DE19803158C1 - Vorrichtung zur Vigilanzzustandsbestimmung - Google Patents
Vorrichtung zur VigilanzzustandsbestimmungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vigilanzzu
standsbestimmung bei einer Person, insbesondere einer Fahrzeug-
oder Maschinenbedienperson, nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Derartige Vorrichtungen dienen beispielsweise dazu, den Vigi
lanzzustand eines Fahrzeugführers kontinuierlich zu überwachen
und ihn dadurch während des Fahrens rechtzeitig vor dem Ein
schlafen zu warnen. Dazu werden vom Bildaufnahmesystem Bilder
des Bereichs wenigstens eines Auges aufgenommen und von einem
nachgeschalteten Bildauswertesystem analysiert.
Bei Vorrichtungen dieser Art, wie sie auch aus den Offenlegungs
schriften DE 196 21 435 A1 und DE 197 15 519 A1 sowie den Pa
tentschriften US 4.359.724, US 5.402.109 und US 5.566.067 be
kannt sind, beinhaltet das Bildauswertesystem Mittel zur Lid
schlußerkennung, mit denen ein zunehmendes zeitweises Schließen
der Augen festgestellt werden kann, was als zunehmende Müdigkeit
interpretiert wird. Beim System der DE 196 21 435 A1 kann zudem
die Fähigkeit vorgesehen sein, die Pupillenbewegung, speziell
die Geschwindigkeit der Pupille, zu messen und dies als weiteren
Parameter für die Entscheidung heranzuziehen, ob die überwachte
Person wach oder schläfrig ist. Beim System der DE 197 15 519 A1,
mit dem der Schläfrigkeitsgrad eines Fahrzeugführers ge
schätzt werden soll, wird in einer ersten Zeitspanne nach dem
Starten des Fahrzeugs eine Häufigkeitsverteilung der Blinzel
dauer des Fahrers erstellt und daraus ein Schwellenwert abge
leitet, der dann in einer anschließenden zweiten Zeitspanne zur
Beurteilung des Schläfrigkeitsgrades herangezogen wird. Diese
Vorgehensweise soll den Unterschieden in der Blinzeldauer und
Blinzelhäufigkeit zwischen verschiedenen Personen Rechnung tra
gen, wobei vorausgesetzt wird, daß der Fahrer in der Anfangspha
se nach dem Starten des Fahrzeugs einen niedrigen Schläfrig
keitsgrad besitzt.
Aus der medizinischen Pupillographie sind Bildaufnahme- und
Bildauswertesysteme mit Mitteln zur Bestimmung des Pupillen
durchmessers und/oder der Augenbewegung, d. h. der Pupillenbewe
gung bekannt, um damit während Augenuntersuchungen den Pupillen
durchmesser bzw. die Bewegungen des untersuchten Auges zu erfas
sen. Systeme dieser Art sind in den Offenlegungsschriften DE 35 41 726 A1,
DE 44 19 489 A1 und DE 41 40 160 A1 sowie den Patent
schriften US 3.966.310, US 4.755.043, US 4.850.691,
US 5.187.506 und US 5.204.703 beschrieben.
