以通过集群进行画面输出。另外，输出部(300)也可以通过音响显示装置进行画面输出。
当通过集群进行画面输出时，输出部(300)可以如图7的(a)所示，采用不同的图表个体(例如，柱状图)形式及颜色，在画面中显示控制部(200)的安全驾驶状态判断结果及其结果值。此时，控制部(200)可以控制输出部(300)，使得能够以柱状图显示基于行驶负荷量与行驶妨害负荷量之差的现在负荷量信息。此时，可以按柱状图的百分率单位，显示出控制部(200)计算的行驶负荷量(Wd)与行驶妨害负荷量(Wi)之差除以富余负荷量(Wl)的结果值(C)。
例如，当车辆行驶困难的瞬间预先设置为75％时，在结果值(C)不足75％的情况下，柱状图可以显示为绿色，通知驾驶员是安全的状态。
当结果值(C)为75％以上时，控制部(200)控制输出部(300)，使柱状图的颜色显示为红色，甚至使柱状图闪烁，使驾驶员能够想起车辆行驶的危险。另外，在这种情况下，控制部(200)可以控制输出部(300)，使得输出警报音，向驾驶员警告。
另外，当把行驶负荷量(Wd)与行驶妨害负荷量(Wi)之差除以富余负荷量(Wl)的结果值(C)为一定水平(例如，85％)以上时，控制部(200)可以强制关闭(OFF)对车辆行驶安全没有不良影响的AVN的电源。此时，控制部(200)可以与结果值(C)成平方比地提高通过输出部(300)输出的警报音的音量，强烈地向驾驶员警告行驶危险。
如上所述，根据本发明，比较随着车辆行驶而发生的行驶负荷量与诸如周边设备及驾驶员瞌睡等妨害行驶的行驶妨害负荷量，确认驾驶员的安全驾驶状态，当妨害车辆驾驶的负荷量较高时向驾驶员警告，根据情况，强制使车辆行驶不必需的要素(例如，周边设备)的动作停止，使对车辆驾驶构成妨害的行驶妨害负荷量减小，开创使得驾驶员能够进行安全驾驶的效果。
图8是本发明的实施例的驾驶员状态感知方法流程图。
在步骤S810中，驾驶员状态感知装置(10)获得行驶操作信息及驾驶员的不注意状态信息。
具体而言，驾驶员状态感知装置(10)感知车辆行驶所必需的行驶控制单元的行驶操作，获得行驶操作信息。例如，驾驶员状态感知装置(10)感知加速踏板(ACC pad)操作、制动踏板(Break pad)操作、多功能开关(Multi function S/W)操作、方向盘(Steeringwheel)操作中至少一个项目的行驶操作，获得行驶操作信息。此时，驾驶员状态感知装置(10)确认车辆的速度，当车辆的速度为既定速度(例如，10km/h)以上时，可以获得行驶操作信息。
驾驶员状态感知装置(10)在既定时间期间，每一定时间感知驾驶员操作的加速踏板的运转次数(nA)。相同地，驾驶员状态感知装置(10)也可以每一定时间感知制动踏板及离合器踏板操作的运转次数(分别为nB，nC)。
驾驶员状态感知装置(10)在既定时间期间感知由驾驶员操作的各多功能开关的运转次数(nM)。其中，所谓多功能开关，可以是用于启动车辆的雨刷、诸如方向指示灯等的车灯的开关。
驾驶员状态感知装置(10)在既定时间期间感知由驾驶员操作的方向盘的角速度(nθ)。此时，驾驶员状态感知装置(10)不另行测量角速度，而是可以在既定时间期间，每一定时间测量方向盘的角变化量，算出角速度。
另一方面，驾驶员状态感知装置(10)在车辆行驶中通过驾驶员有选择地控制的周边设备、驾驶员的语音及脸部信息，获得不注意状态信息。
驾驶员状态感知装置(10)可以感知驾驶员在车辆行驶中操作周边设备的次数(nT)。其中，周边设备可以是诸如车辆用AVN(Audio,Video,Navigation)、车辆空调装置等并非车辆行驶必需的装置，是为了驾驶员的便利或车辆室内环境而可以操作的车辆控制单元。
驾驶员状态感知装置(10)可以通过车辆内既定位置加装的麦克风感知驾驶员的语音。例如，驾驶员状态感知装置(10)可以确认从麦克风在一定时间期间接收的语音数据的脉冲大小(语音大小)及语音发生时间。
驾驶员状态感知装置(10)可以通过车辆既定位置加装的摄像头接收驾驶员的脸部影像，获得驾驶员的闭眼信息及注视懈怠信息。此时，如图2b所示，摄像头可以包括近红外线LED(Near Infrared LED)，使得能够在白天及夜间记录影像。
