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JP2013081516A - Device and method for determining sleepiness - Google Patents

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JP2013081516A
JP2013081516A JP2011221766A JP2011221766A JP2013081516A JP 2013081516 A JP2013081516 A JP 2013081516A JP 2011221766 A JP2011221766 A JP 2011221766A JP 2011221766 A JP2011221766 A JP 2011221766A JP 2013081516 A JP2013081516 A JP 2013081516A
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facial expression
sleepiness
expression variation
speed
determination
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Application number
JP2011221766A
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Japanese (ja)
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Ryota Fujimura
亮太 藤村
Sotaro Chikusawa
宗太郎 築澤
Hiroyuki Kuboya
寛行 久保谷
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Abstract

【課題】表情変動が生じている場合であっても眠気レベルを精度良く判定することができる眠気判定装置を提供すること。
【解決手段】眠気判定装置100は、人の表情変動の大きさおよび速度を取得する表情変動取得部110と、表情変動の大きさが所定の閾値未満であるか否かを判定する表情変動判定部120と、表情変動の大きさが所定の閾値未満であることを条件として、表情変動の速度に基づく人の眠気レベルの判定を行う眠気判定部130とを有する。
【選択図】図1
The present invention provides a drowsiness determination device capable of accurately determining a drowsiness level even when facial expression variation occurs.
A drowsiness determination apparatus includes a facial expression variation acquisition unit that acquires a size and speed of a facial expression variation of a person, and a facial expression variation determination that determines whether the facial expression variation is less than a predetermined threshold. And a sleepiness determination unit 130 that determines the sleepiness level of a person based on the speed of the expression change on the condition that the magnitude of the expression change is less than a predetermined threshold.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、人の眠気レベルの判定を行う眠気判定装置および眠気判定方法に関する。   The present invention relates to a drowsiness determination apparatus and a drowsiness determination method for determining a human drowsiness level.

従来、居眠り運転防止用の警報などを目的として、人の眠気レベルの判定を自動で行う技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for automatically determining a person's sleepiness level has been proposed for the purpose of, for example, an alarm for preventing drowsy driving (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載の技術(以下「従来技術」という)は、まず、車両の室内に設置した撮像機器により撮影された運転者の顔の映像から、運転者の顔特徴点間の距離(左右口角間の距離、眉と目の距離など)を、逐次検出する。そして、従来技術は、検出した特徴点間距離を、運転者が覚醒状態にあるときの特徴点間距離と比較することにより、運転者の眠気の兆候を検出する。より具体的には、従来技術は、覚醒状態のときの特徴点間距離と、判定対象時刻の特徴点間距離との大小関係から、運転者の眠気レベルを判定する。このような従来技術は、人の眠気レベルの判定を自動で行うことができる。   The technology described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “conventional technology”) is based on the distance between the driver's facial feature points (left and right) from the image of the driver's face taken by an imaging device installed in the vehicle interior. The distance between the corners of the mouth, the distance between the eyebrows and the eyes, etc.) are sequentially detected. Then, the conventional technology detects the driver's drowsiness sign by comparing the detected distance between feature points with the distance between feature points when the driver is in an awake state. More specifically, in the conventional technology, the drowsiness level of the driver is determined from the magnitude relationship between the distance between feature points in the awake state and the distance between feature points at the determination target time. Such a conventional technique can automatically determine a person's sleepiness level.

特開2009−45418号公報JP 2009-45418 A

北島洋樹、外3名、「自動車運転時の眠気の予測手法についての研究」、日本機械学会論文集(C編)、日本機械学会、1997年、63巻613号、p.93−100Hiroki Kitajima, 3 others, “Study on prediction method of sleepiness when driving a car”, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C), Japan Society of Mechanical Engineers, 1997, 63, 613, p. 93-100

しかしながら、人は、眠気のレベルが比較的高いときでもしばしば表情を変動させるものであり、表情が変動している間、特徴点間距離が覚醒状態の場合と同様の値になることもある。したがって、従来技術は、表情変動が生じている場合には、眠気レベルを精度良く判定することができないという課題を有する。   However, people often change their facial expressions even when the level of drowsiness is relatively high, and while the facial expressions are changing, the distance between feature points may be the same value as in the awake state. Therefore, the conventional technique has a problem that the drowsiness level cannot be accurately determined when facial expression variation occurs.

本発明の目的は、表情変動が生じている場合であっても、眠気レベルを精度良く判定することができる眠気判定装置および眠気判定方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a drowsiness determination device and a drowsiness determination method capable of accurately determining a drowsiness level even when facial expression variation occurs.

本発明の眠気判定装置は、人の表情変動の大きさおよび速度を取得する表情変動取得部と、前記表情変動の大きさが所定の閾値未満であるか否かを判定する表情変動判定部と、前記表情変動の大きさが前記所定の閾値未満であることを条件として、前記表情変動の速度に基づく前記人の眠気レベルの判定を行う眠気判定部とを有する。   The drowsiness determination device of the present invention includes a facial expression variation acquisition unit that acquires the magnitude and speed of a facial expression variation of a person, a facial expression variation determination unit that determines whether the facial expression variation is less than a predetermined threshold value, and And a drowsiness determination unit that determines the drowsiness level of the person based on the speed of the expression variation on condition that the magnitude of the expression variation is less than the predetermined threshold.

本発明の眠気判定方法は、人の表情変動の大きさおよび速度を取得するステップと、前記表情変動の大きさが所定の閾値未満であるか否かを判定するステップと、前記表情変動の大きさが前記所定の閾値未満であることを条件として、前記表情変動の速度に基づく前記人の眠気レベルの判定を行うステップとを有する。   The drowsiness determination method of the present invention includes a step of acquiring the magnitude and speed of a human facial expression variation, a step of determining whether the facial expression variation magnitude is less than a predetermined threshold, and the facial expression variation magnitude. And a step of determining the sleepiness level of the person based on the speed of the expression change on the condition that the length is less than the predetermined threshold.

本発明によれば、表情変動が生じている場合であっても眠気レベルを精度良く判定することができる。   According to the present invention, the drowsiness level can be accurately determined even when facial expression variation occurs.

本発明の実施の形態1に係る眠気判定装置の構成の一例を示すブロック図The block diagram which shows an example of a structure of the drowsiness determination apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る眠気判定装置および安全運転支援装置の構成の一例を示すブロック図The block diagram which shows an example of a structure of the drowsiness determination apparatus and safe driving assistance apparatus which concern on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における第1の眠気判定テーブルの内容の一例を示す図The figure which shows an example of the content of the 1st drowsiness determination table in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る安全運転支援装置の動作の一例を示すフローチャートThe flowchart which shows an example of operation | movement of the safe driving assistance apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における表情変動の取得手法を説明するための図The figure for demonstrating the acquisition method of the expression variation in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態3に係る眠気判定装置および安全運転支援装置の構成の一例を示すブロック図The block diagram which shows an example of a structure of the drowsiness determination apparatus and safe driving assistance apparatus which concern on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る安全運転支援装置の動作の一例を示すフローチャートThe flowchart which shows an example of operation | movement of the safe driving assistance apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る眠気判定装置および安全運転支援装置の構成の一例を示すブロック図The block diagram which shows an example of a structure of the drowsiness determination apparatus and safe driving assistance apparatus which concern on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における第2の眠気判定テーブルの内容の一例を示すAn example of the content of the 2nd sleepiness determination table in Embodiment 4 of the present invention is shown. 本発明の実施の形態4に係る安全運転支援装置の動作の一例を示すフローチャートThe flowchart which shows an example of operation | movement of the safe driving assistance apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention.

以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1は、本発明の基本的態様の一例である。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention is an example of a basic aspect of the present invention.

図1は、本発明の実施の形態1に係る眠気判定装置の構成の一例を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the drowsiness determination apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図1において、眠気判定装置100は、表情変動取得部110、表情変動判定部120、および眠気判定部130を有する。   In FIG. 1, the drowsiness determination device 100 includes a facial expression variation acquisition unit 110, a facial expression variation determination unit 120, and a sleepiness determination unit 130.

