JP2008206688A - 居眠り警報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】煩わしい警報を低減することのできる居眠り警報装置を提供する。
【解決手段】本警報を発生する前にホワイトノイズをドライバに与え（ステップＳ２５）、そのホワイトノイズに対するドライバの反応を猶予期間内に検出した場合には、本警報の発生を見送る。
【選択図】図９

Description

本発明は、居眠り警報装置に関するものである。

従来、例えば、特許文献１〜３に記載のように、ドライバの居眠り運転を防止する居眠り運転警報装置が提案されている。このうち、特許文献１に記載の居眠り運転警報装置は、単調運転を検出した場合に予備警報を発生し、この予備警報に対して、ドライバがリセットスイッチを押す応答操作を行う場合には警報を発生せず、その応答操作を行わない場合には警報を発生する。
特開昭５６−２２２７号公報 特開平６−１９７８８８号公報 特開平１１−１８９０６６号公報

ドライバの眠気は、個人差、体調や心理状態などが影響して、その推定結果は必ずしもドライバの主観と合致しないことがある。そのため、推定した結果に基づいて警報を発生する場合、あるドライバにとってはかなり眠気が進行した状態で発せられるために警報のタイミングが遅すぎる場合もあれば、覚醒した状態で発せられるために警報を煩わしく感じる場合もある。従って、上記特許文献１のように、警報を発生する前に予備警報を発生して、ドライバからの応答操作が行われた場合には警報を発生しないようにすることで、不要な警報の発生が低減される。

しかしながら、予備警報についても、警報と同様に、ドライバが覚醒した状態で発せられる場合があるため、ドライバにとって煩わしくないものが求められる。また、上記特許文献１では、単調運転を検出する度に応答操作を行う必要があるため、ドライバはその応答操作を煩わしく感じる。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたもので、煩わしい警報を低減することのできる居眠り警報装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の居眠り警報装置は、
人間に対して警報を発生する前に、当該人間の反応を得るための刺激を発生する刺激発生手段と、
刺激発生手段の発生した刺激を人間に与えた場合に、その刺激に対する人間の反応を検出する反応検出手段と、
反応検出手段が刺激に対する人間の反応を検出したかどうかによって、人間に対して警報すべきか否かを判定する警報発生判定手段と、
警報発生判定手段によって警報すべきと判定された場合に、人間に対して警報を発生する警報発生手段と、を備えることを特徴とする。

このように本発明は、人間の反応を得るための刺激を予備警報として与え、その刺激に対する人間の反応を検出することで、人間の覚醒状態をフィードバックする。これにより、予備警報に対する応答操作が不要となり、また、人間の反応を得るための刺激を予備警報として与えることから、ドライバの煩わしさを低減することができる。そして、刺激に対する人間の反応を検出した場合には、警報すべきでないと判断して、警報の発生を見送ることになるから、煩わしい警報が低減される。

請求項２に記載のように、刺激発生手段は、覚醒時の人間が反応可能である刺激を発生するとよい。覚醒時の人間であれば、特に意識することなく、与えられた刺激に敏感に（反射的に）反応することが可能であるからである。

また、請求項３に記載のように、刺激発生手段の発生する刺激と、警報発生手段から発生する警報とは、その各々が、人間の異なる感覚器官に受容されるものであってもよい。人間の感覚器官は、視覚には光線、聴覚には音波、臭覚には香りというように、それぞれ感覚器官に対応した物理的・化学的刺激にのみ反応することが知られている。従って、人間の異なる感覚器官に働きかけることができる。

請求項４の記載によれば、刺激発生手段は、人間の反応を得るための刺激の発生場所が時間経過に従って変更されるように発生することが好ましい。覚醒時の人間であれば、刺激の発生場所の変化に敏感に反応することができるからである。