Es ist aus der Literatur des weiteren bekannt, daß am Verhalten
des Pupillendurchmessers eine Übermüdung festgestellt werden
kann. Speziell zeigen Untersuchungen, daß mit zunehmender Müdig
keit die Pupillen sich zunächst verengen, selbst wenn die Umge
bungshelligkeit nicht besonders hoch ist, und anschließend
Schwingungen des Pupillendurchmessers auftreten, was den Einsatz
der Pupillographie zur Identifizierung einschlafgefährdeter Per
sonen, z. B. im Straßen-, See- und Luftverkehr, möglich erschei
nen läßt, siehe B. Wilhelm, H. Wilhelm, "Die Pupille als Schlaf-
Wach-Indikator", Z. prakt. Augenheilkd. 15, 1994, Seite 185 und
I. E. Loewenfeld, "The Pupil", Band I, Wayne State University
Press, Detroit, 1993.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung
einer Vorrichtung zur Vigilanzzustandsbestimmung der eingangs
genannten Art zugrunde, mit welcher der Wachheits- bzw. Vigi
lanzzustand einer Person, insbesondere eines Fahrzeugführers
oder Maschinenbedieners, besonders zuverlässig bestimmt werden
kann, um daraus geeignete Folgerungen zu ziehen, z. B. Abgabe ei
ner rechtzeitigen Warnmeldung oder Verbringung eines von der
Person zu steuernden bzw. bedienenden Systems in einen sicher
heitsunkritischen Zustand.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer
Vigilanzzustandsbestimmungsvorrichtung mit den Merkmalen des An
spruchs 1. Bei dieser Vorrichtung weist deren Bildauswertesystem
neben Lidschlußerkennungsmitteln Mittel zur Pupillendurchmesser
bestimmung sowie eine Auswerteeinrichtung auf, die den Vigilanz
zustand in Abhängigkeit von der durch die Lidschlußerkennungs
mittel erhaltenen Lidschlußzustandsinformation und von der durch
die Pupillendurchmesserbestimmungsmittel erhaltenen Pupillen
durchmesserzustandsinformation bestimmt, wobei der Vigilanzzu
stand charakteristischerweise jeweils in eine von mindestens
drei Stufen einklassifiziert wird. Durch das Vorhandensein so
wohl der Lidschlußerkennungsmittel als auch der Pupillendurch
messerbestimmungsmittel wird eine gewisse Redundanz sowie eine
hohe Zuverlässigkeit der Vigilanzzustandsbestimmung erzielt. Das
Einklassifizieren des Vigilanzzustands in drei oder mehr Stufen
unterschiedlicher Vigilanz schafft die Möglichkeit, abgestuft
auf eine beginnende Übermüdigung der überwachten Person reagie
ren zu können.
Bei einer nach Anspruch 2 weitergebildeten Vorrichtung enthält
das Bildauswertesystem Mittel zur Bestimmung der Umgebungshel
ligkeit, und die Auswerteeinrichtung besitzt eine Korrelations
einheit, mit welcher festgestellt werden kann, in welchem Grad
der Pupillendurchmesser mit der Umgebungshelligkeit korreliert
ist. Auf diese Weise können Änderungen des Pupillendurchmessers,
die auf Schwankungen der Umgebungshelligkeit beruhen, von vigi
lanzbedingten Pupillendurchmesserschwankungen sicher unterschie
den werden.
Eine nach Anspruch 3 weitergebildete Vorrichtung ist so ausge
legt, daß sie bei der mehrstufigen Vigilanzzustandsbestimmung
auf die höchste Vigilanzstufe, d. h. auf einen Wachzustand,
schließt, wenn dies sowohl durch kurze Lidschlußdauern und ver
gleichsweise hohe Lidschlußfrequenzen als auch durch Ausbleiben
von nicht mit dem Umgebungslicht korrelierten Pupillendurchmes
serschwankungen indiziert ist. Hingegen wird das Vorliegen des
niedrigsten Vigilanzzustands, d. h. des höchsten Müdigkeitsgra
des, angenommen, wenn die beobachteten Lidschlußdauern übermäßig
hoch sind.
Eine nach Anspruch 4 weitergebildete Vorrichtung ermöglicht eine
mindestens vierstufige Vigilanzzustandsbestimmung, wobei neben
den Stufen höchster und geringster Vigilanz eine erste Zwischen
stufe höherer und eine zweite Zwischenstufe niedrigerer Vigilanz
dadurch definiert sind, daß gemessene Pupillendurchmesserschwin
gungen im einen Fall unterhalb und im anderen Fall oberhalb ei
nes entsprechenden Schwellwertes liegen und außerdem wenigstens
eine der Bedingungen erfüllt ist, daß die Pupillendurchmesser
schwankungen nicht gut mit Umgebungslichtschwankungen korrelie
ren oder die Lidschlußdauer in einem mittleren Bereich liegt
oder die Lidschlußfrequenz unterhalb eines entsprechenden
Schwellwertes liegt. Dies realisiert eine sehr feinfühlig abge
stufte Müdigkeitserkennung.
Eine nach Anspruch 5 weitergebildete Vorrichtung beinhaltet eine
vom Bildauswertesystem angesteuerte Warneinheit, die in Abhän
gigkeit vom Vigilanzzustand entsprechende Warnsignale lokal,
insbesondere für die überwachte Person, oder auch als fernüber
tragenes Signal an eine von der überwachten Person räumlich ent
fernte Stelle, z. B. im Fall eines Fahrzeuges an eine Zentrale
oder andere Fahrzeuge, abgibt.