表情変動取得部110は、人の表情変動の大きさおよび速度を取得する。   The facial expression variation acquisition unit 110 acquires the magnitude and speed of human facial expression variation.

表情変動判定部120は、表情変動の大きさが所定の閾値未満であるか否かを判定する。   The facial expression variation determination unit 120 determines whether the facial expression variation is less than a predetermined threshold.

眠気判定部130は、表情変動の大きさが所定の閾値未満であることを条件として、表情変動の速度に基づく人の眠気レベルの判定を行う。   The sleepiness determination unit 130 determines the sleepiness level of the person based on the speed of the facial expression variation on the condition that the magnitude of the facial expression variation is less than a predetermined threshold.

なお、眠気判定装置100は、例えば、CPU(central processing unit)およびRAM(random access memory)等の記憶媒体等を含むコンピュータの構成を取ることができる。この場合、眠気判定装置100は、記憶する制御プログラムをCPUが実行することによって動作する。   The sleepiness determination apparatus 100 may have a computer configuration including, for example, a storage medium such as a central processing unit (CPU) and a random access memory (RAM). In this case, the drowsiness determination device 100 operates when the CPU executes a control program to be stored.

このような眠気判定装置100は、表情変動の速度(以下、適宜「表情変動速度」という)に基づいて、人の眠気レベルを判定することができる。   Such a drowsiness determination apparatus 100 can determine a human drowsiness level based on the speed of expression change (hereinafter, referred to as “expression change speed” as appropriate).

口角を左右に引く、眉毛を上げる等、人の表情変動は、覚醒状態にあるとき(例えば、眠気レベルが最も低いとき。以下「覚醒時」という)だけでなく、眠気のレベルが比較的高いときにおいても見られる。一方で、眠気の兆候の1つとして、表情変動速度が遅くなるという傾向がある。そこで、表情変動速度が遅くなったことをもって、眠気レベルが高いと判定することが考えられる。   Human facial expression fluctuations, such as pulling the mouth corner to the left and right, raising eyebrows, etc., are not only when awake (for example, when the sleepiness level is lowest. Sometimes seen. On the other hand, as one of the signs of drowsiness, there is a tendency that the facial expression fluctuation speed becomes slow. Accordingly, it can be considered that the drowsiness level is determined to be high when the facial expression variation speed is slow.

ところが、発明者は、眠気レベルが高い状態においても速い表情変動が発生し得ることを、実験・評価により見出した。したがって、単に表情変動速度に基づいて眠気レベルの判定を行うと、判定漏れが発生するおそれがある。   However, the inventor has found through experiments and evaluations that rapid facial expression variation can occur even in a state where the drowsiness level is high. Therefore, if the drowsiness level is simply determined based on the facial expression fluctuation speed, there is a risk of omission of determination.

一方で、発明者は、眠気レベルが高い状態においては、速い表情変動は、大きい表情変動において顕著に発生し、小さい表情変動ではほとんど発生しないことを、実験・評価により見出した。   On the other hand, the inventor has found through experiments and evaluations that, in a state in which the drowsiness level is high, fast facial expression fluctuations occur remarkably in large facial expression fluctuations and hardly occur in small facial expression fluctuations.

そこで、眠気判定装置100は、大きい表情変動を判定対象から除外して、表情変動速度が遅いか否かに基づく人の眠気レベルの判定(以下「眠気判定」という)を行う。これにより、眠気判定装置100は、誤判定を防ぎつつ、上述の高い精度での眠気レベルの判定を実現することができる。すなわち、眠気判定装置100は、表情変動が生じている場合であっても眠気レベルを精度良く判定することができる。   Therefore, the sleepiness determination apparatus 100 excludes large facial expression variation from the determination target, and performs a human sleepiness level determination (hereinafter referred to as “sleepiness determination”) based on whether the facial expression variation speed is slow. Thereby, the drowsiness determination apparatus 100 can implement | achieve the determination of the drowsiness level with the above-mentioned high precision, preventing a misjudgment. That is, the drowsiness determination device 100 can accurately determine the drowsiness level even when facial expression variation occurs.

また、表情変動速度の低下は眠気の初期段階においても発生するため、眠気判定装置100は、眠気の初期段階においても、その眠気レベルを精度良く判定することができる。   In addition, since the decrease in facial expression fluctuation speed occurs even in the initial stage of sleepiness, the sleepiness determination apparatus 100 can accurately determine the sleepiness level even in the initial stage of sleepiness.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2は、本発明を、車両運転者の眠気レベルに応じて運転者に警報を行う安全運転支援装置に適用した場合の、具体的態様の一例である。すなわち、本実施の形態において、本発明に係る眠気判定の対象は、車両の運転者である。
(Embodiment 2)
The second embodiment of the present invention is an example of a specific mode when the present invention is applied to a safe driving support device that issues a warning to the driver according to the drowsiness level of the vehicle driver. That is, in the present embodiment, the subject of sleepiness determination according to the present invention is a vehicle driver.

まず、本実施の形態に係る眠気判定装置およびこれを含む安全運転支援装置の構成について説明する。   First, the configuration of a drowsiness determination device according to the present embodiment and a safe driving support device including the device will be described.

図2は、本実施の形態に係る眠気判定装置および安全運転支援装置の構成の一例を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the drowsiness determination device and the safe driving support device according to the present embodiment.

図2において、安全運転支援装置200は、表情変動検出部210、眠気判定装置100、および出力部220を有する。   In FIG. 2, the safe driving support device 200 includes a facial expression variation detection unit 210, a drowsiness determination device 100, and an output unit 220.

表情変動検出部210は、例えば、車両のコラムカバーに設置されたカメラ(図示せず)が撮影した運転者の画像の時系列データ(画像データ、映像)を入力する。そして、表情変動検出部210は、入力した画像データから、運転者の表情変動の大きさおよび速度を、所定の周期(例えば0.03秒周期)で検出する。   The facial expression variation detection unit 210 inputs time-series data (image data, video) of a driver's image taken by a camera (not shown) installed on a column cover of the vehicle, for example. The facial expression variation detection unit 210 detects the magnitude and speed of the facial expression variation of the driver at a predetermined period (for example, a period of 0.03 seconds) from the input image data.

そして、表情変動検出部210は、同じタイミングで取得された運転者の表情変動の大きさと運転者の表情変動速度との組を、表情変動情報として、表情変動取得部110へ逐次出力する。すなわち、表情変動検出部210は、所定の周期で取得される表情変動情報の時系列データを、眠気判定装置100へ出力する。   Then, facial expression variation detection section 210 sequentially outputs a set of the facial expression variation magnitude and the driver's facial expression variation speed acquired at the same timing to facial expression variation acquisition section 110 as facial expression variation information. That is, facial expression fluctuation detection section 210 outputs time series data of facial expression fluctuation information acquired at a predetermined cycle to drowsiness determination device 100.

運転者の表情変動とは、運転者の表情筋の伸縮によって引き起こされる変化であり、例えば、口角を引くなどの顔の動きである。   The driver's facial expression variation is a change caused by expansion / contraction of the driver's facial expression muscle, for example, a facial movement such as drawing a corner of the mouth.

本実施の形態において、運転者の表情変動は、運転者の顔面上にある2点の間の距離の変動とする。この2点は、表情筋の動きに連動して伸縮する2点である左右の口角とする。そして、「表情変動の大きさ」は、運転者の左右の口角の間の距離(以下「口角距離」という)の変動の大きさとし、「表情変動速度」は、口角距離の変動の速度とする。   In the present embodiment, the driver's facial expression variation is a variation in the distance between two points on the driver's face. These two points are the left and right mouth corners, which are two points that expand and contract in conjunction with the movement of the facial expression muscle. “Facial expression variation” is the variation of the distance between the driver's left and right mouth corners (hereinafter referred to as “mouth angular distance”), and “Facial expression variation speed” is the variation speed of the mouth corner distance. .

