JP2018032338A - 運転者体調検知装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出する。【解決手段】車両を運転する運転者の体調を検知する運転者体調検知装置であって、車両の走行中の動きの変化を検出する車両検出部と、運転者の動きの変化を検出する運転者検出部と、走行中の動きの変化に対する運転者の動きの変化の追従度合を算出する演算部と、追従度合に基づき、運転者の体調が異常であるか否かの判定処理を実行する体調判定部と、を備える。【選択図】図1

Description

ここに開示された技術は、運転者の体調を検知する運転者体調検知装置及び方法に関するものである。
交通事故の死亡原因の一つに、運転中における運転者の体調の急変がある。運転者の体調の急変の要因には、脳血管疾患及び心疾患等の種々の疾患が含まれており、体調の急変により運転が継続できなくなった運転者の状態は一定ではない。従来、運転者の体調の急変を検出する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の技術では、運転者の運転姿勢に基づいて、運転者の異常を推定し、体調悪化の兆候を検出しようとしている。
特開2015−021912号公報
一般に、運転者の運転姿勢自体に大きな変化が現れるのは、ある程度、異常状態が進行した後であることが多い。しかしながら、運転者の安全を確保するためには、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することが必要である。
ここに開示された技術は、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することを目的とする。
ここに開示された技術の一態様は、車両を運転する運転者の体調を検知する運転者体調検知装置であって、前記車両の走行中の動きの変化を検出する車両検出部と、前記運転者の動きの変化を検出する運転者検出部と、前記走行中の動きの変化に対する前記運転者の動きの変化の追従度合を算出する演算部と、前記追従度合に基づき、前記運転者の体調が異常であるか否かの判定処理を実行する体調判定部と、を備えるものである。
この態様では、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の動きの変化の追従度合が演算部によって算出される。追従度合に基づき、運転者の体調が異常であるか否かの判定処理が、体調判定部によって実行される。車両の走行中の動きの変化に対する運転者の動きの変化の追従度合は、運転者の体調が異常になり始めた段階で、首又は上半身の筋力が低下するため、体調が正常なときと異なるものとなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
上記態様において、例えば、前記車両検出部は、前記車両の左右方向における前記走行中の動きの変化を検出してもよい。前記運転者検出部は、前記左右方向における前記運転者の動きの変化を検出してもよい。前記演算部は、前記左右方向における前記走行中の動きの変化に対する、前記左右方向における前記運転者の動きの変化の追従度合を算出してもよい。
この態様では、車両の左右方向における走行中の動きの変化に対する、車両の左右方向における運転者の動きの変化の追従度合が算出される。車両の左右方向における動きの変化に対する、車両の左右方向における運転者の動きの変化の追従度合は、車両の前後方向の場合に比べて、運転者の体調が異常になり始めた段階で、体調が正常なときと大きく異なるものとなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
上記態様において、例えば、前記運転者検出部は、前記運転者の動きの変化として、前記運転者の重心位置の変化を検出してもよい。前記演算部は、前記走行中の動きの変化に対する前記重心位置の変化の追従度合を算出してもよい。
この態様では、運転者の動きの変化として、運転者の重心位置の変化が、運転者検出部によって検出される。車両の走行中の動きの変化に対する運転者の重心位置の変化の追従度合が、演算部によって算出される。車両の走行中の動きの変化に対する運転者の重心位置の変化の追従度合は、運転者の体調が異常になり始めた段階で、首又は上半身の筋力が低下するため、体調が正常なときと異なるものとなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
上記態様において、例えば、前記運転者検出部は、前記運転者の動きの変化として、前記運転者の頭部の加速度を検出してもよい。前記演算部は、前記走行中の動きの変化に対する前記頭部の加速度の追従度合を算出してもよい。
この態様では、運転者の動きの変化として、運転者の頭部の加速度が、運転者検出部によって検出される。車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の加速度の追従度合が、演算部によって算出される。車両の走行中の動きの変化に対する運転者の頭部の加速度の追従度合は、運転者の体調が異常になり始めた段階で、首又は上半身の筋力が低下するため、体調が正常なときと異なるものとなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
上記態様において、例えば、前記演算部は、前記追従度合として、前記走行中の動きの変化に対する前記運転者の動きの変化の時間遅れを算出してもよい。前記体調判定部は、前記時間遅れが基準時間以下のときに、前記運転者の体調が異常であると判定してもよい。
この態様では、追従度合として、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の動きの変化の時間遅れが演算部によって算出される。時間遅れが基準時間以下のときに、運転者の体調が異常であると体調判定部によって判定される。運転者の体調が異常になり始めた段階で、首又は上半身の筋力が低下すると、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の動きの変化の時間遅れが小さくなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
上記態様において、例えば、前記演算部は、前記走行中の動きの時間変化と前記運転者の動きの時間変化との相互相関を計算して、前記時間遅れを算出してもよい。
この態様では、車両の走行中の動きの時間変化と運転者の動きの時間変化との相互相関が演算部によって計算されて、時間遅れが算出される。したがって、本態様によれば、時間遅れを精度良く算出することができる。
上記態様において、例えば、前記体調判定部は、前記走行中の動きの変化の大きさが予め定められた閾値以上のときのみ、前記判定処理を実行してもよい。