請求項５に記載のように、人間が周囲の環境から受ける刺激を取得する周囲刺激取得手段を備え、
刺激発生手段は、人間の反応を得るための刺激として、周囲刺激取得手段が取得した人間が周囲の環境から受ける刺激の強さを基準に、その強さが増加、若しくは減少するように発生させてもよい。覚醒時の人間は、周囲からの環境音が大きくなったり小さくなったりする変化など、周囲の環境から受ける刺激の変化（微分）に敏感に反応することができるからである。

従って、請求項６に記載のように、刺激発生手段は、人間の反応を得るための刺激の強さが断続的に増加、若しくは減少するように発生させたり、請求項７に記載のように、刺激発生手段は、人間の反応を得るための刺激の強さが時間経過に従って徐々に増加、若しくは減少するように発生させたりすることで、さらなる効果が期待できるのである。

請求項８に記載のように、刺激発生手段は、人間の反応を得るための刺激としてホワイトノイズを発生させることを特徴とする。ホワイトノイズは、人間の可聴周波数帯域（２０〜２００００[Hz]程度）において略均一な周波数特性を有する（言い換えれば、特定周波数のピークをもたない）ため、ホワイトノイズを人間に与えることで、ホワイトノイズが人間の周囲の環境音に重畳しても、人間の外界に対する知覚能力は大きく低下しないからである。

請求項９の記載によれば、人間の眠気の強弱に応じて変化する眠気レベルを判定する眠気レベル判定手段を備え、刺激発生手段は、眠気レベル判定手段の判定した眠気レベルが予め設定された警報閾値を超えたタイミングで刺激を発生することを特徴とする。これにより、人間が眠気をもよおしているものと推定される場合に、人間の反応を得るための刺激を発生させることができる。

請求項１０に記載のように、反応検出手段は、刺激に対する人間の反応として、当該人間の動作、生体信号の少なくとも１つの事象を検出することを特徴とする。これにより、刺激に対する応答操作を人間に課すことなく、人間の動作、生体信号などから、刺激に対する人間の反応を検出することができる。

以下、本発明の居眠り警報装置の実施形態について図面を用いて説明する。図１に、車両に搭載された居眠り警報装置１００の全体構成を示し、図２に、居眠り警報装置１００のブロック図を示す。図１及び図２に示すように、居眠り警報装置１００は、マイク１、カメラ２、近赤外ＬＥＤ（ＬＥＤ）３、画像処理・撮像制御回路（画像ＥＣＵ）４、制御装置５、音声生成装置６、及びスピーカ７によって構成される。

スピーカ７は、車両の車室内の適宜の位置に配置され、音源生成装置６からの制御信号を受信して音波を出力する。カメラ２は、車両のメータパネル付近に配置され、車両を運転する人間（以下、ドライバ）の胸部から上方を撮像範囲に含む。カメラ２は、近赤外光を発するＬＥＤ３によって照射されたドライバの上記撮像範囲の画像を繰り返し撮像する（フレームレートは３０〜６０[fps]程度。）。

画像ＥＣＵ４は、カメラ２の撮像制御やＬＥＤ３の照明制御を実行するほか、カメラ２で撮像した画像データを入力して、不図示のメモリに一時的に記憶する。画像処理ＥＣＵ４は、カメラ２より撮像された画像データを読み込んで、順次所定の画像認識処理を施すことにより、ドライバの動作や外観を判断するための処理データを生成し、他のメモリに記憶する。

制御装置５は、眠気レベル判定部５１、ドライバ反応判定部５２から構成される。眠気レベル判定部５１は、画像処理ＥＣＵ４から取得した処理結果に基づき、ドライバの眠気の強弱に応じて変化する眠気レベル（眠気が弱いほど低く、眠気が強いほど高いレベルを示す６段階程度の眠気レベル）を判定（推定）する。具体的には、ドライバの瞼の開き度合いの変化や、瞬きパターンの変化から推定する。