また、本実施の形態において、表情変動検出部210は、撮影した画像から、運転者の顔面の画像特徴点を抽出し、抽出結果から、運転者の左右の口角を抽出するものとする。
表情変動の取得手法については、後述する。
In the present embodiment, facial expression variation detection section 210 extracts the image feature points of the driver's face from the captured image, and extracts the driver's left and right mouth angles from the extraction result.
A method for acquiring facial expression variation will be described later.

眠気判定装置100は、表情変動検出部210から入力される表情変動情報に基づいて、人の眠気レベルの判定を行う。眠気判定装置100は、表情変動取得部110、表情変動判定部120、および眠気判定部130を有する。   The drowsiness determination device 100 determines a human drowsiness level based on facial expression variation information input from the facial expression variation detection unit 210. The drowsiness determination device 100 includes a facial expression variation acquisition unit 110, a facial expression variation determination unit 120, and a sleepiness determination unit 130.

表情変動取得部110は、運転者の表情変動の大きさおよび速度を取得する。より具体的には、表情変動取得部110は、表情変動検出部210から表情変動情報を取得し、表情変動判定部120へ出力する。   The expression variation acquisition unit 110 acquires the magnitude and speed of the driver's expression variation. More specifically, facial expression variation acquisition section 110 acquires facial expression variation information from facial expression variation detection section 210 and outputs it to facial expression variation determination section 120.

表情変動判定部120は、表情変動の大きさが所定の閾値未満であるか否かを判定する。そして、表情変動判定部120は、表情変動の大きさが所定の閾値未満である表情変動情報についてのみ、その表情変動情報に含まれる表情変動速度を、眠気判定部130へ出力する。すなわち、表情変動判定部120は、表情変動取得部110から入力された表情変動情報に対して、その表情変動情報に含まれる表情変動の大きさに基づき、フィルタリングを行う。   The facial expression variation determination unit 120 determines whether the facial expression variation is less than a predetermined threshold. Then, facial expression variation determination section 120 outputs facial expression variation speed included in facial expression variation information to sleepiness determination section 130 only for facial expression variation information whose facial expression variation is less than a predetermined threshold. That is, the facial expression variation determination unit 120 filters the facial expression variation information input from the facial expression variation acquisition unit 110 based on the facial expression variation included in the facial expression variation information.

眠気判定部130は、表情変動の大きさが所定の閾値未満であることを条件として、表情変動速度に基づく運転者の眠気判定を行う。より具体的には、眠気判定部130は、第1の眠気判定テーブルを参照し、表情変動判定部120から入力された表情変動速度に基づいて、眠気レベルの判定を行う。そして、眠気判定部130は、運転者の眠気レベルの判定結果を、後述の出力部220を用いて運転者に通知する。   The drowsiness determination unit 130 determines the driver's drowsiness based on the facial expression variation speed on condition that the facial expression variation is less than a predetermined threshold. More specifically, the drowsiness determination unit 130 refers to the first drowsiness determination table and determines the drowsiness level based on the facial expression variation speed input from the facial expression variation determination unit 120. Then, the sleepiness determination unit 130 notifies the driver of the determination result of the driver's sleepiness level using the output unit 220 described later.

第1の眠気判定テーブルは、予め定められた複数の眠気レベルのそれぞれについて、その眠気レベルにおける表情変動速度の範囲を記述したテーブルである。   The first drowsiness determination table is a table that describes the range of the facial expression fluctuation speed at each drowsiness level for each of a plurality of predetermined drowsiness levels.

図3は、第1の眠気判定テーブルの内容の一例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the contents of the first sleepiness determination table.

図3に示すように、第1の眠気判定テーブル310は、例えば、表情変動速度311と、眠気レベル312とを対応付けて記述している。表情変動速度311には、表情変動速度S(t)の範囲が記述されている。眠気レベル312には、予め定められた眠気レベルが記述されている。   As shown in FIG. 3, the first sleepiness determination table 310 describes, for example, a facial expression fluctuation speed 311 and a sleepiness level 312 in association with each other. The expression variation speed 311 describes the range of the expression variation speed S (t). The sleepiness level 312 describes a predetermined sleepiness level.

ここで、表情変動速度311に記述されたパラメータTha1〜Tha4は、表情変動速度S(t)の各範囲を規定する閾値であり、以下の式(1)に示す関係を満たす。すなわち、パラメータTha1は、最も低い閾値であり、より速い表情変動速度S(t)に対応している。そして、パラメータTha4は、最も高い閾値であり、より遅い表情変動速度S(t)に対応している。
Tha1<Tha2<Tha3<Tha4 ・・・・・・(1)
Here, the parameters Th a1 to Th a4 described in the facial expression variation speed 311 are threshold values that define each range of the facial expression variation speed S (t), and satisfy the relationship represented by the following expression (1). That is, the parameter Th a1 is the lowest threshold value and corresponds to a faster expression variation speed S (t). The parameter Th a4 is the highest threshold value and corresponds to the slower expression variation speed S (t).
Th a1 <Th a2 <Th a3 <Th a4 (1)

また、眠気レベル312に記述された「レベル1」〜「レベル5」は、非特許文献1において規定されている5段階の眠気レベルである。「レベル1」は、全く眠くなさそうな状態に対応する。「レベル2」は、やや眠そうな状態に対応する。「レベル3」は、眠そうな状態に対応する。「レベル4」は、かなり眠そうな状態に対応する。「レベル5」は、非常に眠そうな状態に対応する。すなわち、「レベル1」は、覚醒状態に対応し、「レベル2」および「レベル3」は、初期傾眠時に対応する。   “Level 1” to “Level 5” described in the sleepiness level 312 are five levels of sleepiness defined in Non-Patent Document 1. “Level 1” corresponds to a state that does not seem sleepy at all. “Level 2” corresponds to a slightly sleepy state. “Level 3” corresponds to a sleepy state. "Level 4" corresponds to a state that seems quite sleepy. “Level 5” corresponds to a very sleepy state. That is, “level 1” corresponds to the arousal state, and “level 2” and “level 3” correspond to the initial somnolence.

すなわち、第1の眠気判定テーブル310は、より遅い表情変動速度ほど、より高い眠気レベルを対応付けている。   That is, the first sleepiness determination table 310 associates higher sleepiness levels with slower facial expression fluctuation speeds.

出力部220は、眠気判定部130において判定された眠気レベルに応じた報知情報を出力し、判定結果を運転者に通知する。報知情報は、例えば、音、光、画像、香り、風、気温など、人が知覚可能な情報の形態を取る。   The output unit 220 outputs notification information corresponding to the sleepiness level determined by the sleepiness determination unit 130 and notifies the driver of the determination result. The notification information takes the form of information that can be perceived by a person, such as sound, light, image, fragrance, wind, and temperature.

本実施の形態では、報知情報は、運転者の眠気による事故防止のために出力されるものである。   In the present embodiment, the notification information is output for preventing accidents caused by driver drowsiness.

したがって、例えば、眠気レベル1では、出力部220は、何も出力しない。   Therefore, for example, at the drowsiness level 1, the output unit 220 outputs nothing.

また、例えば、眠気レベル2では、出力部220は、報知情報として、車室内に存在する環境音を強調した強調音、香り、冷風、および光の少なくとも1つを用いる。これにより、運転者に対して、さりげなく眠気防止を促すことができる。なお、この場合、出力部220は、スピーカ、ベンチレータ、あるいはLED照明などによって実現される。   Further, for example, at the drowsiness level 2, the output unit 220 uses at least one of an emphasis sound, an aroma, a cold wind, and light that emphasizes an environmental sound present in the vehicle interior as the notification information. Thereby, it is possible to promptly prevent the driver from drowsiness. In this case, the output unit 220 is realized by a speaker, a ventilator, LED lighting, or the like.

また、例えば、眠気レベル3では、出力部220は、報知情報として、警報音(ビープ音、音声、超音波)、シートの振動、ステアリングの振動、およびシートベルトによる締め付けの少なくとも1つを用いる。   For example, at the drowsiness level 3, the output unit 220 uses at least one of alarm sound (beep sound, voice, ultrasonic wave), seat vibration, steering vibration, and tightening by the seat belt as the notification information.