この態様では、車両の走行中の動きの変化の大きさが予め定められた閾値以上のときのみ、判定処理が体調判定部によって実行される。車両の走行中の動きの変化の大きさが予め定められた閾値未満の場合には、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の動きの変化の追従度合について、運転者の体調が正常である場合と異常である場合との間で有意差を示さないことがある。したがって、本態様によれば、運転者の体調が異常であるか否かを精度良く判定することができる。
上記態様において、例えば、前記車両検出部は、前記走行中の動きの変化として前記車両の加速度を検出する加速度センサを含んでもよい。
この態様では、車両の走行中の動きの変化として車両の加速度が加速度センサによって検出される。車両の加速度に対する運転者の動きの変化の追従度合に基づき、判定処理が体調判定部によって実行される。車両の加速度に対する運転者の動きの変化の追従度合は、運転者の体調が異常になり始めた段階で、体調が正常なときと異なるものとなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
ここに開示された技術の他の態様は、車両を運転する運転者の体調を検知する運転者体調検知装置における運転者体調検知方法であって、前記車両の走行中の動きの変化を検出する車両検出工程と、前記運転者の動きの変化を検出する運転者検出工程と、前記走行中の動きの変化に対する前記運転者の動きの変化の追従度合を算出する演算工程と、前記追従度合に基づき、前記運転者の体調が異常であるか否かの判定処理を実行する体調判定工程と、を備えるものである。
この態様では、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の動きの変化の追従度合が演算工程において算出される。追従度合に基づき、運転者の体調が異常であるか否かの判定処理が、体調判定工程において実行される。車両の走行中の動きの変化に対する運転者の動きの変化の追従度合は、運転者の体調が異常になり始めた段階で、首又は上半身の筋力が低下するため、体調が正常なときと異なるものとなる。したがって、本態様によれば、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
本開示の一態様によれば、車両の走行中の動きの変化に対する運転者の動きの変化の追従度合に基づき、運転者の体調が異常であるか否かの判定処理が実行されるため、異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
第1実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の構成を概略的に示すブロック図である。 シートセンサにより検出される、運転者用シートに着座した運転者の圧力分布の一例を概略的に示す図である。 車両の左右方向における加速度の時間データ、重心位置演算部によってメモリに保存された運転者の重心位置の時間データ、及びこれらの相互相関の一例を概略的に示す図である。 車両の左右方向における加速度の時間データ、重心位置演算部によってメモリに保存された運転者の重心位置の時間データ、及びこれらの相互相関の一例を概略的に示す図である。 第1実施形態の運転者体調検知装置における車両の加速度取得手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 第1実施形態の運転者体調検知装置における時間遅れの学習値を算出する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 第1実施形態の運転者体調検知装置において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 上記第1実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の図1と異なる構成を概略的に示すブロック図である。 図8の構成において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 第2実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の構成を概略的に示すブロック図である。 車両の動きの左右方向における加速度の時間変化と、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度の時間変化とを概略的に示す図である。 車両の動きの左右方向における加速度の時間変化と、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度の時間変化とを概略的に示す図である。 車両の左右方向における加速度の時間データと運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データとの一例を概略的に示す図である。 車両の左右方向における加速度の時間データと運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データとの一例を概略的に示す図である。 この第2実施形態の運転者体調検知装置における頭部の加速度取得手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 この第2実施形態の運転者体調検知装置における時間遅れの学習値を算出する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 この第2実施形態の運転者体調検知装置において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 上記第2実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の図10と異なる構成を概略的に示すブロック図である。 図18の構成において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。
(本開示に係る一態様の着眼点)
まず、本開示に係る一態様の着眼点が説明される。本発明者は、種々の実験を重ねるうちに、運転者の体調が正常なときと異常なときとで、車両の動きの変化に対する運転者の動きの追従度合が相違することを見出した。
この相違について、発明者は、以下のように解釈している。すなわち、体調が正常な運転者は、直線道路からカーブに進入すると、車両から左右方向における加速度が作用されることを予期している。そこで、首又は上半身の筋力を用いて、車両から作用される左右方向における加速度に抵抗しようとする。その結果、車両の動きの変化に対する運転者の動きの追従度合は低下する。