眠気レベル判定部５１では、図３に示すように、この眠気レベルに対して、ドライバの反応を得るための刺激（予備警報）の発生タイミングを規定する警報閾値が設定されている。制御装置５では、ドライバの眠気レベルが警報閾値を超えたタイミングで予備警報を発生させる。これにより、ドライバが眠気をもよおしているものと推定される場合に、ドライバの反応を得るための予備警報を発生させることができる。

ドライバ反応判定部５２は、スピーカ７から予備警報を発生した場合、画像処理ＥＣＵ４から処理データを取得して、その処理データから、予備警報に対するドライバの反応の検出を試みる。ドライバ反応判定部５２では、ドライバの動作や外観からドライバの反応を検出する。本実施形態では、ドライバの表情の変化があった場合、あるいは、ドライバの顔や視線方向がスピーカ７に向けられた場合に、予備警報に対するドライバの反応を検出したものと判定する。

この他、例えば、予め設定したドライバのジェスチャー（例えば、瞬目を２回繰り返す、首を左右に振る、口を開ける等）があった場合に、ドライバの反応を検出したものと判定してもよい。これにより、予備警報に対する応答操作をドライバに課すことなく、ドライバの動作や外観から予備警報に対するドライバの反応を検出することができる。なお、予備警報に対するドライバの反応は、生体信号（心拍数、脈拍、筋電位等の変化）から検出するようにしてもよい。また、ドライバ反応判定部５２は、予備警報に対するドライバの反応を検出していないと判定した場合、ドライバに対して警報すべきであると判定して、その旨の信号を音声生成装置６へ出力する。

音声生成装置６は、ドライバの眠気レベルが警報閾値を超えたタイミングで、スピーカ７から予備警報を発生させる。音声生成装置６では、図５に示すように、人間の可聴周波数帯域（２０〜２００００[Hz]程度）において略均一な周波数特性を有する（言い換えれば、特定周波数のピークをもたない）ホワイトノイズを生成してスピーカ７から発生させる。

発明者による実験では、７０[dB]程度の音圧レベルのホワイトノイズをドライバに与えたところ、覚醒時にはホワイトノイズの発生に敏感に反応し、かつ、そのホワイトノイズが耳障りでないとの主観評価を得ている。また、ホワイトノイズは、上記の周波数特性を有するので、ホワイトノイズをドライバの周囲の環境音に重畳してドライバに与えても、ドライバの外界に対する知覚能力は大きく低下しない。従って、本実施形態ではホワイトノイズを生成する。

音声生成装置６にて生成するホワイトノイズは、環境音の音圧レベルを基準にその音圧レベル（強さ）を調整する。すなわち、覚醒時のドライバは、環境音が大きくなったり小さくなったりする変化など、周囲の環境から受ける環境音の変化（微分）に敏感に反応することができる。そこで、マイク１からドライバが周囲の環境から受ける刺激（環境音）を取得し、その環境音にホワイトノイズを重畳する際、その重畳するホワイトノイズの音圧レベルが一定のレベルとなるように、環境音の音圧レベルを基準に、重畳するホワイトノイズの音圧レベルを調整する。

また、上述したように、覚醒時のドライバは、周囲の環境から受ける環境音の変化（微分）に敏感に反応することができるので、図４に示すように、ホワイトノイズの音圧レベルが環境音の音圧レベルを基準として、断続的に増加・減少を繰り返すように発生させたり、図７に示すように、ホワイトノイズの音圧レベルが環境音の音圧レベルを基準として、時間経過に従って徐々に増加するように発生させたりすると、より効果的である。

音源生成装置６は、図４に示すように、予備警報が環境音に重畳するように発生した後、猶予期間内にドライバの反応が検出されなかった場合、ドライバ反応判定部５２から警報すべきである旨の信号を受信し、その信号を受けて、スピーカ７から本警報を発生させる。この本警報は、図６に示すように、特定の周波数でピークをもつ周波数特性を有する。