Bei einer nach Anspruch 6 weitergebildeten Vorrichtung ist eine
Warneinheit vorgesehen, die eine Fahrzeug- bzw. Maschinensteue
rungseinrichtung in Abhängigkeit vom erfaßten Vigilanzzustand
derart ansteuert, daß bei Erkennen einer entsprechend niedrigen
Vigilanz der überwachten Person das von dieser gesteuerte Fahr
zeug bzw. die von dieser gesteuerte Maschine von der Steuerungs
einrichtung in einen sicheren Betriebszustand gebracht wird.
Dies beugt z. B. bei Fahrzeugen Unfallgefahren aufgrund einer
Übermüdung des Fahrers aktiv dadurch vor, daß das Fahrzeug von
einem durch die Warneinheit angesprochenen, autonomen Fahrzeug
führungssystem auf sichere Weise verlangsamt oder ganz zum Hal
ten gebracht wird.
Bei einer nach Anspruch 7 weitergebildeten Vorrichtung ist eine
Bedieneinheit vorgesehen, die auf die Erkennung einer entspre
chend niedrigen Vigilanz hin von einer Warneinheit dazu veran
laßt wird, der überwachten Person eine Vigilanztestaufgabe zu
stellen, von deren ordnungsgemäßer Erledigung dann weitere Sy
stemaktionen abhängig gemacht werden können.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den
Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hier
bei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines einer überwachten
Person zugeordneten Bildaufnahmesystems einer Vigilanz
zustandsbestimmungsvorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Bildrahmens des Bild
aufnahmesystems von Fig. 1 und
Fig. 3 eine Blockdiagrammdarstellung der zum Bildaufnahmesystem
gemäß Fig. 1 gehörigen Vigilanzzustandsbestimmungsvor
richtung.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, weist die gezeigte Vigi
lanzzustandsbestimmungsvorrichtung ein optisches Bildaufnahmesy
stem in Form einer Kamera 1 und einer Infrarot-Beleuchtungs
einrichtung 2 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 2 umgibt mög
lichst dicht die optische Achse der Kamera 1 und dient dazu, den
Netzhauthintergrund eines überwachten Auges 3a einer Fahrzeug-
oder Maschinenbedienperson 3 möglichst hell und unabhängig von
umgebendem Fremdlicht im Bild des Auges 3a hervortreten zu las
sen. Der Fokus von Kamera 1 und Beleuchtungseinrichtung 2 ist so
gewählt, daß das beobachtete Auge 3a, im gezeigten Beispiel das
rechte Auge, auch bei Berücksichtigung einer gewissen notwendi
gen Bewegungsfreiheit des Kopfes der Person 3 in der xy-Ebene
eines angedeuteten xyz-Koordinatensystems stets im Kamerablick
feld 4 erscheint und ein Beobachtungsfenster 5 des Bildaufnahme
systems auf ein lichtempfindliches CCD-Array der als CCD-
Videokamera 1 ausgelegten Kamera fällt. Des weiteren sind Blende
und Fokus der Kamera 1 so gewählt, daß auch bei einer gewissen
notwendigen Bewegungsfreiheit des Kopfes der Person 3 in z-
Richtung das Auge 3a stets scharf auf das lichtempfindliche CCD-
Array abgebildet wird. Auf diese Weise ist das Bildaufnahmesy
stem in der Lage, bei Tag und Nacht, d. h. unabhängig vom Umge
bungslicht, das Auge 3a der Fahrzeug- oder Maschinenbedienperson
3 berührungsfrei und abstandsunabhängig zu überwachen.