これに対して、運転者が体調不良のときには、若干の意識低下に起因して、特に首の筋力が低下し、その結果、上半身の筋力が低下する。このため、車両の動きの変化に対する運転者の動きの追従度合は上昇する。ここで、「車両の左右方向」は、車両の前後方向に水平面内で直交する方向である。言い換えると、「車両の左右方向」は、直線道路を走行中の車両の進行方向に水平面内で直交する方向である。「車両の左右方向」は、「車幅方向」又は「車両の横方向」ということもできる。
なお、以下では、体調不良の運転者を模擬的に実現するために、視覚及び聴覚が奪われた被験者を助手席に着座させて、実験が実施された。視覚及び聴覚が奪われているため、被験者は、カーブに進入する際に、車両から左右方向における加速度が作用されることを予期することができない。このため、首又は上半身の筋力を用いて、車両から作用される左右方向における加速度に抵抗しようとすることが困難となる。このようにして、首又は上半身の筋力が低下した体調不良の運転者が模擬的に実現されている。
以上のような考察から、本発明者は、車両の動きの変化に対する運転者の動きの追従度合を調べることによって、運転者の体調不良を早期に発見することが可能であることを見出した。
(実施の形態)
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態が説明される。なお、各図では、同様の要素には同様の符号が付され、適宜、説明が省略される。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の構成を概略的に示すブロック図である。車両10は、例えば4輪自動車である。車両10は、図1に示されるように、加速度センサ102、シートセンサ103、警報音発生器201、警報ランプ202、電子制御ユニット(ECU)300を備える。
加速度センサ102(車両検出部の一例)は、車両10の例えば直交3軸方向の加速度を検出する。加速度センサ102は、検出した車両10の加速度をECU300に出力する。シートセンサ103は、運転者用シートの座面部に配置されている。シートセンサ103は、例えば32×32個の圧電素子を含み、運転者用シートに着座した運転者の圧力分布を検出する。シートセンサ103は、検出データをECU300に出力する。
警報音発生器201は、例えば電子ブザーを含み、運転者への警報音を発生する。警報ランプ202は、例えば発光ダイオードを含み、運転者への警報を表示する。なお、警報ランプ202は、専用のランプに限られず、計器パネルのメータ等を点滅させることにより、警報ランプとして兼用してもよい。
ECU300は、車両10の全体の動作を制御する。ECU300は、メモリ310、中央演算処理装置(CPU)320、その他の周辺回路を含む。メモリ310は、例えば、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、ハードディスク、又は他の記憶素子で構成される。メモリ310は、プログラムを保存するメモリ、データを一時的に保存するメモリ等を含む。メモリ310は、プログラムを保存する領域、データを一時的に保存する領域等を備えた単一のメモリで構成されていてもよい。
CPU320は、メモリ310に保存されているプログラムに従って動作することにより、加速度制御部321、体調判定部322、警報制御部325、圧力データ取得部351、重心位置演算部352、相互相関演算部361、及び学習値制御部362として機能する。
加速度制御部321は、予め定められた時間(例えば100msec)毎に、加速度センサ102から出力される車両10の例えば直交3軸方向の加速度データから車両10の動きの左右方向における加速度を取得する。加速度制御部321は、予め定められた時間分(本実施形態では、例えば10秒間)の、車両10の動きの左右方向における加速度の時間データをメモリ310に保存する。例えば予め定められた時間が10秒間で、100msec毎に加速度のデータが加速度センサ102から取得される場合には、100個の加速度の時間データがメモリ310に保存されることとなる。
圧力データ取得部351は、シートセンサ103から出力される各圧電素子の圧力データを取得する。圧力データ取得部351は、取得した圧力データを重心位置演算部352に出力する。重心位置演算部352は、圧力データ取得部351からの圧力データを用いて、車両10の左右方向における運転者の重心位置を算出する。重心位置演算部352は、予め定められた時間分の運転者の重心位置のデータをメモリ310に保存する。この実施形態では、予め定められた時間は、例えば10秒間である。
図2は、シートセンサ103により検出される、運転者用シートに着座した運転者の圧力分布の一例を概略的に示す図である。図2では、圧力値の等しい等圧線が示されている。図2において、密になっている等圧線の中心位置の圧力値が最も高くなっている。
シートセンサ103は、各圧電素子の座標と圧力値との組を、例えばシリアルデータとして、ECU300に出力する。圧力データ取得部351は、受け取ったシリアルデータを加工して、各圧電素子の座標と圧力値との組を重心位置演算部352に出力する。重心位置演算部352は、各圧電素子の座標と圧力値との組から、車両10の左右方向(図2ではX軸方向)における運転者の重心位置を算出する。重心位置演算部352は、例えばX軸における原点からの距離として、運転者の重心位置を算出する。
図1に戻って、相互相関演算部361は、加速度制御部321によってメモリ310に保存された車両10の左右方向における加速度の時間データと、重心位置演算部352によってメモリ310に保存された運転者の重心位置の時間データと、の相互相関を計算する。相互相関は、2つの関数(本実施形態では、車両10の左右方向における加速度の時間データを表す関数及び運転者の重心位置の時間データを表す関数)を畳み込む畳み込みの式のうち、片方の関数の信号配列の順序を逆順にして畳み込むと、求められる。相互相関演算部361は、求めた相互相関から時間遅れを算出する。
図3、図4は、車両10の左右方向における加速度の時間データ、重心位置演算部352によってメモリ310に保存された運転者の重心位置の時間データ、及びこれらの相互相関の一例を概略的に示す図である。図3、図4のセクション(A)は、車両10の左右方向における加速度CAの時間データと運転者の左右方向における重心位置GCの時間データとを示す。図3、図4のセクション(A)において、横軸は時間[秒]を表し、左側の縦軸は加速度[G]を表し、右側の縦軸は重心位置[cm]を表す。図3のセクション(A)は、体調が正常な運転者の場合を示し、図4のセクション(A)は、体調が異常な運転者の場合を示す。