次に、居眠り警報装置１００の動作について、図８及び図９のフローチャートを用いて説明する。なお、ドライバが眠りに至る経緯は、ドライバが徐々に眠くなっていくパターン（平均眠気と呼ぶ）が一般的であるが、ドライバは突然眠くなるパターン（瞬時眠気と呼ぶ）もある。そこで、居眠り警報装置１００では、瞬時眠気に対応した処理と平均眠気に対応した処理を同時に繰り返し行うことで、何れのパターンにも対応可能としている。

図８は、画像認識処理のフローチャートであり、繰り返し実行する。図８に示すステップＳ１１では、画像データを取得し、ステップＳ１２では、画像認識処理を実行する。ステップＳ１３では、処理データをメモリに記憶する。

図９は、居眠り警報処理のフローチャートである。図９のステップＳ２１ではメモリに記憶された処理データを取得し、ステップＳ２２にて眠気レベルを判定（推定）する。眠気レベル判定は過去３０秒から６０秒間の蓄積データを用いてその時間内における平均的（潜在的）な眠気レベルを移動平均を取りながら常にリフレッシュして判定するものである。

ステップＳ２３では、瞬時眠気が有るかどうかを判断する。瞬時眠気は、急速に眠気レベルが高くなるように変化するので、その変化の度合いから判断する。このステップＳ２３にて肯定判断した場合にはステップＳ２９にて本警報を発生させる。一方、否定判断した場合には、ステップＳ２４へ処理を進める。ステップＳ２４では眠気レベルが警報閾値を超えているかどうかを判断する。このステップＳ２４にて肯定判断した場合にはステップＳ２５に進み、否定判断した場合にはステップＳ２１へ処理を移行し、同様の処理を繰り返す。

ステップＳ２５では予備警報としてのホワイトノイズを発生させ、ステップＳ２６では制御装置５の備える不図示のタイマーのカウントをスタートさせる。ステップＳ２７では、予備警報に対するドライバの反応を検出したかどうかを判定し、ドライバの反応を検出していないと判定した場合にはステップＳ２８に処理を進め、ドライバの反応を検出したと判定した場合には、ステップＳ３０にて予備警報を停止して、ステップＳ３１に処理を移行する。

ステップＳ２８では、タイマーのカウントが図４に示した猶予期間ＴＨ以上かどうかを判定する。ここで、肯定判定される場合には、ホワイとノイズ発生後、猶予期間が経過してもドライバの反応を検出していない（反応が無かったもの）として、ステップＳ２９にて本警報を発生させる。一方、否定判定される場合にはステップＳ２５へ処理を移行し、上述した処理を繰り返す。ステップＳ３１では、タイマーのカウントをリセットした後、再びタイマーをスタートさせ、上述した処理を繰り返す。

このように、本実施形態の居眠り警報装置１００は、本警報を発生する前に、覚醒時のドライバであれば反応可能であるホワイトノイズをドライバに与え、このホワイトノイズに対するドライバの反応を猶予期間内に検出した場合には、本警報の発生を見送るようにした。これにより、ホワイトノイズに対する応答操作が不要となり、また、ドライバの反応を得るためのホワイトノイズをドライバ与えることから、ドライバの煩わしさを低減することができる。そして、ホワイトノイズに対するドライバの反応を検出した場合には、警報すべきでないと判断して、警報の発生を見送ることになるから、煩わしい警報が低減される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。

（変形例１）
本実施形態では、車室内に１つ配置されるスピーカ７からホワイトノイズを発生させているが、例えば、ドライバに対し左右にスピーカを配置し、ホワイトノイズを左右のスピーカから交互に発生させてもよい。このようにしても、覚醒時のドライバであれば、ホワイトノイズの発生場所の変化に敏感に反応することができる。

（変形例２）
本実施形態では、ドライバの周囲の環境音にホワイトノイズを重畳するものであるが、マイク１で取得した環境音から、環境音の周波数特性を分析し、その分析した周波数特性に対し逆位相のホワイトノイズを音源生成装置６にて生成して、スピーカ７から発生させることで、環境音の音圧レベルを減少させる変化を発生させるようにしてもよい。