其中，驾驶员状态感知装置(10)可以在驾驶员的脸部影像中独立地提取驾驶员的眼睛区域影像。此时，驾驶员的脸部影像可以进行影像处理，提取出眼睛区域影像。即，驾驶员状态感知装置(10)可以利用从摄像头接收的驾驶员的脸部影像及眼睛区域影像，获得诸如驾驶员闭眼信息及注视懈怠信息的不注意状态信息。
驾驶员状态感知装置(10)可以利用从驾驶员脸部影像提取的眼睛区域影像，获得驾驶员的闭眼信息。如图3a所示，驾驶员状态感知装置(10)可以在眼睛区域影像感知眼皮区域，合并作为眼皮角度的∠A与∠B，获得闭眼信息。例如，如图3b所示，当作为眼皮角度的∠A与∠B之和为预先设置的既定临界角度值的∠C以下(∠A+∠B≤∠C)时，驾驶员状态感知装置(10)确认为驾驶员闭眼。驾驶员状态感知装置(10)可以每一定时间期间确认眼皮的角度，感知驾驶员闭眼的次数，演算既定时间期间闭眼的次数和一定时间值，获得驾驶员的闭眼信息(瞌睡时间)。
另外，驾驶员状态感知装置(10)可以利用驾驶员的脸部影像及眼睛区域影像，获得驾驶员的注视懈怠信息。如图6所示，注视懈怠的范围不是以方向盘的角度，而是以车辆轮子的角度，即，轮子相对车辆中央的变化角度量(诸如图6的(a)的θA或θB的示例)为根据，确认驾驶员的视野范围(视线方向)是否在车辆行驶时无负荷的可视距离(行驶无负荷可视距离(η))，获得注视懈怠信息。其中，对于视野范围而言，可以在从摄像头获得的驾驶员的脸部影像中算出脸部的角度(图6的(b)的α)后，在眼睛区域影像中测量瞳仁的位置(瞳孔的方向)(图6的(c)的(β)而确认。
例如，在方向盘角度在既定角度以内，变速器杆为D档或N档时，如果驾驶员的视线一定时间以上未进入行驶无负荷可视范围(a,b)时，驾驶员状态感知装置(10)则判断为注视懈怠，可以确认其时间，获得注视懈怠信息。
在步骤S820中，驾驶员状态感知装置(10)利用步骤S100获得的行驶操作信息及不注意状态信息，计算行驶操作负荷量及行驶妨害负荷量。
驾驶员状态感知装置(10)利用行驶操作信息计算行驶操作负荷量(Wd)。其中，驾驶员状态感知装置(10)从存储器导出行驶操作信息、各行驶操作信息项目的加权值，计算行驶操作负荷量。其中，加权值可以是事先通过多种实验，按行驶操作信息的项目提取并预先设置的值。另外，加权值可以是事先由作业者按项目任意预先设置的值。
例如，驾驶员状态感知装置(10)可以利用行驶操作信息中包括的项目及与该项目对应的加权值，计算关于各项目的负荷量。当获得加速踏板操作、制动踏板操作、多功能开关操作及方向盘操作的行驶操作信息时，驾驶员状态感知装置(10)可以导出预先存储的关于加速踏板操作的加权值(DA)、关于制动踏板操作的加权值(DB)、关于多功能开关操作的加权值(DM)及关于方向盘操作的加权值(θ)。例如，当在200ms期间，按50ms单位获得行驶操作信息中包括的各项目的时间及次数信息时，200ms期间的行驶操作负荷量(Wd)可以如数学式1所示。
驾驶员状态感知装置(10)利用不注意状态信息，计算行驶妨害负荷量(Wi)。其中，驾驶员状态感知装置(10)可以求出关于不注意状态信息中包括的各项目的负荷量，合并求出的各项目的负荷量，可以计算行驶妨害负荷量。
驾驶员状态感知装置(10)可以利用周边设备操作的次数，算出周边设备操作负荷量(T(n))。例如，驾驶员状态感知装置(10)可以还考虑预先存储的关于周边设备操作的加权值，计算周边设备操作负荷量。当在既定时间期间获得驾驶员的周边设备操作输入次数时，驾驶员状态感知装置(10)可以演算周边设备操作输入次数和加权值，算出周边设备操作负荷量(T(n))。
驾驶员状态感知装置(10)可以利用驾驶员的语音数据，算出语音负荷量(V(n))。其中，驾驶员状态感知装置(10)可以考虑预先存储的语音数据的脉冲临界值，计算语音负荷量。例如，驾驶员状态感知装置(10)可以在既定时间期间获得的驾驶员的语音数据中，演算接收脉冲临界值以上的语音数据的时间，算出语音负荷量(V(t))。