Fig. 3 zeigt die gesamte Vigilanzzustandsbestimmungsvorrichtung
in Blockdiagrammform. Wie daraus ersichtlich, ist bei dieser
Vorrichtung dem Bildaufnahmesystem 1, 2 ein Bildauswertesystem
nachgeschaltet, das eingangsseitig eine Bildverarbeitungseinheit
6 aufweist, der die von der Kamera 1 aufgenommenen Bilder über
mittelt werden und die daraus nach einem bekannten Bildverarbei
tungsverfahren das überwachte Auge erkennt und eine Nachführung
des Beobachtungsfensters 5 bewerkstelligt. Die Bildverarbei
tungseinheit 6 arbeitet mit zwei Betriebszuständen, zwischen de
nen ständig hin und her geschaltet wird. In einem ersten Be
triebszustand wird bei ausgeschalteter Infrarotbeleuchtung 2 die
durch das Umgebungslicht, d. h. Fremdlicht, hervorgerufene mitt
lere Helligkeit im Beobachtungsfenster 5 gemessen und diese In
formation als ein Helligkeitssignal 8 abgegeben, ohne daß in
diesem Betriebszustand eine weitere Bildauswertung erfolgt. In
einem zweiten Betriebszustand ist die Infrarotbeleuchtung 2 ein
geschaltet, und die Bildverarbeitungseinheit 6 wertet das vom
überwachten Auge erhaltene Bild nach folgenden Kriterien aus.
Zum einen erfaßt sie durch entsprechende herkömmliche Pupillen
durchmesserbestimmungsmittel, wie sie z. B. aus der oben erwähn
ten DE 44 19 489 A1 bekannt sind, den Pupillendurchmesser des
beobachteten Auges. Wie oben erwähnt, verringert sich der Pupil
lendurchmesser mit zunehmender Müdigkeit, und unmittelbar vor
dem Einschlafen treten Schwingungen des Pupillendurchmessers im
Bereich von 0,1 Hz bis 1 Hz auf. Die Information über den momenta
nen Pupillendurchmesser gibt die Bildauswerteeinheit 6 in Form
eines Pupillendurchmessersignals 9 ab. Zum anderen besitzt die
Bildverarbeitungseinheit 6 herkömmliche Lidschlußerkennungsmit
tel, mit denen die Lidschlußdauer und die Lidschlußfrequenz für
das kontinuierlich überwachte Auge ermittelt werden. Die Bild
verarbeitungseinheit 6 gibt ein entsprechendes Lidschlußsignal
10 ab, das einerseits eine Information über die Zeitabschnitte,
in denen das Auge geschlossen ist und somit kein Pupillendurch
messer bestimmt werden kann, und andererseits über die Zeitdauer
und die Frequenz des Lidschlusses enthält, die bekanntermaßen
ebenfalls ein Maß für die Müdigkeit der überwachten Person 3
sind.
Des weiteren weist das Bildauswertesystem eine der Bildverarbei
tungseinheit 6 nachgeschaltete Auswerteeinrichtung auf, die aus
einer Korrelationseinheit 7 und einer nachgeschalteten Klassifi
kationseinheit 11 besteht. Die Korrelationseinheit 7 korreliert
den zeitlichen Verlauf des kontinuierlich gemessenen Pupillen
durchmessers, wie er sich aus dem ihr zugeführten Pupillendurch
messersignal 9 ergibt, mit der über das zugeführte Umgebungshel
ligkeitssignal 8 erhaltenen Information über die Umgebungshel
ligkeit, wodurch sie in der Lage ist, die normale Pupillen
reaktion auf Schwankungen der Umgebungshelligkeit als Störein
fluß zu eliminieren. Die Korrelationseinheit 7 gibt ein entspre
chendes Korrelationssignal 12 ab, das die Information darüber
enthält, inwieweit Änderungen des Pupillendurchmessers von einer
sich ändernden Umgebungshelligkeit verursacht sind oder nicht.
Außerdem erzeugt die Korrelationseinheit 7 durch eine Filterung
des Pupillendurchmessersignals 9 im Bereich von 0,1 Hz bis 1 Hz
ein Pupillendurchmesserschwingungssignal 13, das eine Informati
on darüber enthält, ob im genannten Frequenzbereich Schwingungen
des Pupillendurchmessers unabhängig vom Umgebungslicht auftreten
oder nicht. Der Korrelations- und Filterungsprozeß in der Korre
lationseinheit 7 wird vom zugeführten Lidschlußsignal 10 gesteu
ert, d. h. unterbrochen, wenn das Auge geschlossen ist, und fort
geführt, wenn das Auge offen ist.