また、例えば、眠気レベル4および眠気レベル5では、出力部220は、報知情報として、大音量の警報音、シートの大振動、およびステアリングの大振動の少なくとも1つを用いる。また、例えば、出力部220は、警報と共に、運転者に対して、積極的に休憩を促す情報を出力してもよい。また、例えば、出力部220は、眠気レベルが高く、かつ、先行車との車間距離が極めて接近している場合、車両の制御に介入し、車両を緊急停車させてもよい。   Further, for example, at the drowsiness level 4 and the drowsiness level 5, the output unit 220 uses at least one of a loud alarm sound, a large seat vibration, and a large steering vibration as the notification information. Further, for example, the output unit 220 may output information that promptly encourages the driver to take a break together with an alarm. Further, for example, when the drowsiness level is high and the inter-vehicle distance from the preceding vehicle is very close, the output unit 220 may intervene in the control of the vehicle and stop the vehicle urgently.

小さい表情変動における表情変動速度の低下は、眠気の初期段階においても発生する。このため、眠気判定装置100は、眠気の初期段階においても、その眠気レベルを精度良く判定することができる。事故の未然防止には、特に、眠気レベル3までの初期の眠気レベルにおいて、運転者に対して適切に注意喚起を促し、安全運転を支援することが効果的であると言われている。したがって、出力部220は、眠気レベル2および眠気レベル3の付近で、上述の警報を行うことにより、運転の安全性を向上させることができる。   The decrease in facial expression variation speed due to small facial expression variation occurs even in the initial stage of sleepiness. For this reason, the drowsiness determination device 100 can accurately determine the drowsiness level even in the initial stage of drowsiness. It is said that in order to prevent accidents, it is effective to prompt the driver to be alerted appropriately and to support safe driving, particularly at the initial sleepiness level up to sleepiness level 3. Therefore, the output unit 220 can improve driving safety by performing the above-described alarm in the vicinity of the drowsiness level 2 and the drowsiness level 3.

以上で、眠気判定装置100および安全運転支援装置200の構成についての説明を終える。   Above, description about the structure of the drowsiness determination apparatus 100 and the safe driving assistance apparatus 200 is finished.

次に、眠気判定装置100を含む安全運転支援装置200の動作について説明する。   Next, the operation of the safe driving support apparatus 200 including the drowsiness determination apparatus 100 will be described.

図4は、安全運転支援装置200の動作の一例を示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the safe driving support apparatus 200.

まず、ステップS2000において、表情変動検出部210は、運転者の表情変動の大きさD(t)および表情変動速度S(t)を検出する。そして、表情変動取得部110は、この表情変動の大きさD(t)および表情変動速度S(t)を取得し、表情変動判定部120へ出力する。   First, in step S2000, facial expression variation detection section 210 detects the facial expression variation magnitude D (t) and facial expression variation speed S (t) of the driver. Then, facial expression variation acquisition section 110 acquires the facial expression variation magnitude D (t) and facial expression variation speed S (t) and outputs them to facial expression variation determination section 120.

図5は、表情変動の取得手法を説明するための図である。ここでは、最新の時刻(現在時刻)をtとし、nだけ遡った過去の時刻をt−nとする。例えば、時刻t−nにおいて運転者は覚醒状態にあり、時刻tにおいて運転者は傾眠状態にある。   FIG. 5 is a diagram for explaining a facial expression variation acquisition method. Here, it is assumed that the latest time (current time) is t, and the past time that is back by n is t−n. For example, the driver is in an awake state at time t-n, and the driver is in a somnolence state at time t.

図5(A)に示すように、表情変動検出部210は、時刻t−1の直後には、時刻t−1の画像300から、運転者の右口角301の座標および左口角302の座標を、それぞれ、F(t−1)およびF(t−1)として検出する。より具体的には、表情変動検出部210は、例えば、AAM(Active Appearance Model)あるいはASM(Active Shape Model)などの顔特徴点検出処理を用いて、座標F(t−1)および座標F(t−1)を、画像上の2次元座標系における顔の特徴点として検出する。 As shown in FIG. 5A, immediately after time t−1, the facial expression variation detection unit 210 obtains the coordinates of the driver's right mouth corner 301 and the left mouth corner 302 from the image 300 at time t−1. , Detected as F R (t−1) and F L (t−1), respectively. More specifically, the facial expression variation detection unit 210 uses, for example, face feature point detection processing such as AAM (Active Appearance Model) or ASM (Active Shape Model) to perform the coordinate F R (t−1) and the coordinate F L (t-1) is detected as a feature point of the face in the two-dimensional coordinate system on the image.

また、図5(B)に示すように、表情変動検出部210は、時刻tの直後には、時刻tの画像300についても、同様に、運転者の右口角303の座標および左口角304の座標を、それぞれ、F(t)およびF(t)として検出する。 Further, as shown in FIG. 5B, the facial expression variation detection unit 210 also applies the coordinates of the right mouth corner 303 and the left mouth corner 304 of the image 300 at the time t immediately after the time t. Coordinates are detected as F R (t) and F L (t), respectively.

表情変動検出部210は、例えば以下のようにして、時刻tにおける表情変動の大きさD(t)および表情変動速度S(t)を検出する。   The expression variation detection unit 210 detects the expression variation magnitude D (t) and the expression variation speed S (t) at time t, for example, as follows.

表情変動検出部210は、例えば、以下の式(2)を用い、左右口角間の距離の変動の大きさD(t)を算出する。
(t)
=||F(t)− F(t)|− |F(t−n)− F(t−n)||
・・・・・・(2)
The expression variation detection unit 210 calculates the magnitude D d (t) of the variation in the distance between the left and right mouth corners using, for example, the following equation (2).
D d (t)
= || F L (t) - F R (t) || F L (t-n) - F R (t-n) ||
(2)

表情変動検出部210は、例えば、以下の式(3)を用いて、時刻tにおける表情変動速度S(t)を算出する。
S(t)=|D(t)|/n ・・・・・・(3)
The expression variation detection unit 210 calculates the expression variation speed S (t) at time t using, for example, the following equation (3).
S (t) = | D d (t) | / n (3)

また、表情変動検出部210は、検出誤差などが吸収されるように、複数の時刻において上述の式(3)により算出される速度の移動平均を、最終的な表情変動速度とするようにしてもよい。   In addition, facial expression variation detection section 210 uses the moving average of the speeds calculated by the above equation (3) at a plurality of times as the final facial expression variation speed so that detection errors and the like are absorbed. Also good.

そして、図4のステップS3000において、表情変動判定部120は、表情変動取得部110から入力された表情変動の大きさD(t)が、予め設定された閾値α未満であるか否かを判断する。表情変動判定部120は、表情変動の大きさD(t)が閾値α未満ではない場合(S3000:NO)、ステップS4000へ進む。これは、表情変動の大きさが大きく、表情変動速度の低下からは眠気判定を精度良く検出することができない状況である。また、表情変動判定部120は、表情変動の大きさD(t)が閾値α未満である場合(S3000:YES)、ステップS5000へ進む。これは、表情変動が小さく、表情変動速度の低下から眠気判定を精度良く検出することができる状況である。   Then, in step S3000 of FIG. 4, facial expression variation determination section 120 determines whether or not the facial expression variation magnitude D (t) input from facial expression variation acquisition section 110 is less than a preset threshold value α. To do. If the expression variation magnitude D (t) is not less than the threshold value α (S3000: NO), the expression variation determination unit 120 proceeds to step S4000. This is a situation where the variation in facial expression is large, and the drowsiness determination cannot be accurately detected from the decrease in the facial expression variation speed. If facial expression variation magnitude D (t) is less than threshold value α (S3000: YES), facial expression variation determination section 120 proceeds to step S5000. This is a situation in which facial expression variation is small and drowsiness determination can be accurately detected from a decrease in facial expression variation speed.