図3、図4のセクション(B)は、セクション(A)に示される加速度CAの時間データと重心位置GCの時間データとの相互相関MCを示す。図3、図4のセクション(B)において、横軸は時間遅れを表し、縦軸は相関値の大きさを表す。
図3のセクション(B)は、相関値のピーク値が(−1)に近いので負の相関があることを表し、時間遅れ「0」に対して相関値のピーク値がずれているので、時間遅れTDがあることを表す。図4のセクション(B)は、相関値のピーク値が(−1)に近いので負の相関があることを表し、時間遅れ「0」と相関値のピーク値とが一致しているので、時間遅れがないことを表す。
図3、図4のセクション(A)に示されるように、直線道路を走行していた車両10がカーブに進入することによって、車両10の左右方向における加速度が増大し、この加速度の増大に応じて、運転者の左右方向における重心位置が移動する。体調が正常な運転者は、車両10の左右方向における加速度が増大すると、この加速度の増大によって視界が妨げられないように、上半身に力を入れて、良好な視界を維持しようとする。このため、図3のセクション(B)に示されるように、加速度CAの時間データと重心位置GCの時間データとの相互相関MCに、時間遅れTDが生じる。
これに対して、体調不良の運転者は、車両10の左右方向における加速度が増大すると、上半身に力を入れることが困難であるため、加速度の増大に応じて、重心位置が移動してしまう。その結果、図4のセクション(B)に示されるように、加速度CAの時間データに対して、重心位置GCの時間データに時間遅れが殆ど生じない。
図1に戻って、学習値制御部362は、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過するまでの間は、運転者の体調が正常であるとみなして、この間に得られた加速度CAの時間データと重心位置GCの時間データとの相互相関の時間遅れの平均値を学習値としてメモリ310に保存する。
体調判定部322は、車両10の左右方向における加速度CAの時間データと運転者の重心位置GCの時間データとの相互相関の時間遅れと、メモリ310に保存されている学習値とを比較し、その比較結果に基づき、運転者の体調が異常であるか否かを判定する。具体的には、体調判定部322は、加速度CAの時間データと重心位置GCの時間データとの相互相関の時間遅れが学習値のK1倍以下であれば、運転者の体調が異常であると判定する。係数K1は、1未満の値であり、本実施形態では例えば、K1=0.5に設定されている。体調判定部322は、運転者の体調が異常であると判定すると、運転者の体調が異常であることを警報制御部325に通知する。
体調判定部322は、車両10の動きの左右方向における加速度が予め定められた加速度閾値ACth以上のときにのみ、運転者の体調が異常であるか否かの判定を行う。この理由は、車両10の動きの左右方向における加速度が小さいときは、運転者が正常である場合と異常である場合とで、加速度CAの時間データと重心位置GCの時間データとの相互相関の時間遅れに有意差が生じないからである。この実施形態では例えば、ACth=0.1[G]に設定されている。
警報制御部325は、運転者の体調が異常であることが体調判定部322から通知されると、警報音発生器201を作動させるとともに、警報ランプ202を点滅させて、運転者に注意を促す。警報制御部325は、例えばブレーキを動作させて車両10を減速又は停止させたり、ステアリングホイールを制御して車両10を路肩に移動させたりして、運転者の運転を支援してもよい。
図5は、第1実施形態の運転者体調検知装置における車両の加速度取得手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図5のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。ステップS2500において、加速度制御部321は、加速度センサ102から出力される車両10の例えば直交3軸方向の加速度データから車両10の動きの左右方向における加速度を取得する。ステップS2510において、加速度制御部321は、予め定められた時間分(本実施形態では、例えば10秒間)の、車両10の動きの左右方向における加速度の時間データをメモリ310に保存する。つまり、加速度制御部321は、新しい加速度のデータが得られると、最も古い加速度のデータをメモリ310から消去して、予め定められた時間分の加速度のデータがメモリ310に保存されるようにしている。その後、図5の処理は終了する。
図6は、第1実施形態の運転者体調検知装置における時間遅れの学習値を算出する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図6のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。
ステップS2600において、圧力データ取得部351は、圧力データをシートセンサ103から取得する。ステップS2610において、重心位置演算部352は、運転者の左右方向における重心位置を算出する。重心位置演算部352は、予め定められた時間分の運転者の重心位置の時間データをメモリ310に保存する。
ステップS2620において、学習値制御部362は、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過したか否かを判定する。
車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過していなければ(ステップS2620でNO)、処理はS2630に進む。一方、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過していれば(ステップS1720でYES)、図6の処理は終了する。すなわち、ステップS2620でNOであれば、運転者の体調が正常であるとみなされて、処理はステップS2630に進んで、学習値を求める処理が行われる。一方、ステップS2620でYESであれば、学習値を求める処理は行わずに、図6の処理は終了する。
ステップS2630において、相互相関演算部361は、メモリ310に保存されている重心位置の時間データと、車両加速度の時間データとから、相互相関を計算し、相関値のピーク値の時間遅れを算出する。ステップS2640において、学習値制御部362は、算出した時間遅れの平均値を学習値としてメモリ310に保存する。その後、図6の処理は終了する。
図7は、第1実施形態の運転者体調検知装置において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図7のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。