Die Klassifikationseinheit 11 führt anhand des Lidschlußsignals
10, des Korrelationssignals 12 und des Pupillendurchmesser
schwingungssignals 13, die ihm als Eingangssignale zugeführt
werden, eine Klassifikation durch, die den Vigilanzzustand der
Fahrzeug- oder Maschinenbedienperson 3 in vier verschiedene Stu
fen einteilt und für jede Stufe ein charakteristisches Ausgangs
signal 15, 16, 17, 18 abgibt.
Ein erstes Ausgangssignal 15 der Klassifikationseinheit 11 ist
einer ersten Stufe höchster Vigilanz zugeordnet, die den Normal
zustand, d. h. den "Wach"-Zustand der Person 3 darstellt. Auf
diese Vigilanzstufe schließt die Klassifikationseinheit 11 dann,
wenn die folgenden vier Bedingungen erfüllt sind. Die erste Be
dingung ist, daß das Pupillendurchmesserschwingungssignal 13 un
terhalb eines vorgebbaren Pupillendurchmesserschwingungs-
Schwellwertes liegt, d. h. daß keine merklichen Schwingungen des
Pupillendurchmessers beobachtet werden, die nicht durch das Um
gebungslicht verursacht sind. Die zweite Bedingung ist, daß das
Korrelationssignal 12 eine gute Korrelation des Pupillendurch
messers mit dem Umgebungslicht anzeigt. Die dritte Bedingung
ist, daß die aus dem Lidschlußsignal 10 erkannte Lidschlußdauer
unterhalb eines ersten vorgebbaren Lidschlußdauer-Schwellwertes
liegt, der für den Wachzustand eines Menschen kennzeichnend ist,
und die vierte Bedingung ist, daß die ebenfalls aus dem Lid
schlußsignal 10 erhaltene Lidschlußfrequenz oberhalb eines vor
gebbaren Lidschlußfrequenz-Schwellwertes liegt, der ebenfalls
kennzeichnend für den Wachzustand eines Menschen ist.
Ein zweites Ausgangssignal 16 der Klassifikationseinheit 11 re
präsentiert einen "Müde"-Zustand als einer Stufe zweithöchster
Vigilanz. Auf diese Vigilanzstufe schließt die Klassifikations
einheit 11, wenn das Pupillendurchmesserschwingungssignal 13 un
terhalb des Pupillendurchmesserschwingungs-Schwellwertes liegt
und zusätzlich wenigstens eine der folgenden drei Bedingungen
erfüllt ist, daß nämlich das Korrelationssignal 12 eine schlech
te Korrelation des Pupillendurchmessers mit dem Umgebungslicht
anzeigt oder, daß die Lidschlußdauer oberhalb des ersten Lid
schlußdauer-Schwellwertes und unterhalb eines zweiten vorgebba
ren Lidschlußdauer-Schwellwertes liegt, der anzeigt, daß das Au
ge ungewöhnlich lange geschlossen bleibt, oder daß die Lid
schlußfrequenz unterhalb des Lidschlußfrequenz-Schwellwertes
liegt.
Ein drittes Ausgangssignal 17 der Korrelationseinheit 11 charak
terisiert eine Stufe zweitniedrigster Vigilanz, die einen "Ein
schlafgefährdet"-Zustand bedeutet. Auf diesen Zustand erkennt
die Klassifikationseinheit 11 dann, wenn das Pupillendurchmes
serschwingungssignal 13 oberhalb des Pupillendurchmesserschwin
gungs-Schwellwertes liegt und wenigstens eine der drei folgenden
Bedingungen erfüllt ist, daß nämlich das Korrelationssignal eine
schlechte Korrelation des Pupillendurchmessers mit dem Umge
bungslicht anzeigt oder daß die Lidschlußdauer oberhalb des er
sten Lidschlußdauer-Schwellwertes und unterhalb des zweiten Lid
schlußdauer-Schwellwertes liegt oder daß die Lidschlußfrequenz
unterhalb des Lidschlußfrequenz-Schwellwertes liegt.
Ein viertes Ausgangssignal 18 der Klassifikationseinheit 11 ent
spricht der Stufe niedrigster Vigilanz, die einem "Augen-zu"-Zu
stand entspricht. Auf diesen Zustand erkennt die Klassifikati
onseinheit 11 dann, wenn die Lidschlußdauer oberhalb des zweiten
Lidschlußdauer-Schwellwertes liegt.