另外，驾驶员状态感知装置(10)可以利用不注意状态信息中的闭眼信息及注视懈怠信息，算出瞌睡负荷量(P(t))及行驶注视懈怠负荷量(E(t))。此时，驾驶员状态感知装置(10)可以通过图5的流程图，执行驾驶员的闭眼确认动作，在车辆速度(V)为既定速度以上的情况下，在既定时间(N)期间，每一定时间(x)通过眼皮角度确认闭眼的次数(y)，可以算出驾驶员闭眼的时间(瞌睡时间)。进一步而言，使在一定时间期间计数(P)PERCLOS值为30％以上的情形的值换算成负荷因子，可以算出瞌睡负荷量(P(t))。
另外，驾驶员状态感知装置(10)利用不注意状态信息中的注视懈怠信息，算出注视懈怠负荷量(E(t))。如图6所示，如果视野范围超出行驶无负荷可视距离(η)，则负荷因子(V)的因子值会因超出的范围而异。如图6的(a)中的a'或b'所示，超出的范围另行预先设置，现在驾驶员的视野范围可以按相应的范围，从存储器导出负荷因子的因子值，算出注视懈怠负荷量(E(t))。
驾驶员状态感知装置(10)可以演算如此算出的周边设备操作负荷量(T(n))、语音负荷量(V(t))、瞌睡负荷量(P(t))及注视懈怠负荷量(E(t))，算出为行驶妨害负荷量(Wi)。
在步骤S830中，驾驶员状态感知装置(10)比较行驶操作负荷量(Wd)与行驶妨害负荷量(Wi)之差与富余负荷量(Wl)。例如，驾驶员状态感知装置(10)确认从行驶负荷量(Wd)去除行驶妨害负荷量(Wi)的值是否为预先设置的富余负荷量(Wl)以下。其中，富余负荷量(Wl)是从行驶负荷量、行驶信息(变速器状态、车辆加速度、转向前行等)，通过基于受试者条件的试验而提取并预先存储于存储器的值，会根据行驶条件而可变(Wd∝Wl)。此时，驾驶员状态感知装置(10)可以算出把行驶负荷量(Wd)和行驶妨害负荷量(Wi)之差除以富余负荷量(Wl)的结果值(C)。
假设，把车辆行驶困难的瞬间预先设置为临界百分率值，如果步骤S830的比较结果值(C)为临界百分率值以上，则在步骤S840中，驾驶员状态感知装置(10)向驾驶员警告。
假设，车辆行驶困难的瞬间预先设置为75％，如果步骤S300的比较结果值(C)为75％以上，则驾驶员状态感知装置(10)向驾驶员警告。此时，驾驶员状态感知装置(10)把代表现在负荷量的图表个体(例如，柱状图)的颜色以红色进行画面显示，甚至使柱状图闪烁，使驾驶员能够想起车辆行驶的危险。另外，在这种情况下，驾驶员状态感知装置(10)可以输出警报音，向驾驶员警告。
假设，当步骤S300的比较结果值(C)不足75％时，在步骤S850中，驾驶员状态感知装置(10)可以以绿色显示代表现在负荷量的图表个体(例如，柱状图)，通知驾驶员是安全的状态。
如上所述，根据本发明，比较随着车辆行驶而发生的行驶负荷量与诸如周边设备及驾驶员瞌睡等妨害行驶的行驶妨害负荷量，确认驾驶员的安全驾驶状态，当妨害车辆驾驶的负荷量较高时向驾驶员警告，根据情况，强制使车辆行驶不必需的要素(例如，周边设备)的动作停止，使对车辆驾驶构成妨害的行驶妨害负荷量减小，开创使得驾驶员能够进行安全驾驶的效果。
以上针对本发明，以其优选实施例为中心进行了考查。本发明所属技术领域的技术人员可以理解：本发明在不超出本发明的本质特性的范围内，可以以变形的形态体现。因此，公开的实施例不是从限定的观点，而应从说明的观点考虑。本发明的范围不是显示于前述的说明，而是显示于权利要求书，在与其同等范围内的所有差异应解释为包含于本发明。

Claims (13)

1.一种驾驶员状态感知装置，其特征在于，包括：
获得部，其获得车辆的行驶操作信息及驾驶员的不注意状态信息；及
控制部，其利用获得的所述行驶操作信息计算行驶操作负荷量，利用获得的所述不注意状态信息计算行驶妨害负荷量，比较所述行驶操作负荷量与所述行驶妨害负荷量，判断所述驾驶员的安全驾驶状态，
所述控制部在从所述行驶操作负荷量中去除所述行驶妨害负荷量的值为预先设置的富余负荷量以下时，判断所述驾驶员为非安全驾驶状态，
当把所述行驶操作负荷量与所述行驶妨害负荷量之差除以所述富余负荷量的结果值为预定水平以上时，所述控制部强制关闭对车辆的行驶安全没有不良影响的周边设备的电源。