ステップS2700において、体調判定部322は、メモリ310に保存されている車両10の左右方向における加速度の時間データのうち(本実施形態では、例えば10秒間のデータ)、最新の加速度CAnをメモリ310から取得する。ステップS2710において、体調判定部322は、取得した車両の左右方向における最新の加速度CAnの絶対値が、加速度閾値ACth以上であるか否かを判定する。車両の左右方向における最新の加速度CAnの絶対値が加速度閾値ACth未満であれば(ステップS2710でNO)、図7の処理は終了する。一方、車両の左右方向における最新の加速度CAnの絶対値が加速度閾値ACth以上であれば(ステップS2710でYES)、処理は、ステップS2720に進む。
上述のように、本実施形態では、例えばACth=0.1[G]である。また、例えば図3のセクション(A)において、時刻t1は、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]以上になった時刻である。時刻t2は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]未満になった時刻である。時刻t3は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]以上になった時刻である。時刻t4は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]未満になった時刻である。
したがって、例えば図3のセクション(A)において、最初から時刻t1までの間はステップS2710でNOとなり、図7の処理は終了する。その後は、時刻t1から時刻t2までの間、および、時刻t3から時刻t4までの間において、それぞれ、ステップS2710でYESとなり、処理はステップS2720に進む。
また、例えば図4のセクション(A)において、時刻t11は、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]以上になった時刻である。時刻t12は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]未満になった時刻である。時刻t13は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]以上になった時刻である。時刻t14は、その後、車両の左右方向における加速度CAの絶対値が0.1[G]未満になった時刻である。
したがって、例えば図4のセクション(A)において、最初から時刻t11までの間はステップS2710でNOとなり、図7の処理は終了する。その後は、時刻t11から時刻t12までの間、時刻t13から時刻t14までの間において、それぞれ、ステップS2710でYESとなり、処理はステップS2720に進む。
図7に戻って、ステップS2720において、相互相関演算部361は、重心位置の時間データと車両加速度の時間データとから相互相関を計算し、相関値のピーク値の時間遅れを算出する。ステップS2730において、体調判定部322は、メモリ310に保存されている時間遅れの学習値をメモリ310から取得する。
ステップS2740において、体調判定部322は、ステップS2720で算出された時間遅れが、ステップS2730で取得された学習値のK1倍以下であるか否かを判別する。算出された時間遅れが学習値のK1倍より大きければ(ステップS2740でNO)、図7の処理は終了する。算出された時間遅れが学習値のK1倍以下であれば(ステップS2740でYES)、処理はステップS2750に進む。
ステップS2750において、体調判定部322は、運転者の体調が異常であると判定して、警報制御部325にその旨を通知する。ステップS2760において、警報制御部325は、警報音発生器201及び警報ランプ202を作動させて、体調が異常であることを運転者に報知して、図7の処理は終了する。
以上説明されたように、第1実施形態では、相互相関演算部361は、重心位置の時間データと車両加速度の時間データとから相互相関を計算し、相関値のピーク値の時間遅れを算出する。体調判定部322は、時間遅れが学習値のK1倍以下であれば、運転者の体調が異常であると判定する。運転者が体調不良になると、若干の意識低下から首又は上半身の筋力が低下し、上半身に力を入れることが困難であるため、車両10の左右方向における加速度が増大すると、運転者の重心位置が追従して移動してしまう。その結果、車両の加速度CAの時間データに対して、運転者の重心位置GCの時間データに時間遅れが殆ど生じない。したがって、この第1実施形態によれば、運転者の体調の異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
また、この第1実施形態では、学習値制御部362は、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過するまでの間は、運転者の体調が正常であるとみなして、この間に得られた時間遅れの平均値を学習値としてメモリ310に保存する。このように、車両10のイグニションスイッチがオンにされる度に、学習値を求めているため、その運転者に適切な学習値を得ることができる。したがって、この第1実施形態によれば、運転者の体調の良否を正確に判定できる。
なお、上記第1実施形態では、相互相関の時間遅れを学習値と比較しているが、これに限られない。例えば、相互相関の時間遅れを予め定められた判定閾値と比較してもよい。
図8は、上記第1実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の図1と異なる構成を概略的に示すブロック図である。図8のCPU320は、図1のCPU320が備える学習値制御部362を備えていない。図8の体調判定部322は、相互相関の時間遅れが、メモリ310に予め保存されている判定閾値以下であれば、運転者の体調が異常であると判定する。判定閾値は、例えば実験的に予め定められて、メモリ310に予め保存されている。判定閾値は、例えば3秒程度であってもよい。
図9は、図8の構成において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図9のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。
図9のステップS2700,S2710,S2720は、図7のステップS2700,S2710,S2720と同じである。ステップS2720に続くステップS2900において、体調判定部322は、時間遅れの判定閾値をメモリ310から取得する。
ステップS2910において、体調判定部322は、ステップS2720で算出された時間遅れが判定閾値以下であるか否かを判別する。算出された時間遅れが判定閾値より大きければ(ステップS2910でNO)、図9の処理は終了する。算出された時間遅れが判定閾値以下であれば(ステップS2910でYES)、処理はステップS2750に進む。ステップS2750,S2760は、それぞれ、図7のステップS2750,S2760と同じである。
