JP7102850B2 - ドライバ状態判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両を運転する運転者の異常状態を判定するドライバ状態判定装置に関し、自動車等の車両の安全技術の分野に属する。

車両の安全技術の一環として、運転者の運転姿勢に基づいて運転者の異常状態を判定する技術が知られている。

例えば、特許文献１には、運転者の運転姿勢から異常状態を判定する技術として、車室内の助手席側のフロントピラーに配置された撮像部としての車内カメラにより、運転者を側方から撮像し、その撮像された画像データから、運転者のトルソー角（胴体の鉛直方向から後方への角度）に基づいて運転者の姿勢が適正な角度範囲にあるか否かを判定し、運転者の異常状態の有無を判定しようとする技術が開示されている。

特許文献１の判定装置は、トルソー角が、前傾側の閾値角度よりも前傾側の値であるときに異常状態と判定するものであるが、異常状態とは前傾側の姿勢でのみ生じるものではなく、後傾側の姿勢でも生じ得るため、後傾側の異常判定について改善の余地がある。

これに対して、特許文献２には、特許文献１同様に、車室内の助手席側のフロントピラーに配置された撮像部としての車内カメラにより、運転者を側方から撮像し、その撮像された画像データから、運転者の頭頂角（腰部と頭頂部を結ぶ直線の鉛直方向からの前方および後方への角度）に基づいて運転者の姿勢が適正な角度範囲にあるか否かを判定し、運転者の異常状態の有無を判定しようとする技術が開示されている。

そして、特許文献２では、上述の適正な角度範囲として、前傾側の第１閾値角度と、後傾側の第２閾値角度とが設けられているので、前傾側の異常状態に加え、後傾側に対する異常状態を判定することが可能となる。

さらに、先行文献２によれば、特に、後傾側に対してはさらに緻密な異常状態の判定方法として、上記に加えてトルソー角を検出するとともに、異常判定の精度向上ためのパラメータとして用いている。具体的には、頭頂角が後傾側の第２閾値角度よりも大きい場合に、後傾側のトルソー角と後傾側の頭頂角とを比較し、トルソー角よりも頭頂角の後傾度が大きい場合は、異常状態と判定するものである。

特開２０１７－２０５３６８号公報 特開２０１７－２０６１７３号公報

特許文献２に記載の技術では、前述のように、頭頂角が前傾側の第１閾値角度をさらに前側に超える状態（例えば、図８のθｈ１）となる場合には、異常状態であると判定され、頭頂角が後傾側の第２閾値角度をさらに後側に超える状態（例えば、図８のθｈ２）となる場合には、異常状態であると判定される。換言すると、頭頂角が第１閾値角度と第２閾値角度の間（適正領域）にある場合においては、トルソー角に関わらず、運転者は常に適正であると判定されることとなる。

しかしながら、図８に示すように、頭頂角が適正領域にあっても、トルソー角θｔ（後傾側の傾斜角）と、頭頂角θｈ（前傾側の傾斜角度）との和が所定値以上である場合、首の付け根と頭頂部とを結ぶ直線の鉛直方向からの角度θｐ（以下、「頭部ピッチ角」という）が大きくなり、首が前方側へ垂れ下がる（ヘッドダウン）状態であることが想定される。そして、図の運転者の状態からも明らかなように、このような状態において、運転者は異常状態に陥っていることが考えられる。

このように、運転者の意識消失状態の運転姿勢は、多岐に亘り、いかなる状態となった場合においても、運転者の異常を判定する必要がある。

そこで、本発明は、運転者が異常状態に陥ったことを、多岐に亘る運転者の異常状態における運転姿勢を考慮して、運転者の異常状態を確実に判定することを課題とする。

ところで、本件出願人は、上述の課題解決のために、運転者の運転姿勢は、意識消失状態において、初期トルソー角が、所定分岐角度を境に運転者は前方側に倒れ込む場合と、後方側に倒れ込む場合とがあるという新たな知見を見出した。

なお、上述の知見においては、トルソー角を用いたが、運転者のトルソー角に反映されるシートバック角で代用することができる。以下、「トルソー角」および「シートバック角」を「後傾角」ともいう。