ステップS5000において、表情変動判定部120は、表情変動速度S(t)を、眠気判定部130へ出力する。この結果、眠気判定部130は、表情変動判定部120から入力された表情変動速度S(t)に基づいて、運転者の眠気レベルを判定する。より具体的には、眠気判定部130は、第1の眠気判定テーブル(図3参照)を参照して、表情変動速度S(t)に対応する眠気レベルを判定する。そして、眠気判定部130は、判定結果を、出力部220へ出力する。   In step S5000, facial expression variation determination section 120 outputs facial expression variation speed S (t) to drowsiness determination section 130. As a result, the drowsiness determination unit 130 determines the drowsiness level of the driver based on the expression variation speed S (t) input from the expression variation determination unit 120. More specifically, the drowsiness determination unit 130 refers to the first drowsiness determination table (see FIG. 3) to determine the drowsiness level corresponding to the facial expression variation speed S (t). Then, the sleepiness determination unit 130 outputs the determination result to the output unit 220.

そして、ステップS6000において、出力部220は、眠気判定部130から入力された判定結果に応じた処理を行い、ステップS4000へ進む。判定結果に応じた処理とは、上述の通り、例えば、眠気レベル2〜眠気レベル5の場合に、音などによる警報を行う処理である。   In step S6000, the output unit 220 performs processing according to the determination result input from the drowsiness determination unit 130, and proceeds to step S4000. As described above, the process according to the determination result is a process for giving a warning by sound or the like when the sleepiness level is 2 to 5, for example.

そして、ステップS4000において、表情変動検出部210は、運転者の操作などにより処理の終了を指示されたか否かを判断する。表情変動検出部210は、処理の終了を指示されていない場合(S4000:NO)、ステップS2000へ戻り、上述の所定の周期で、表情変動の検出を繰り返す。また、表情変動検出部210は、処理の終了を指示されていない場合(S4000:YES)、一連の処理を終了する。   In step S4000, facial expression variation detection section 210 determines whether or not an instruction to end the process is given by the driver's operation or the like. If the facial expression variation detection unit 210 is not instructed to end the process (S4000: NO), the facial expression variation detection unit 210 returns to step S2000 and repeats the detection of facial expression variation in the above-described predetermined cycle. In addition, facial expression variation detection section 210 ends a series of processing when it is not instructed to end processing (S4000: YES).

このような処理により、安全運転支援装置200は、運転者の表情変動の大きさが小さく、かつ、その速度が遅くなったとき、眠気レベルが高いと判定し、運転者に対して警報を行うことができる。   By such processing, the safe driving support apparatus 200 determines that the drowsiness level is high when the magnitude of the driver's facial expression variation is small and the speed is slow, and issues a warning to the driver. be able to.

以上で、眠気判定装置100を含む安全運転支援装置200の動作についての説明を終える。   Above, description about operation | movement of the safe driving assistance apparatus 200 containing the drowsiness determination apparatus 100 is finished.

以上のように、本実施の形態に係る眠気判定装置100は、運転者の表情変動の大きさが所定の閾値未満であることを条件として、運転者の表情変動速度に基づく運転者の眠気レベルの判定を行う。これにより、眠気判定装置100は、表情変動が生じている場合であっても眠気レベルを精度良く判定することができる。   As described above, the drowsiness determination device 100 according to the present embodiment provides the driver's drowsiness level based on the driver's facial expression fluctuation speed on the condition that the magnitude of the facial expression fluctuation of the driver is less than a predetermined threshold. Judgment is made. As a result, the drowsiness determination device 100 can accurately determine the drowsiness level even when facial expression variation occurs.

また、本実施の形態に係る安全運転支援装置200は、このような眠気判定装置100による眠気レベルの判定結果に基づいて警報を行うので、誤報を防ぎつつ、居眠り運転をより確実に防止することができる。   In addition, since the safe driving support apparatus 200 according to the present embodiment issues a warning based on such a drowsiness level determination result by the drowsiness determination apparatus 100, it is possible to more surely prevent drowsy driving while preventing false alarms. Can do.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態3は、表情変動の大きさの閾値αを、運転者ごとあるいは環境ごとに設定する場合の具体的態様の一例である。
(Embodiment 3)
The third embodiment of the present invention is an example of a specific aspect in the case where the threshold value α of the expression variation magnitude is set for each driver or for each environment.

覚醒時の表情変動の大きさには、個人差がある。また、同一の人であっても、撮影環境(カメラとの距離)によって、覚醒時の表情変動の大きさ(画像上の大きさ)は異なってくる。そこで、本実施の形態に係る安全運転支援装置は、眠気判定を開始する前に、表情変動の大きさの履歴を取り、表情変動の出現傾向に基づいて、表情変動の大きさの閾値αの調整を行う。   There are individual differences in the magnitude of facial expression fluctuations during arousal. Further, even for the same person, the magnitude of facial expression fluctuation (size on the image) at awakening varies depending on the shooting environment (distance from the camera). Therefore, the safe driving support apparatus according to the present embodiment takes a history of the expression variation magnitude before starting the drowsiness determination, and sets the threshold value α of the expression variation magnitude based on the appearance tendency of the expression variation. Make adjustments.

図6は、本実施の形態に係る眠気判定装置および安全運転支援装置の構成の一例を示すブロック図であり、実施の形態2の図2に対応するものである。図2と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。   FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the drowsiness determination device and the safe driving support device according to the present embodiment, and corresponds to FIG. 2 of the second embodiment. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

図6において、本実施の形態に係る安全運転支援装置200aは、実施の形態2とは異なる表情変動判定部120aを備えた眠気判定装置100aを有する。表情変動判定部120aは、閾値決定部121aを有する。   In FIG. 6, the safe driving support apparatus 200a according to the present embodiment includes a drowsiness determination apparatus 100a including a facial expression variation determination unit 120a different from the second embodiment. The expression variation determination unit 120a includes a threshold value determination unit 121a.

閾値決定部121aは、表情変動の大きさの履歴を記憶し、その履歴に基づいて、表情変動の大きさの比較に用いる、上述の閾値αを決定する。   The threshold value determination unit 121a stores a history of the magnitude of facial expression variation, and based on the history, determines the above-described threshold value α used for comparison of the magnitude of facial expression variation.

図7は、本実施の形態に係る安全運転支援装置200aの動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態2の図4に対応するものである。図4と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。   FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the safe driving support apparatus 200a according to the present embodiment, and corresponds to FIG. 4 of the second embodiment. The same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same step numbers, and description thereof will be omitted.

安全運転支援装置200aは、図4のステップS2000〜S6000の処理に先立って、以下に説明するステップS1100a〜1400aの処理を行う。   Prior to the processing of steps S2000 to S6000 in FIG. 4, the safe driving support device 200a performs the processing of steps S1100a to 1400a described below.

まず、ステップS1100aにおいて、表情変動検出部210は、運転者の表情変動の大きさD(t)を検出する。そして、表情変動取得部110は、この表情変動の大きさD(t)を取得し、表情変動判定部120aへ出力する。   First, in step S1100a, facial expression variation detection section 210 detects the magnitude D (t) of the driver's facial expression variation. Then, facial expression variation acquisition section 110 acquires the facial expression variation magnitude D (t) and outputs it to facial expression variation determination section 120a.

そして、ステップS1200aにおいて、閾値決定部121aは、処理を開始してから、閾値αの決定に必要な所定の時間Tが経過したか否かを判断する。かかる所定の時間Tとは、閾値αの調整を精度良く行うのに必要な履歴が蓄積されるのに要する時間として、予め定められた時間である。閾値決定部121aは、所定の時間Tが経過していない場合(S1200a:NO)、ステップS1300aへ進む。また、閾値決定部121aは、所定の時間Tが経過した場合(S1200a:YES)、ステップS1400aへ進む。 In step S1200a, the threshold value determination unit 121a determines whether or not a predetermined time TL necessary for determining the threshold value α has elapsed since the start of processing. The predetermined time TL is a predetermined time as a time required for accumulating a history necessary for accurately adjusting the threshold value α. If the predetermined time TL has not elapsed (S1200a: NO), the threshold determination unit 121a proceeds to step S1300a. Moreover, the threshold value determination part 121a will progress to step S1400a, when predetermined | prescribed time TL has passed (S1200a: YES).