Dem Bildauswertesystem ist eine Warneinheit 14 nachgeschaltet,
der die vier Ausgangssignale 15 bis 18 der Klassifikationsein
heit 11 zugeführt werden und die dadurch die Information über
den momentanen Vigilanzzustand erhält. Die Warneinheit 14 führt
nun in Abhängigkeit von der jeweils vorliegenden Vigilanzstufe
bestimmte Aktionen durch, um die Fahrzeug- oder Maschinenbedien
person 3 wieder in einen Zustand höherer Vigilanz zu bringen
oder sie bzw. Außenstehende rechtzeitig zu warnen oder das Fahr
zeug bzw. die Maschine in einen sicheren, ungefährlichen Be
triebszustand zu überführen.
So ist eine optische Anzeige 19 vorgesehen, über welche die
Warneinheit 14 der überwachten Person 3 den Grad ihrer Müdigkeit
bzw. Vigilanz anzuzeigen vermag. Außerdem ist ein akustischer
Alarmgeber 20 vorgesehen, über den die Warneinheit 14 die Person
3 bei auftretender Müdigkeit warnen kann. Des weiteren ist eine
Bedieneinheit 21 vorgesehen, die von der Warneinheit 14 dazu an
gesteuert werden kann, der Person 3 eine Nebenaufgabe zwecks Vi
gilanztest abzuverlangen, über deren Erledigung die Bedienein
heit 21 der Warneinheit 14 eine Rückmeldung gibt, wonach die
Warneinheit 14 weitere Aktionen in Abhängigkeit von der Erledi
gung dieser Nebenaufgabe abhängig macht. Zusätzlich ist eine
Sendeeinrichtung 22 vorgesehen, über welche die Warneinheit 14
den festgestellten Vigilanzzustand an eine Zentrale oder z. B. an
andere Fahrzeuge zur Warnung mitteilen kann. Eine Speicherein
richtung 24 kann von der Warneinheit 14 dazu verwendet werden,
den festgestellten Vigilanzzustand der Person 3 für eine be
stimmte zurückliegende Zeitdauer dauerhaft und auslesbar aufzu
zeichnen. Zusätzlich ist vorgesehen, daß die Warneinheit 14 eine
automatische Fahrzeug- bzw. Maschinensteuerung 23 so anzusteuern
vermag, daß diese bei Bedarf das Fahrzeug bzw. die Maschine
selbsttätig in einen sicheren, ungefährlichen Betriebszustand
überführt. Dies wird von der Warneinheit 14 inbesondere dann
veranlaßt, wenn ihr der "Augen-zu"-Zustand niedrigster Vigilanz
von der Klassifikationseinheit 11 übermittelt wird oder wenn die
an der Bedieneinrichtung 21 gestellte Nebenaufgabe von der über
wachten Person 3 unzureichend oder gar nicht gelöst wurde.
Die obige Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels
zeigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine zuverlässige
Vigilanzzustandsbestimmung durch kombinierte Auswertung einer
Lidschlußinformation und einer Information über auftretende Pu
pillendurchmesserschwingungen ermöglicht. Es versteht sich, daß
die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf dieses Beispiel be
schränkt ist, sondern weitere Realisierungen umfaßt. So kann ne
ben dem beschriebenen, mit Infrarotstrahlung arbeitenden Bild
aufnahmesystem ein System eingesetzt werden, das mit einer ande
ren Strahlung arbeitet, wobei diese zweckmäßigerweise außerhalb
des sichtbaren Spektrums gewählt wird. Des weiteren können je
nach Anwendungsfall eine oder mehrere der von der gezeigten
Warneinheit 14 angesteuerten Komponenten 19 bis 24 und ggf. auch
die Warneinheit 14 entfallen. Die Vigilanzzustandsbestimmung
kann anwendungsfallabhängig unter Benutzung modifzierter Bedin
gungen auch nur dreistufig oder in mehr als vier Stufen erfol
gen.