前記課題を解決するため、前述の知見に基づき、本発明に係るドライバ状態判定装置は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明に係るドライバ状態判定装置は、
車両の室内に配置され、運転者を側方から撮像する撮像部と、
運転者の後傾角を検出する後傾角検出部と、
前記撮像部により撮像された前記運転者の画像に基づいて、前記運転者の意識消失前の頭部ピッチ角と意識消失後の頭部ピッチ角との差である頭部ピッチ変化角とを測定する姿勢測定部とを有し、
予め定められた所定分岐角度と、所定頭部ピッチ変化角とを保存する記憶部と、
前記運転者の異常判定を実施する異常判定部とを備え、
前記異常判定部は、前記後傾角検出部により検出された前記運転者の意識消失前の初期後傾角が前記所定分岐角度以上後方側に傾いているとともに、前記頭部ピッチ変化角が前記所定頭部ピッチ変化角以上のときに、前記運転者が異常状態と判定することを特徴とする。

なお、請求項１における、後傾角検出部によって検出される後傾角は、撮像部により撮像された運転者の画像に基づいて検出されてもよいし、シートバックの後傾度合いを検出してもよい。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記姿勢測定部は、前記後傾角検出部により検出された運転者の後傾角に基づいて、前記運転者の意識消失前の後傾角と意識消失後の後傾角との差である後傾変化角とを計測し、
前記記憶部には、予め定められた第２所定頭部ピッチ変化角と、所定後傾変化角とが保存され、
前記異常判定部は、前記初期後傾角が前記所定分岐角度未満で前方側に傾いているとともに、前記頭部ピッチ変化角が前記第２の所定頭部ピッチ変化角以上、かつ、前記後傾変化角が前記所定後傾変化角以上のときに、前記運転者が異常状態と判定することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の発明において、
前記所定頭部ピッチ変化角は、前記第２の所定頭部ピッチ変化角よりも小さい値であることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記後傾角は、トルソー角であるとともに、
前記所定分岐角度が、３５ｄｅｇ～４０ｄｅｇの間の所定角度であることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記後傾角は、シートバックの鉛直方向に対する傾斜角であるとともに、
前記所定分岐角度が、３０ｄｅｇ～３５ｄｅｇの間の所定角度であることを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、ドライバ状態判定装置は、運転者の画像を撮像する撮像部を備え、該撮像部で撮像した運転者の画像に基づいて、意識消失前の運転者の後傾角である初期後傾角が、予め定められた所定分岐角度以上後方側に傾いているかどうかを判定する。これによって、運転者が意識消失後に前方側に倒れるか、後方側に倒れるかの予測を立てることができる。

異常判定部は、初期後傾角が所定分岐角以上後方側に傾いているとともに、頭部ピッチ変化角が予め定められた所定頭部ピッチ変化角以上のときに、運転者が異常と判定するので、意識消失後に後方側に倒れる場合に適したパラメータと、閾値を用いて運転者の異常を判定することができる。

その結果、意識消失前後における運転者の姿勢変化から運転者の異常状態を判定する場合、特に、意識消失後に後方側に倒れる場合の異常判定を正確に実施することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、初期後傾角が、予め定められた所定分岐角度以上後方側に傾いているかどうかを判定し、運転者が意識消失後に前方側に倒れるか、後方側に倒れるかの予測を立てる。

そして、異常判定部は、請求項１の初期後傾角が所定分岐角以上である場合の判定に加え、初期後傾角が所定分岐角未満で前方側に傾いているとともに、頭部ピッチ変化角が予め定められた第２の所定頭部ピッチ変化角以上、かつ、後傾変化角が予め定められた所定後傾変化角以上のときに、運転者が異常と判定する。

これにより、意識消失後に前方側に倒れる場合においても、これに適したパラメータと、閾値を用いて運転者の異常判定をすることができる。

すなわち、意識消失後に前方側に倒れる場合および後方側に倒れる場合において、意識消失前後の運転者の後傾変化角および頭部ピッチ変化角が異なるので、これらに合わせた閾値として、第２の所定頭部ピッチ変化角と、所定後傾変化角と、後側所定頭部ピッチ変化角とを設けることで、運転者の異常状態の判定精度を向上させることができる。