上述したように、覚醒時のドライバは、周囲から受ける刺激の変化（微分）に敏感に反応することができる。従って、上記のように、ドライバが周囲から受ける環境音の音圧レベルが減少するようにしても、ドライバの反応が検出可能となる。

（変形例３）
また、本実施形態の音源生成装置６において、マイク１で環境音を取得し、その環境音の周波数特性を分析して、その周波数特性に上乗せしたホワイトノイズを生成するようにしてもよい。しかしながら、ドライバの個人差によって、聴こえ方は異なることが想定される。従って、音源生成装置６にて生成する予備警報の周波数特性は、任意に調整できるようにしても良い。さらに、ドライバを特定する手段として個人認証手段を備え、各ドライバが知覚できる音圧レベルを予めキャリブレーションして記憶しておき、ドライバ毎に予備警報時の音圧レベルをカスタマイズするようにしても良い。

（変形例４）
本実施形態では、環境音を取得するためのマイク１を車室内にのみ配置しているが、車室外にも配置して、車室内外の環境音を取得し、さらに、それらの周波数特性を分析して、その間の周波数特性を有するホワイトノイズを予備警報として発生するようにしてもよい。これによっても、予備警報の煩わしさを低減することができる。

（変形例５）
また、本実施形態のホワイトノイズは、環境音の音圧レベルや周波数特性と無関係に重畳しても良いが、実際に環境音の対象となる連続スペクトル音の「音の大きさ（loudness）」を簡単に測定できない場合が多い。そこで、環境音の大きさとの対応がよく、簡単に測定可能なものとして用いられるＡ特性音圧レベル（周波数による音の大きさの違いをシミュレートし、各周波数成分の聴感上での加算をエネルギー加算に置き換えたもの）を周波数補正した音圧レベルを増幅して、ホワイトノイズを生成するようにしても良い。

（変形例６）
例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System、全地球測位システム）等を用いて車両の現在位置（ドライバの現在位置）を取得し、この現在位置における地域の属性（海岸地帯、市街地、山岳地帯、住宅地、幹線道路等）を地図データを用いて特定し、その地域の属性に対応する環境音の音響データを予め記憶させたメモリから選択して、その環境音を予備警報として再生（発生）するようにしてもよい。

これにより、ドライバの反応を得るための予備警報として、車両の存在する地域の属性に応じた環境音が出力されるようになるため、警報を発生する前の予備警報を煩わしいと感じさせないようにすることができる。ここで、地域の属性に応じた環境音としては、例えば、海辺であれば波の音であったり、市街地であれば自動車の走行音や音響装置付信号機（交通信号機において歩行者用灯器が青であることを視覚障害者に知らせるため、誘導音を外部に接続したスピーカから鳴動させる視覚障害者用交通信号付加装置）からの誘導音であったりすればよい。

（変形例７）
また、本実施形態では、スピーカ７からドライバの聴覚を刺激する予備警報や本警報を発生するものであるが、予備警報として発生する刺激と、本警報として発生する刺激とが、ドライバの異なる感覚器官によって受容されるものであってもよい。

すなわち、人間の感覚器官は、視覚には光線、聴覚には音波、臭覚には香りというように、それぞれ感覚器官に対応した物理的・化学的刺激にのみ反応する（このような刺激は適当刺激と呼ばれる。）ことが知られている。従って、上記のようにすることで、人間の異なる感覚器官に働きかけることができる。

具体的には、視覚に働きかける予備警報としては、車両のメータのイルミネーションランプの点灯／消灯、ランプ色の変更、ランプ照度の変更とし、視覚に働きかける本警報としては、メータ内に警告ランプを点滅させる等とするとよい。