ステップS1300aにおいて、閾値決定部121aは、入力された表情変動の大きさD(t)を記録(蓄積)し、ステップS1100aへ戻る。この結果、閾値決定部121aは、表情変動の大きさD(t)の集合Dを得る。 In step S1300a, the threshold value determination unit 121a records (accumulates) the input facial expression variation magnitude D (t), and returns to step S1100a. As a result, the threshold determination unit 121a obtains a set D U size D (t) of the expression change.

ステップ1400aにおいて、閾値決定部121aは、蓄積された表情変動の大きさD(t)の集合Dに基づいて、閾値αの決定処理を行う。より具体的には、閾値決定部121aは、例えば、過去に取得された表情変動の大きさDの中間値や平均値を、閾値αとして決定する。 In step 1400a, the threshold determination unit 121a, based on the set D U size D (t) of the accumulated expression variation performs processing for determining a threshold value alpha. More specifically, the threshold value determination unit 121a determines, for example, an intermediate value or an average value of facial expression fluctuation magnitudes D acquired in the past as the threshold value α.

これにより、運転者の表情変動が比較的大きい場合や、運転者とカメラとの距離が短い場合は、より大きい値を閾値αとして決定することができる。また、運転者の表情変動が比較的小さい場合や、運転者とカメラとの距離が長い場合は、より小さい値を閾値αとして決定することができる。   Accordingly, when the driver's facial expression variation is relatively large, or when the distance between the driver and the camera is short, a larger value can be determined as the threshold value α. When the driver's facial expression variation is relatively small, or when the distance between the driver and the camera is long, a smaller value can be determined as the threshold value α.

このような安全運転支援装置200aは、調整により適切な閾値αを設定して眠気判定を行うことができるので、眠気レベルを更に精度良く判定し、運転の安全性を更に向上させることができる。   Such a safe driving support apparatus 200a can determine drowsiness by setting an appropriate threshold value α by adjustment. Therefore, the drowsiness level can be determined with higher accuracy, and driving safety can be further improved.

(実施の形態4)
本発明の実施の形態4は、表情変動速度の変化量に基づいて眠気レベルを判定する場合の具体的態様の一例である。
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention is an example of a specific aspect in the case of determining a drowsiness level based on the amount of change in facial expression variation speed.

傾眠時の表情変動速度は、覚醒時に比べて、その変化量が小さいという傾向を有する。すなわち、小さい変化量は、眠気の兆候の1つである。そこで、速度の変化量の小さい表情変動(以下「低変換量表情変動」という)を用いて眠気判定を行う。   The expression change speed during somnolence has a tendency that the amount of change is smaller than that during awakening. That is, a small amount of change is one of the signs of sleepiness. Therefore, drowsiness determination is performed using facial expression fluctuation (hereinafter referred to as “low conversion facial expression fluctuation”) with a small amount of change in speed.

図8は、本実施の形態に係る眠気判定装置および安全運転支援装置の構成の一例を示すブロック図であり、実施の形態2の図2に対応するものである。図2と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。   FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the drowsiness determination device and the safe driving support device according to the present embodiment, and corresponds to FIG. 2 of the second embodiment. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

本実施の形態に係る安全運転支援装置200bは、実施の形態2とは異なる眠気判定部130bを備えた眠気判定装置100bを有する。眠気判定部130bは、速度変化量算出部131bを有する。   The safe driving support apparatus 200b according to the present embodiment includes a drowsiness determination apparatus 100b including a drowsiness determination unit 130b different from that of the second embodiment. The sleepiness determination unit 130b includes a speed change amount calculation unit 131b.

速度変化量算出部131bは、表情変動判定部120から入力される表情変動速度(つまり、眠気判定の対象となる表情変動速度)に基づいて、表情変動速度の変化量を算出する。   The speed change amount calculation unit 131b calculates the change amount of the facial expression variation speed based on the facial expression variation speed input from the facial expression variation determination unit 120 (that is, the facial expression variation speed targeted for sleepiness determination).

また、眠気判定部130bは、表情変動の大きさが所定の閾値未満であることを条件として、表情変動速度の変化量に基づく運転者の眠気判定を行う。より具体的には、眠気判定部130bは、第2の眠気判定テーブルを参照し、速度変化量算出部131bが算出した表情変動速度の変化量に基づいて、眠気レベルの判定を行う。そして、眠気判定部130bは、運転者の眠気レベルの判定結果を、後述の出力部220を用いて運転者に通知する。   In addition, the sleepiness determination unit 130b performs the driver's sleepiness determination based on the amount of change in the facial expression variation speed on condition that the facial expression variation is less than a predetermined threshold. More specifically, the drowsiness determination unit 130b refers to the second drowsiness determination table, and determines the drowsiness level based on the change amount of the expression variation speed calculated by the speed change amount calculation unit 131b. Then, the drowsiness determination unit 130b notifies the driver of the determination result of the driver's drowsiness level using the output unit 220 described later.

第2の眠気判定テーブルは、予め定められた複数の眠気レベルのそれぞれについて、その眠気レベルにおける表情変動速度の変化量の範囲を記述したテーブルである。   The second drowsiness determination table is a table that describes the range of change in facial expression variation speed at each drowsiness level for each of a plurality of predetermined drowsiness levels.

図9は、第2の眠気判定テーブルの内容の一例を示す図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the contents of the second drowsiness determination table.

図9に示すように、第2の眠気判定テーブル320bは、例えば、表情変動速度の変化量321bと、眠気レベル322bとを対応付けて記述している。表情変動速度の変化量321bには、表情変動速度の変化量ΔS(t)の範囲が記述されている。眠気レベル322bには、予め定められた眠気レベルが記述されている。   As shown in FIG. 9, the second drowsiness determination table 320b describes, for example, a change amount 321b of the expression fluctuation speed and a drowsiness level 322b in association with each other. The range of the variation amount ΔS (t) of the facial expression variation speed is described in the variation amount 321b of the facial expression variation speed. The sleepiness level 322b describes a predetermined sleepiness level.

ここで、表情変動速度の変化量321bに記述されたパラメータThc1〜Thc4は、表情変動速度ΔS(t)の各範囲を規定する閾値であり、以下の式(4)に示す関係を満たす。すなわち、パラメータThc1は、最も低い閾値であり、より速い表情変動速度の変化量ΔS(t)に対応している。そして、パラメータThc4は、最も高い閾値であり、より小さい変化量ΔS(t)に対応している。
Thc1<Thc2<Thc3<Thc4 ・・・・・・(4)
Here, the parameters Th c1 to Th c4 described in the change amount 321b of the facial expression variation speed are threshold values that define each range of the facial expression variation speed ΔS (t), and satisfy the relationship shown in the following formula (4). . That is, the parameter Th c1 is the lowest threshold value and corresponds to a faster change amount ΔS (t) of the expression variation speed. The parameter Th c4 is the highest threshold value and corresponds to a smaller change amount ΔS (t).
Th c1 <Th c2 <Th c3 <Th c4 (4)

また、眠気レベル322bに記述された「レベル1」〜「レベル5」は、実施の形態2と同様に、非特許文献1において規定されている5段階の眠気レベルである。   Further, “level 1” to “level 5” described in the sleepiness level 322b are five levels of sleepiness levels defined in Non-Patent Document 1, as in the second embodiment.

すなわち、眠気判定装置100bは、過去の時刻t−nにおける表情変動速度S(t−n)と時刻tにおける表情変動速度S(t)とを比較する。そして、眠気判定装置100bは、時刻t−nから時刻tまでに、表情変動速度S(t)が遅くなっているほど、眠気がより強いと判定する。   That is, the drowsiness determination device 100b compares the expression variation speed S (t−n) at the past time t−n with the expression variation speed S (t) at the time t. Then, the drowsiness determination device 100b determines that drowsiness is stronger as the facial expression variation speed S (t) becomes slower from time t-n to time t.

図10は、安全運転支援装置200bの動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態2の図4に対応するものである。図4と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。   FIG. 10 is a flowchart showing an example of the operation of the safe driving support apparatus 200b, and corresponds to FIG. 4 of the second embodiment. The same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same step numbers, and description thereof will be omitted.