このように、相互相関の時間遅れを予め定められた判定閾値と比較しても、上記第1実施形態と同様に、運転者の体調の異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
(第2実施形態)
図10は、第2実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の構成を概略的に示すブロック図である。第1実施形態では、運転者の重心位置の時間データを用いて運転者の体調を判定していたのに対して、この第2実施形態では、運転者の頭部の加速度の時間データを用いて運転者の体調を判定している。
第2実施形態の車両10は、カメラ101、加速度センサ102、警報音発生器201、警報ランプ202、ECU300を備えている。
カメラ101(運転者検出部の一例)は、車両10の室内の例えば運転席の前方の天井に、カメラ101の光軸が車両10の運転者用シートを向くように取り付けられる。カメラ101は、車両10の運転者を前方から撮像して、左右方向に動く運転者の頭部を撮像する。カメラ101は、撮像したフレーム画像を例えば1/60秒ごとにECU300に出力する。代替的に、カメラ101は、車両10の室内の運転者用シートの上方の天井に、カメラ101の光軸が車両10の運転者用シートを向くように取り付けられてもよい。さらに代替的に、複数のカメラが、車両10の室内の天井等に、各々の光軸が車両10の運転者用シートを向くように取り付けられてもよい。カメラ101は、車両10の運転者の頭部の左右方向における動きを撮像できるように、車両10の室内に取り付けられていればよい。
第2実施形態では、CPU320は、メモリ310に保存されているプログラムに従って動作することにより、加速度制御部321、体調判定部322、加速度演算部323、頭部検出部324、警報制御部325、相互相関演算部361、学習値制御部362として機能する。
頭部検出部324は、カメラ101により撮像されたフレーム画像から、例えばテンプレートマッチングによって、運転者の頭部を検出する。頭部検出部324は、カメラ101の撮像範囲内における、運転者の頭部の例えば中心の位置座標を、フレーム画像毎にメモリ310に保存する。頭部検出部324は、予め定められた時間分の運転者の頭部の位置座標の時間データをメモリ310に保存する。予め定められた時間が例えば1秒間で、フレーム画像が1/60秒ごとにカメラ101から出力される場合には、60個の運転者の頭部の位置座標の時間データがメモリ310に保存されることとなる。
加速度演算部323は、メモリ310に保存されている運転者の頭部の位置座標の時間データを用いて、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度を算出する。例えば、加速度演算部323は、フレーム画像ごとの頭部の位置座標からフレーム画像間の移動距離を算出し、算出した移動距離のフレーム画像ごとの変化量から加速度を算出する。加速度演算部323は、予め定められた時間分の運転者の頭部の動きの加速度の時間データをメモリ310に保存する。上述のように、予め定められた時間が例えば1秒間で、フレーム画像が1/60秒ごとにカメラ101から出力される場合には、60個の運転者の頭部の動きの加速度の時間データがメモリ310に保存されることとなる。
体調判定部322は、車両10の動きの左右方向における加速度の変化に対して、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度の変化に時間遅れが生じているか否かに基づき、運転者の体調が異常であるか否かを判定する。
図11、図12は、車両10の動きの左右方向における加速度CAの時間変化と、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度HDの時間変化とを概略的に示す図である。図11は運転者の体調が正常な場合を示し、図12は運転者が体調不良の場合を示す。
図11における車両の加速度CAの変化に対する頭部の加速度HDの変化の時間遅れT1と、図12における車両の加速度CAの変化に対する頭部の加速度HDの変化の時間遅れT2とを比較すると、T1>T2になっている。
この理由は、以下の通りであると考えられる。すなわち、運転者が体調不良の場合、首の筋力が低下しているため、車両の加速度CAの変化に追従して、頭部の加速度HDが変化することから、時間遅れT2は比較的小さい。これに対して、運転者の体調が正常の場合、首の筋力に力を入れて、車両の加速度CAの変化に抵抗しようとするため、頭部の加速度HDの変化の時間遅れT1は比較的大きい。
図10に戻って、体調判定部322は、車両10の動きの左右方向における加速度が予め定められた加速度閾値ACth以上のときにのみ、運転者の体調が異常であるか否かの判定を行う。この理由は、車両10の動きの左右方向における加速度が小さいときは、運転者が正常である場合と異常である場合とで、車両の加速度CAの変化に対する頭部の加速度HDの変化の時間遅れに有意差が生じないからである。この実施形態では例えば、ACth=0.1[G]に設定されている。
相互相関演算部361は、加速度制御部321によってメモリ310に保存された車両10の左右方向における加速度の時間データと、加速度演算部323によってメモリ310に保存された運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データと、の相互相関を計算する。相互相関は、上述のように、2つの関数(本実施形態では、車両10の左右方向における加速度の時間データを表す関数及び運転者の頭部の左右方向における加速度の時間データを表す関数)を畳み込む畳み込みの式のうち、片方の関数の信号配列の順序を逆順にして畳み込むと、求められる。相互相関演算部361は、求めた相互相関から時間遅れを算出する。
図13、図14は、車両10の左右方向における加速度CAの時間データと運転者の頭部の左右方向における加速度HDの時間データとの一例を概略的に示す図である。図13、図14において、横軸は時間[秒]を表し、左側の縦軸は頭部の加速度[G]を表し、右側の縦軸は車両10の加速度[G]を表す。図13は、体調が正常な運転者の場合を示し、図14は、体調が異常な運転者の場合を示す。
図13、図14に示されるように、直線道路を走行していた車両10がカーブに進入することによって、車両10の左右方向における加速度が増大し、この加速度の増大に応じて、運転者の頭部の左右方向における加速度が増大する。体調が正常な運転者は、車両10の左右方向における加速度が増大すると、この加速度の増大によって頭部が揺れないように、首の筋肉に力を入れて、頭部が揺れないようにしようとする。このため、車両の加速度CAの時間データと運転者の頭部の加速度HDの時間データとの相互相関に、時間遅れが生じる。