2.根据权利要求1所述的驾驶员状态感知装置，其特征在于，
所述获得部获得包括所述车辆的加速踏板操作、制动踏板操作、离合器踏板操作、多功能开关操作及方向盘操作中至少一个项目的所述行驶操作信息。
3.根据权利要求2所述的驾驶员状态感知装置，其特征在于，
所述控制部演算所述行驶操作信息中包括的所述项目的操作时间信息、操作次数信息中至少一个信息与所述各个项目预先设置的加权值，计算所述行驶操作负荷量。
4.根据权利要求1所述的驾驶员状态感知装置，其特征在于，
所述获得部获得包括周边设备操作、所述驾驶员的驾驶员语音、脸部影像及眼睛区域影像中至少一个项目的所述不注意状态信息。
5.根据权利要求4所述的驾驶员状态感知装置，其特征在于，
所述控制部考虑所述不注意状态信息中包括的项目的信息，利用所述驾驶员的瞌睡负荷、注视懈怠负荷、语音负荷及周边设备操作负荷中至少一个负荷信息，计算所述行驶妨害负荷量。
6.根据权利要求4所述的驾驶员状态感知装置，其特征在于，
还包括输出部，
所述输出部如果按照所述控制部的控制，利用所述眼睛区域影像，确认所述驾驶员闭眼既定时间以上，则输出警告音。
7.根据权利要求6所述的驾驶员状态感知装置，其特征在于，
所述控制部在所述眼睛区域影像中感知眼皮区域，当眼皮的角度为临界角度值以下时，判断为闭眼。
8.根据权利要求1所述的驾驶员状态感知装置，其特征在于，
还包括输出部，
所述输出部以柱状图形式进行画面显示，且根据所述控制部的安全驾驶状态判断结果，通过所述柱状图的长度、闪烁及颜色中至少一者输出警告信息。
9.一种驾驶员状态感知方法，作为基于驾驶员状态感知装置的驾驶员状态感知方法，其特征在于，包括：
获得步骤，获得车辆的行驶操作信息及驾驶员的不注意状态信息；
计算步骤，利用获得的所述行驶操作信息计算行驶操作负荷量，利用所述不注意状态信息计算行驶妨害负荷量；
比较步骤，比较所述行驶操作负荷量与所述行驶妨害负荷量及预先设置的富余负荷量；及
判断步骤，根据比较结果判断所述驾驶员的安全驾驶状态，
所述比较步骤包括比较结果为在从所述行驶操作负荷量中去除所述行驶妨害负荷量得到的现在负荷量，是否为所述富余负荷量以下的步骤；
所述判断步骤在从所述行驶操作负荷量中去除所述行驶妨害负荷量得到的现在负荷量为所述富余负荷量以下时，判断所述驾驶员为非安全驾驶状态，
当把所述行驶操作负荷量与所述行驶妨害负荷量之差除以所述富余负荷量的结果值为预定水平以上时，强制关闭对车辆的行驶安全没有不良影响的周边设备的电源。
10.根据权利要求9所述的驾驶员状态感知方法，其特征在于，
所述获得步骤包括：
行驶操作信息获得步骤，获得包括所述车辆的加速踏板操作、制动踏板操作、离合器踏板操作、多功能开关操作及方向盘操作中至少一个项目的所述行驶操作信息；及
不注意状态信息获得步骤，获得包括周边设备操作、所述驾驶员的驾驶员语音、脸部影像及眼睛区域影像中至少一个项目的所述不注意状态信息。
11.根据权利要求10所述的驾驶员状态感知方法，其特征在于，
所述计算步骤包括：
行驶操作负荷量计算步骤，演算所述行驶操作信息中包括的所述项目的操作时间信息、操作次数信息中至少一个信息与各个项目预先设置的加权值，计算所述行驶操作负荷量；及
行驶妨害负荷量计算步骤，考虑所述不注意状态信息中包括的项目的信息，利用所述驾驶员的瞌睡负荷、注视懈怠负荷、语音负荷及周边设备操作负荷中至少一个负荷信息，计算所述行驶妨害负荷量。
12.根据权利要求10所述的驾驶员状态感知方法，其特征在于，
还包括提供步骤，如果作为在从所述行驶操作负荷量中去除所述行驶妨害负荷量的值的现在负荷量，为富余负荷量以下，则以红色显示代表所述安全驾驶状态的图表个体并提供给所述驾驶员，如果所述现在负荷量超过所述富余负荷，则以绿色显示所述图表个体并提供给所述驾驶员。
13.根据权利要求10所述的驾驶员状态感知方法，其特征在于，
还包括警告步骤，如果利用所述不注意状态信息中包括的项目中的所述眼睛区域影像，确认所述驾驶员闭眼既定时间以上，则输出警告音，向所述驾驶员警告。
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