表情変動判定部120は、表情変動の大きさD(t)が閾値α未満である場合(S3000:YES)、表情変動速度S(t)を眠気判定部130bへ出力して、ステップS5100bへ進む。   When the expression variation magnitude D (t) is less than the threshold value α (S3000: YES), the expression variation determination unit 120 outputs the expression variation speed S (t) to the drowsiness determination unit 130b and proceeds to step S5100b. .

ステップS5100bにおいて、速度変化量算出部131bは、表情変動取得部110から入力された表情変動速度S(t)を記録する。このステップが繰り返された結果、例えば、時刻0〜時刻tの表情変動速度S(0)〜S(t)が記録される。   In step S5100b, the speed variation calculation unit 131b records the facial expression variation speed S (t) input from the facial expression variation acquisition unit 110. As a result of repeating this step, for example, facial expression fluctuation speeds S (0) to S (t) from time 0 to time t are recorded.

そして、ステップS5200bにおいて、速度変化量算出部131bは、過去に記録した表情変動速度から、表情変動速度の差分の基準となる速度(以下「表情変動の基準速度」という)S(B)を決定する。   Then, in step S5200b, speed change amount calculation section 131b determines a reference speed (hereinafter referred to as “reference speed for facial expression variation”) S (B) from the facial expression variation speed recorded in the past. To do.

具体的には、速度変化量算出部131bは、例えば、時刻0〜時刻t−nの表情変動速度S(0)〜S(t−n)の平均値を、表情変動の基準速度S(B)に決定してもよい。また、速度変化量算出部131bは、例えば、時刻0〜時刻tの表情変動速度S(0)〜S(t)の最大値を、表情変動の基準速度S(B)に決定してもよい。なお、表情変動の基準速度S(B)の決定手法は、これらに限定されるものではなく、過去の表情変動速度を代表する値であればよい。   Specifically, the speed change amount calculation unit 131b calculates, for example, an average value of facial expression variation speeds S (0) to S (tn) from time 0 to time t−n as a reference speed S (B of facial expression variation. ) May be determined. Further, the speed change amount calculation unit 131b may determine, for example, the maximum value of the expression variation speeds S (0) to S (t) from time 0 to time t as the reference speed S (B) for expression variation. . It should be noted that the method for determining the reference speed S (B) for facial expression variation is not limited to these, and may be any value that represents the past facial expression variation speed.

そして、ステップS5300bにおいて、速度変化量算出部131bは、決定した、表情変動の基準速度S(B)に対する、最新の表情変動速度S(t)の差分を、表情変動速度の変化量ΔS(t)として算出する。   In step S5300b, the speed change amount calculation unit 131b determines the difference of the latest expression change speed S (t) from the determined reference speed S (B) of the expression change to the change amount ΔS (t of the expression change speed. ).

具体的には、速度変化量算出部131bは、例えば、以下の式(5)を用いて、表情変動速度の変化量ΔS(t)を算出する。
ΔS(t)=|S(t)−S(B)|・・・・・・(5)
Specifically, the speed change amount calculation unit 131b calculates the change amount ΔS (t) of the facial expression variation speed using, for example, the following equation (5).
ΔS (t) = | S (t) −S (B) | (5)

そして、ステップS5400bにおいて、眠気判定部130は、速度変化量算出部131bが算出した表情変動速度の変化量ΔS(t)に基づいて、運転者の眠気レベルを判定する。より具体的には、眠気判定部130bは、第2の眠気判定テーブル(図9参照)を参照して、表情変動速度の変化量ΔS(t)に対応する眠気レベルを判定する。そして、眠気判定部130bは、判定結果を、出力部220へ出力して、ステップS6000へ進む。   In step S5400b, drowsiness determination unit 130 determines the drowsiness level of the driver based on facial expression variation speed change amount ΔS (t) calculated by speed change amount calculation unit 131b. More specifically, the drowsiness determination unit 130b refers to the second drowsiness determination table (see FIG. 9) to determine the drowsiness level corresponding to the change amount ΔS (t) of the expression variation speed. Then, the drowsiness determination unit 130b outputs the determination result to the output unit 220, and proceeds to step S6000.

このような安全運転支援装置200bは、覚醒時の低変化量変動については判定対象から除外しつつ、低変化量変動を用いて眠気判定を行うことができるので、眠気レベルを精度良く判定し、運転の安全性を向上させることができる。   Such a safe driving support apparatus 200b can perform drowsiness determination using the low change amount fluctuation while excluding the low change amount fluctuation at the time of awakening from the determination target. Driving safety can be improved.

なお、本実施の形態に係る安全運転支援装置200bにおいても、実施の形態3のように、閾値αの調整を行うようにしてもよい。   In the safe driving support apparatus 200b according to the present embodiment, the threshold value α may be adjusted as in the third embodiment.

なお、以上説明した実施の形態2〜実施の形態4において、左右口角間の距離の変動の大きさD(t+n)の算出手法は、上述の例に限定されない。 In the second to fourth embodiments described above, the method for calculating the magnitude D d (t + n) of the variation in the distance between the left and right mouth corners is not limited to the above example.

例えば、表情変動検出部は、時刻t+nにおける右口角の表情変動の大きさD(t+n)および左口角の表情変動の大きさD(t+n)を、以下の式(6)および式(7)を用いて算出する。
(t+n)=|F(t+n)− F(t)| ・・・・・・(6)
(t+n)=|F(t+n)− F(t)| ・・・・・・(7)
For example, the facial expression variation detection unit obtains the expression variation magnitude D R (t + n) of the right mouth corner and the expression variation D L (t + n) of the left mouth corner at time t + n by the following expressions (6) and (7): ) To calculate.
D R (t + n) = | F R (t + n) - F R (t) | ······ (6)
D L (t + n) = | F L (t + n) −F L (t) | (7)

そして、表情変動検出部は、左右口角の表情変動の大きさD(t+n)、D(t+n)から、以下の式(8)を用いて、左右口角間の距離の変動の大きさD(t+n)を、表情変動の大きさとして算出する。
(t+n)=D(t+n)−D(t+n) ・・・・・・(8)
Then, the expression variation detection unit uses the following expression (8) to calculate the magnitude D of the distance between the left and right mouth corners from the magnitudes D R (t + n) and D L (t + n) of the expression variations at the left and right mouth corners. d (t + n) is calculated as the magnitude of facial expression variation.
D d (t + n) = D R (t + n) −D L (t + n) (8)

また、以上説明した実施の形態2〜実施の形態4においては、画像上の2次元座標系における表情変動の大きさおよび速度を用いたが、実空間の3次元座標系における表情変動の大きさおよび速度を用いてもよい。   In Embodiments 2 to 4 described above, the magnitude and speed of facial expression variation in the two-dimensional coordinate system on the image are used, but the magnitude of facial expression variation in the real space three-dimensional coordinate system. And speed may be used.

また、判定対象となる眠気レベルは、上述の5段階に限定されない。判定対象となる眠気レベルは、例えば、「眠気無し」、「眠気弱」、「眠気強」の3段階であってもよい。   Further, the sleepiness level to be determined is not limited to the above five levels. The sleepiness level to be determined may be, for example, three levels: “no sleepiness”, “weak sleepiness”, and “strong sleepiness”.