これに対して、体調不良の運転者は、車両10の左右方向における加速度が増大すると、首の筋力が低下しているため、車両の加速度の増大に、頭部の加速度が追従する。その結果、車両の加速度CAの時間データに対して、頭部の加速度HDの時間データに時間遅れが殆ど生じない。
図10に戻って、学習値制御部362は、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過するまでの間は、運転者の体調が正常であるとみなして、この間に得られた車両10の加速度CAの時間データと頭部の加速度HDの時間データとの相互相関の時間遅れの平均値を学習値としてメモリ310に保存する。
体調判定部322は、車両10の左右方向における加速度CAの時間データと運転者の頭部の左右方向における加速度HDの時間データとの相互相関の時間遅れと、メモリ310に保存されている学習値とを比較し、その比較結果に基づき、運転者の体調が異常であるか否かを判定する。具体的には、体調判定部322は、車両の加速度CAの時間データと運転者の頭部の加速度HDの時間データとの相互相関の時間遅れが学習値のK2倍以下であれば、運転者の体調が異常であると判定する。係数K2は、1未満の値であり、本実施形態では例えば、K2=0.5に設定されている。係数K2は、係数K1と同じ値でもよく、異なる値でもよい。体調判定部322は、運転者の体調が異常であると判定すると、運転者の体調が異常であることを警報制御部325に通知する。
体調判定部322は、車両10の動きの左右方向における加速度が予め定められた加速度閾値ACth以上のときにのみ、運転者の体調が異常であるか否かの判定を行う。この理由は、車両10の動きの左右方向における加速度が小さいときは、運転者が正常である場合と異常である場合とで、加速度CAの時間データと頭部の加速度HDの時間データとの相互相関の時間遅れに有意差が生じないからである。この実施形態では例えば、ACth=0.1[G]に設定されている。
この第2実施形態における加速度制御部321による車両の加速度取得手順は、図5に示される第1実施形態の手順と同じである。
図15は、この第2実施形態の運転者体調検知装置における頭部の加速度取得手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図15のフローは、予め定められた時間毎(例えばカメラ101からのフレーム画像の出力毎、つまり本実施形態では1/60sec毎)に実行される。
ステップS3300において、頭部検出部324は、カメラ101により撮像されたフレーム画像のデータを取得する。ステップS3310において、頭部検出部324は、取得したフレーム画像から運転者の頭部を検出し、運転者の頭部の例えば中心の位置座標を算出する。ステップS3320において、頭部検出部324は、予め定められた時間分の運転者の頭部の位置座標の時間データをフレーム画像毎にメモリ310に保存する。つまり、頭部検出部324は、新しい位置座標のデータが得られると、最も古い位置座標のデータをメモリ310から消去して、予め定められた時間分の位置座標のデータがメモリ310に保存されるようにしている。
ステップS3330において、加速度演算部323は、メモリ310に保存されている運転者の頭部の位置座標の時間データを用いて、運転者の頭部の動きの左右方向における加速度を算出する。ステップS3340において、加速度演算部323は、予め定められた時間分の運転者の頭部の動きの加速度の時間データをメモリ310に保存する。ステップS3320と同様に、加速度演算部323は、新しい加速度のデータが得られると、最も古い加速度のデータをメモリ310から消去して、予め定められた時間分の加速度のデータがメモリ310に保存されるようにしている。その後、図15の処理は終了する。
図16は、この第2実施形態の運転者体調検知装置における時間遅れの学習値を算出する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図16のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。
ステップS3400において、学習値制御部362は、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過したか否かを判定する。
車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過していなければ(ステップS3400でNO)、処理はS3410に進む。一方、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過していれば(ステップS3400でYES)、図16の処理は終了する。すなわち、ステップS3400でNOであれば、運転者の体調が正常であるとみなされて、処理はステップS3410に進んで、学習値を求める処理が行われる。一方、ステップS3400でYESであれば、学習値を求める処理は行わずに、図16の処理は終了する。
ステップS3410において、相互相関演算部361は、メモリ310に保存されている頭部の加速度の時間データと、車両の加速度の時間データとから、相互相関を計算し、相関値のピーク値の時間遅れを算出する。ステップS3420において、学習値制御部362は、算出した時間遅れの平均値を学習値としてメモリ310に保存する。その後、図16の処理は終了する。
図17は、この第2実施形態の運転者体調検知装置において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図17のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。
ステップS2700,S2710は、図7のステップS2700,S2710と同じである。ステップS2710に続くステップS3500において、相互相関演算部361は、頭部の加速度の時間データと車両の加速度の時間データとから相互相関を計算し、相関値のピーク値の時間遅れを算出する。ステップS3510において、体調判定部322は、メモリ310に保存されている時間遅れの学習値をメモリ310から取得する。
ステップS3520において、体調判定部322は、ステップS3500で算出された時間遅れが、ステップS3510で取得された学習値のK2倍以下であるか否かを判別する。算出された時間遅れが学習値のK2倍より大きければ(ステップS3520でNO)、図17の処理は終了する。算出された時間遅れが学習値のK2倍以下であれば(ステップS3520でYES)、処理はステップS2750に進む。ステップS2750,S2760は、図7のステップS2750,S2760と同じである。