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Vigilanzzustandsbestimmung bei einer Person,
insbesondere einer Fahrzeug- oder Maschinenbedienperson, mit
- 1. einem Bildaufnahmesystem (1, 2) zum Aufnehmen von Bildern des Bereiches (5) wenigstens eines Auges (3a) der Person (3) und
- 2. einem Bildauswertesystem (6, 7, 11), das zum Auswerten der vom Bildaufnahmesystem aufgenommenen Bilder dient und Lidschlußer kennungsmittel beinhaltet,
- 1. das Bildauswertesystem (6, 7, 11) Pupillendurchmesserbestim mungsmittel und eine Auswerteeinrichtung aufweist, die den Vi gilanzzustand in Abhängigkeit von der durch die Lidschlußer kennungsmittel erhaltenen Lidschlußzustandsinformation und von der durch die Pupillendurchmesserbestimmungsmittel erhaltenen Pupillendurchmesserzustandsinformation unter Einklassifizieren in jeweils eine von mindestens drei Vigilanzstufen bestimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
- 1. das Bildauswertesystem (6, 7, 11) Mittel zur Bestimmung der Umgebungshelligkeit umfaßt und
- 2. die Auswerteeinrichtung eine Korrelationseinheit (7) aufweist, welche den Korrelationsgrad der Pupillendurchmesserzustandsin formation mit der durch die Umgebungshelligkeitsbestimmungs mittel erhaltenen Umgebungshelligkeitsinformation bestimmt, und den Vigilanzzustand zusätzlich in Abhängigkeit von der durch die Korrelationseinheit erhaltenen Korrelationsgradin formation bestimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
- 1. die Lidschlußzustandsinformation eine Lidschlußdauerinformati on und eine Lidschlußfrequenzinformation umfaßt und
- 2. von der Auswerteeinrichtung die höchste Vigilanzstufe angege ben wird, wenn die Lidschlußdauer unterhalb eines vorgebbaren ersten Lidschlußdauer-Schwellwertes liegt, die Lidschlußfre quenz oberhalb eines vorgebbaren Lidschlußfrequenz-Schwell wertes liegt und der Grad an nicht von der Umgebungshelligkeit verursachten Pupillendurchmesserschwingungen unterhalb eines vorgebbaren Pupillendurchmesserschwingungs-Schwellwertes liegt, und die niedrigste Vigilanzstufe angegeben wird, wenn die Lidschlußdauer oberhalb eines vorgebbaren zweiten Lid schlußdauer-Schwellwertes liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
- 1. von der Auswerteeinrichtung (2) Vigilanzzwischenstufen angege ben werden, von denen eine höhere Zwischenstufe angegeben wird, wenn der Grad an nicht von der Umgebungshelligkeit ver ursachten Pupillendurchmesserschwingungen unterhalb des vor gebbaren Pupillendurchmesserschwingungs-Schwellwertes liegt und entweder die Lidschlußdauer zwischen dem ersten Lidschluß dauer-Schwellwert und dem demgegenüber größeren, zweiten Lid schlußdauer-Schwellwert liegt oder die Lidschlußfrequenz un terhalb des Lidschlußfrequenz-Schwellwertes liegt, während die andere Zwischenstufe niedrigerer Vigilanz angegeben wird, wenn der Grad an nicht von der Umgebungshelligkeit verursachten Pu pillendurchmesserschwingungen oberhalb des Pupillendurchmes serschwingungs-Schwellwertes liegt und entweder die Lidschluß dauer zwischen dem ersten und dem zweiten Lidschlußdauer- Schwellwert liegt oder die Lidschlußfrequenz unterhalb des Lidschlußfrequenz-Schwellwertes liegt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter
gekennzeichnet durch
eine vom Bildauswertesystem angesteuerte Warneinheit (14), die
in Abhängigkeit vom festgestellten Vigilanzzustand Warnmeldungen
lokal und/oder fernreichweitig abgibt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter
gekennzeichnet durch
eine vom Bildauswertesystem angesteuerte Warneinheit (14), die
in Abhängigkeit vom festgestellten Vigilanzzustand eine Fahr
zeug- oder Maschinensteuerung (23) ansteuert, mit der bei ent
sprechend niedriger festgestellter Vigilanz das Fahrzeug bzw.
die Maschine in einen sicheren Betriebszustand gebracht wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter
gekennzeichnet durch
eine vom Bildauswertesystem angesteuerte Warneinheit (14) und
eine Bedieneinheit (21), an der die Warneinheit (14) bei ent
sprechend niedriger festgestellter Vigilanz die Durchführung ei
ner Vigilanztestaufgabe durch die überwachte Person (3) anfor
dert.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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