また、触覚に働きかける予備警報としては、空調装置からの送風のＯＮ／ＯＦＦ、最小風量での送風とし、触覚に働きかける本警報としては、最大風量での送風等とするとよい。また、臭覚に働きかける予備警報としては、柑橘系の香りを発生させるとし、臭覚に働きかける本警報としては、ミント系の香りを発生する等するとよい。そして、これらの予備警報と本警報を人間の異なる感覚器官に働きかけるように組み合わせるとよい。

（変形例８）
また、例えば、本実施形態の居眠り警報装置１００は、車両のドライバに対して警報を発生するものであるが、携帯電話やパーソナルコンピュータに同様の構成を備えて、ビジネスシーンにおいて活用することも可能である。その場合には、ドライバの眠気レベルを心拍数や脈拍等の生体信号を検出して推定すればよい。

車両に搭載された居眠り警報装置１００の全体構成を示す図である。 居眠り警報装置１００のブロック図である。 眠気レベルと警報閾値を説明するための図である。 予備警報と本警報を説明するための図である。 予備警報としてのホワイトノイズの周波数特性を示す図である。 本警報の周波数特性を示す図である。 予備警報の音圧レベルを段階的に増加させた例を示した図である。 画像認識処理のフローチャートである。 居眠り警報処理のフローチャートである。

符号の説明

１ マイク
２ カメラ
３ 近赤外ＬＥＤ（ＬＥＤ）
４ 画像処理・撮像制御回路（画像ＥＣＵ）
５ 制御装置
５１ 眠気レベル判定部
５２ ドライバ反応判定部
６ 音源生成装置
７ スピーカ
１００ 居眠り警報装置

Claims (10)

1. 人間に対して警報を発生する前に、当該人間の反応を得るための刺激を発生する刺激発生手段と、
   前記刺激発生手段の発生した刺激を人間に与えた場合に、その刺激に対する人間の反応を検出する反応検出手段と、
   前記反応検出手段が前記刺激に対する人間の反応を検出したかどうかによって、前記人間に対して警報すべきか否かを判定する警報発生判定手段と、
   前記警報発生判定手段によって警報すべきと判定された場合に、前記人間に対して警報を発生する警報発生手段と、を備えることを特徴とする居眠り警報装置。
2. 前記刺激発生手段は、覚醒時の人間が反応可能である刺激を発生することを特徴とする請求項１記載の居眠り警報装置。
3. 前記刺激発生手段の発生する刺激と、前記警報発生手段から発生する警報とは、その各々が、人間の異なる感覚器官に受容されるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の居眠り警報装置。
4. 前記刺激発生手段は、前記人間の反応を得るための刺激の発生場所が時間経過に従って変更されるように発生することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の居眠り警報装置。
5. 人間が周囲の環境から受ける刺激を取得する周囲刺激取得手段を備え、
   前記刺激発生手段は、前記人間の反応を得るための刺激として、前記周囲刺激取得手段が取得した人間が周囲の環境から受ける刺激の強さを基準に、その強さが増加、若しくは減少するように発生することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の居眠り警報装置。
6. 前記刺激発生手段は、前記人間の反応を得るための刺激の強さが断続的に増加、若しくは減少するように発生することを特徴とする請求項５記載の居眠り警報装置。
7. 前記刺激発生手段は、前記人間の反応を得るための刺激の強さが時間経過に従って徐々に増加、若しくは減少するように発生することを特徴とする請求項５記載の居眠り警報装置。
8. 前記刺激発生手段は、前記人間の反応を得るための刺激として、ホワイトノイズを発生させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の居眠り警報装置。
9. 人間の眠気の強弱に応じて変化する眠気レベルを判定する眠気レベル判定手段を備え、
   前記刺激発生手段は、前記眠気レベル判定手段の判定した眠気レベルが予め設定された警報閾値を超えたタイミングで刺激を発生することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の居眠り警報装置。
10. 前記反応検出手段は、前記刺激に対する人間の反応として、当該人間の動作、生体信号の少なくとも１つの事象を検出することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の居眠り警報装置。

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