以上説明されたように、第2実施形態では、相互相関演算部361は、頭部の加速度の時間データと車両加速度の時間データとから相互相関を計算し、相関値のピーク値の時間遅れを算出する。体調判定部322は、時間遅れが学習値のK2倍以下であれば、運転者の体調が異常であると判定する。運転者が体調不良になると、若干の意識低下から首又は上半身の筋力が低下し、上半身に力を入れることが困難であるため、車両10の左右方向における加速度が増大すると、頭部の加速度が追従してしまう。その結果、車両の加速度CAの時間データに対して、運転者の頭部の加速度HDの時間データに時間遅れが殆ど生じない。したがって、この第2実施形態によれば、運転者の体調の異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
また、この第2実施形態では、第1実施形態と同様に、学習値制御部362は、車両10のイグニションスイッチがオンにされてから予め定められた時間が経過するまでの間は、運転者の体調が正常であるとみなして、この間に得られた時間遅れの平均値を学習値としてメモリ310に保存する。このように、車両10のイグニションスイッチがオンにされる度に、学習値を求めているため、その運転者に適切な学習値を得ることができる。したがって、この第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、運転者の体調の良否を正確に判定できる。
なお、上記第2実施形態では、相互相関の時間遅れを学習値と比較しているが、これに限られない。例えば、相互相関の時間遅れを予め定められた判定閾値と比較してもよい。
図18は、上記第2実施形態の運転者体調検知装置が搭載された車両の図10と異なる構成を概略的に示すブロック図である。図18のCPU320は、図10のCPU320が備える学習値制御部362を備えていない。図18の体調判定部322は、相互相関の時間遅れが、メモリ310に予め保存されている判定閾値以下であれば、運転者の体調が異常であると判定する。判定閾値は、例えば実験的に予め定められて、メモリ310に予め保存されている。判定閾値は、例えば3秒程度であってもよい。
図19は、図18の構成において運転者の体調を判定する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図19のフローは、予め定められた時間(例えば100msec)毎に実行される。
図19のステップS2700,S2710は、それぞれ、図7のステップS2700,S2710と同じである。図19のステップS3500は、図17のステップS3500と同じである。図19のステップS2900,S2910は、それぞれ、図9のステップS2900,S2910と同じである。図19のステップS2750,S2760は、それぞれ、図7のステップS2750,S2760と同じである。
このように、相互相関の時間遅れを予め定められた判定閾値と比較しても、上記第2実施形態と同様に、運転者の体調の異常状態が進行する前の早い段階で、運転者の体調の異常を検出することができる。
101 カメラ
102 加速度センサ
103 シートセンサ
310 メモリ
321 加速度制御部
322 体調判定部
323 加速度演算部
324 頭部検出部
351 圧力データ取得部
352 重心位置演算部
361 相互相関演算部
362 学習値制御部

Claims (9)

  1. 車両を運転する運転者の体調を検知する運転者体調検知装置であって、
    前記車両の走行中の動きの変化を検出する車両検出部と、
    前記運転者の動きの変化を検出する運転者検出部と、
    前記走行中の動きの変化に対する前記運転者の動きの変化の追従度合を算出する演算部と、
    前記追従度合に基づき、前記運転者の体調が異常であるか否かの判定処理を実行する体調判定部と、
    を備える運転者体調検知装置。
  2. 前記車両検出部は、前記車両の左右方向における前記走行中の動きの変化を検出し、
    前記運転者検出部は、前記左右方向における前記運転者の動きの変化を検出し、
    前記演算部は、前記左右方向における前記走行中の動きの変化に対する、前記左右方向における前記運転者の動きの変化の追従度合を算出する、
    請求項1に記載の運転者体調検知装置。
  3. 前記運転者検出部は、前記運転者の動きの変化として、前記運転者の重心位置の変化を検出し、
    前記演算部は、前記走行中の動きの変化に対する前記重心位置の変化の追従度合を算出する、
    請求項1又は2に記載の運転者体調検知装置。
  4. 前記運転者検出部は、前記運転者の動きの変化として、前記運転者の頭部の加速度を検出し、
    前記演算部は、前記走行中の動きの変化に対する前記頭部の加速度の追従度合を算出する、
    請求項1又は2に記載の運転者体調検知装置。
  5. 前記演算部は、前記追従度合として、前記走行中の動きの変化に対する前記運転者の動きの変化の時間遅れを算出し、
    前記体調判定部は、前記時間遅れが基準時間以下のときに、前記運転者の体調が異常であると判定する、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の運転者体調検知装置。
  6. 前記演算部は、前記走行中の動きの時間変化と前記運転者の動きの時間変化との相互相関を計算して、前記時間遅れを算出する、
    請求項5に記載の運転者体調検知装置。
  7. 前記体調判定部は、前記走行中の動きの変化の大きさが予め定められた閾値以上のときのみ、前記判定処理を実行する、
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の運転者体調検知装置。
  8. 前記車両検出部は、前記走行中の動きの変化として前記車両の加速度を検出する加速度センサを含む、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の運転者体調検知装置。
  9. 車両を運転する運転者の体調を検知する運転者体調検知装置における運転者体調検知方法であって、
    前記車両の走行中の動きの変化を検出する車両検出工程と、
    前記運転者の動きの変化を検出する運転者検出工程と、
    前記走行中の動きの変化に対する前記運転者の動きの変化の追従度合を算出する演算工程と、
    前記追従度合に基づき、前記運転者の体調が異常であるか否かの判定処理を実行する体調判定工程と、
    を備える運転者体調検知方法。
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