この場合、実施の形態2および実施の形態3では、例えば、2つのパラメータThb1、Thb2を閾値として用いて表情変動速度S(t)を3つの範囲に区分し、眠気判定を行う。この場合、パラメータThb1、Thb2は、例えば以下の式(9)に示す関係を満たす。
Thb1<Thb2 ・・・・・・(9)
In this case, in the second embodiment and the third embodiment, for example, the facial expression variation speed S (t) is divided into three ranges using the two parameters Th b1 and Th b2 as threshold values, and sleepiness determination is performed. In this case, the parameters Th b1 and Th b2 satisfy the relationship represented by the following formula (9), for example.
Th b1 <Th b2 (9)

また、実施の形態4では、例えば、2つのパラメータThd1、Thd2を閾値として用いて表情変動速度の変化量ΔS(t)を3つの範囲に区分し、眠気判定を行う。この場合、パラメータThd1、Thd2は、例えば以下の式(10)に示す関係を満たす。
Thd1<Thd2 ・・・・・・(10)
In the fourth embodiment, for example, the change amount ΔS (t) of the facial expression variation speed is divided into three ranges using the two parameters Th d1 and Th d2 as threshold values, and sleepiness determination is performed. In this case, the parameters Th d1 and Th d2 satisfy the relationship represented by the following formula (10), for example.
Th d1 <Th d2 (10)

また、表情変動検出部は、画像データに基づいて運転者の表情変動の大きさおよび速度を検出するとしたが、これに限定されない。表情変動検出部は、例えば、運転者の顔から筋電情報を取得し、筋電情報に基づいて運転者の表情変動を検出してもよい。また、表情変動検出部は、例えば、口周辺のテクスチャ形状の変化といった他の各種画像特徴を数値化した値を用いて、表情変動の大きさおよび速度を検出してもよい。   In addition, although the facial expression variation detection unit detects the magnitude and speed of the facial expression variation of the driver based on the image data, the present invention is not limited to this. For example, the facial expression fluctuation detection unit may acquire myoelectric information from the driver's face and detect the driver's facial expression fluctuation based on the myoelectric information. In addition, the facial expression variation detection unit may detect the magnitude and speed of the facial expression variation using values obtained by quantifying other various image features such as a change in the texture shape around the mouth.

本発明は、表情変動が生じている場合であっても眠気レベルを精度良く判定することができる眠気判定装置および眠気判定方法として有用である。   The present invention is useful as a drowsiness determination device and a drowsiness determination method that can accurately determine a drowsiness level even when facial expression variation occurs.

100、100a、100b 眠気判定装置
110 表情変動取得部
120、120a 表情変動判定部
121a 閾値決定部
130、130b 眠気判定部
131b 速度変化量算出部
200、200a、200b 安全運転支援装置
210 表情変動検出部
220 出力部
100, 100a, 100b Drowsiness determination device 110 Expression variation acquisition unit 120, 120a Expression variation determination unit 121a Threshold determination unit 130, 130b Drowsiness determination unit 131b Speed change amount calculation unit 200, 200a, 200b Safe driving support device 210 Expression variation detection unit 220 Output unit

Claims (13)

人の表情変動の大きさおよび速度を取得する表情変動取得部と、
前記表情変動の大きさが所定の閾値未満であるか否かを判定する表情変動判定部と、
前記表情変動の大きさが前記所定の閾値未満であることを条件として、前記表情変動の速度に基づく前記人の眠気レベルの判定を行う眠気判定部と、を有する、
眠気判定装置。
A facial expression variation acquisition unit that acquires the magnitude and speed of the facial expression variation of a person;
A facial expression variation determination unit that determines whether or not the magnitude of the facial expression variation is less than a predetermined threshold;
A drowsiness determination unit that determines the drowsiness level of the person based on the speed of the facial expression variation on the condition that the magnitude of the facial expression variation is less than the predetermined threshold;
Sleepiness determination device.
前記眠気判定部は、
前記表情変動の速度がより遅いとき、より高い眠気レベルを前記人の眠気レベルとして判定する、
請求項1記載の眠気判定装置。
The sleepiness determination unit
When the speed of the expression change is slower, a higher sleepiness level is determined as the sleepiness level of the person.
The sleepiness determination apparatus according to claim 1.
前記表情変動の大きさは、前記人の顔面上にある2点の間の距離の変動の大きさに対応する値であり、前記表情変動の速度は、前記距離の変動の速度に対応する値である、
請求項2記載の眠気判定装置。
The magnitude of the expression fluctuation is a value corresponding to the magnitude of the distance fluctuation between two points on the person's face, and the speed of the expression fluctuation is a value corresponding to the speed of the distance fluctuation. Is,
The sleepiness determination apparatus according to claim 2.
前記表情変動判定部は、
取得された前記距離の、前記人の眠気レベルが低いときの前記2点の間の距離である基準距離に対する差分に対応する値を、前記変動の大きさとする、
請求項3記載の眠気判定装置。
The facial expression variation determination unit
A value corresponding to a difference with respect to a reference distance that is a distance between the two points when the human sleepiness level of the acquired distance is low is set as the magnitude of the variation.
The sleepiness determination apparatus according to claim 3.
前記眠気判定部は、
予め定められた複数の眠気レベルのそれぞれについて、その眠気レベルにおける前記表情変動の速度の範囲を記述した第1の眠気判定テーブルを参照して、前記人の眠気レベルを判定する、
請求項2記載の眠気判定装置。
The sleepiness determination unit
With respect to each of a plurality of predetermined sleepiness levels, the sleepiness level of the person is determined with reference to a first sleepiness determination table that describes a range of the speed of expression change at the sleepiness level.
The sleepiness determination apparatus according to claim 2.
前記表情変動判定部は、
前記表情変動の大きさの履歴を記憶し、前記履歴に基づいて前記所定の閾値を決定する、
請求項2記載の眠気判定装置。
The facial expression variation determination unit
Storing a history of the magnitude of the facial expression variation, and determining the predetermined threshold based on the history;
The sleepiness determination apparatus according to claim 2.
前記眠気判定部は、
取得された前記表情変動の速度の変化量に基づいて前記人の眠気レベルを判定する、
請求項2記載の眠気判定装置。
The sleepiness determination unit
Determining the sleepiness level of the person based on the acquired amount of change in the speed of the facial expression variation;
The sleepiness determination apparatus according to claim 2.
前記眠気判定部は、
予め定められた複数の眠気レベルのそれぞれについて、その眠気レベルにおける前記表情変動の速度の変化率の範囲を記述した第2の眠気判定テーブルを参照して、前記人の眠気レベルを判定する、
請求項7記載の眠気判定装置。
The sleepiness determination unit
With respect to each of a plurality of predetermined sleepiness levels, the sleepiness level of the person is determined with reference to a second sleepiness determination table that describes a range of the rate of change in the speed of expression change at the sleepiness level.
The sleepiness determination apparatus according to claim 7.
前記2点は、前記距離が、前記人の表情筋の動きに連動して伸縮する2点である、
請求項3記載の眠気判定装置。
The two points are two points where the distance expands and contracts in conjunction with the movement of the facial expression muscle of the person.
The sleepiness determination apparatus according to claim 3.
前記2点は、前記人の左右の口角である、
請求項9記載の眠気判定装置。
The two points are the left and right mouth corners of the person,
The sleepiness determination apparatus according to claim 9.
前記2点は、前記人を撮影した画像から抽出された前記人の顔面の画像特徴点である、
請求項9記載の眠気判定装置。
The two points are image feature points of the person's face extracted from an image obtained by photographing the person.
The sleepiness determination apparatus according to claim 9.
前記眠気判定部は、
前記人の眠気レベルの判定結果を、情報を出力する出力部を用いて前記人に通知する、
請求項2記載の眠気判定装置。
The sleepiness determination unit
Notifying the person of the determination result of the person's sleepiness level using an output unit that outputs information,
The sleepiness determination apparatus according to claim 2.
人の表情変動の大きさおよび速度を取得するステップと、
前記表情変動の大きさが所定の閾値未満であるか否かを判定するステップと、
前記表情変動の大きさが前記所定の閾値未満であることを条件として、前記表情変動の速度に基づく前記人の眠気レベルの判定を行うステップと、を有する、
眠気判定方法。
Obtaining the magnitude and speed of human facial expression variation;
Determining whether the magnitude of the facial expression variation is less than a predetermined threshold;
Determining the sleepiness level of the person based on the speed of the facial expression variation, provided that the facial expression variation is less than the predetermined threshold.
Drowsiness determination method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3131074A2 (en) 2015-07-23 2017-02-15 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Device and method for determining drowsiness and non-transitory storage medium
JP2018177131A (en) * 2017-04-20 2018-11-15 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 Power supply control device for driver monitor
CN111859025A (en) * 2020-07-03 2020-10-30 广州华多网络科技有限公司 Expression instruction generation method, device, device and storage medium

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