このように、運転者が意識消失後に前方側に倒れるか、後方側に倒れるかを、初期後傾角から予測するとともに、予測結果に基づいて、運転者が意識消失後に前方側に倒れる場合と後方側に倒れる場合における運転姿勢の異常判定のパラメータおよび閾値を変更する。その結果、運転者が異常状態である場合において、異常状態となった運転者の姿勢がいかなる場合においても、精度良く異常判定することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、所定頭部ピッチ変化角は、第２の所定頭部ピッチ変化角よりも小さい値とするので、意識消失後に運転者が後方側に倒れる場合の運転者の頭部ピッチ変化角が、意識消失後に運転者が前方側に倒れる場合の運転者の頭部ピッチ変化角よりも小さい値となることを加味した閾値を設けている。その結果、意識消失後に後方側に倒れる場合の運転者の異常状態を確実に判定することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、後傾角および所定分岐角度を具体的に示したもので、後傾角は、胴体部の鉛直方向に対する傾斜角であるトルソー角であるとともに、所定分岐角度は、３５ｄｅｇ～４０ｄｅｇの間の所定角度である。

また、請求項５に記載の発明によれば、後傾角および所定分岐角度を具体的に示したもので、後傾角は、シートバックの鉛直方向に対する傾斜角であるとともに、所定分岐角度は、３０ｄｅｇ～３５ｄｅｇの間の所定角度である。

本発明の実施形態に係るドライバ状態判定装置の制御システム図である。 トルソー角を説明する図である。 ピッチ角を説明する図である。 運転者の初期トルソー角に対する意識消失後のトルソー変化角および頭部ピッチ変化角を示すグラフである。 運転者の初期トルソー角が所定分岐角度未満の場合における（ａ）意識消失前（ｂ）意識消失後の運転姿勢、および、運転者の初期トルソー角が所定分岐角度以上の場合における（ｃ）意識消失前（ｄ）意識消失後の運転姿勢を示す図である。 （ａ）前後加速度に対するトルソー変化角および（ｂ）前後加速度に対する頭部ピッチ変化角を示したグラフである。 ドライバ状態判定動作の一例を示すフローチャートである。 意識消失後の運転者の運転姿勢を概略的に示す図である。

以下、本発明のドライバ状態判定装置の実施形態について説明する。

まず、図１は、本実施形態に係るドライバ状態判定装置１０が搭載された車両１の構成を概略的に示す制御システム図である。車両１は、車内カメラ２１、加速度センサ２２、操作スイッチ２３、アクセルペダル２４、ブレーキペダル２５、ステアリングセンサ２６車外カメラ２７、警報音発生器３１、ハザードフラッシャー３２、運転支援装置３３、コントロールユニット４０を備える。

撮像部および後傾角検出部としての車内カメラ２１は、車両１の車室内の例えば助手席側のフロントピラーに、車内カメラ２１の光軸が車両１の運転者用シートを向くように取り付けられる。車内カメラ２１は、車両１の運転者を側方から撮像する。車内カメラ２１は、撮像した画像データをコントロールユニット４０に出力する。

なお、車内カメラ２１は、車両１の車室内の運転者用シートの側方の天井に、車内カメラ２１の光軸が車両１の運転者用シートを向くように取り付けられてもよい。また、複数のカメラが助手席側のフロントピラー、車両１の室内の天井等に、各々の光軸が車両１の運転者用シートを向くように取り付けられてもよい。

加速度センサ２２は、車両の加速度を検出する。加速度センサ２２は、検出した車両の加速度をコントロールユニット４０に出力する。操作スイッチ２３は、作動している警報音発生器３１を停止させるためのもので、運転者により操作される。アクセルペダル２４は、アクセル開度を調整するもので、運転者の足により操作される。ブレーキペダル２５は、ブレーキを作動させるためのもので、運転者の足により操作される。ステアリングセンサ２６は、ステアリングホイールに配置され、運転者によりステアリングホイールに加えられるトルクを検出する。

車外カメラ２７は、例えば、車両１のウィンドシールドに取り付けられ、自車両の走行路における白線、先行車両、および、障害物等を撮像する。車外カメラ２７は、撮像した画像データをコントロールユニット４０に出力する。

警報音発生器３１は、例えばブザーやベルを含み、運転者に対する警報音を発生する。ハザードフラッシャー３２は、橙色の全ての方向指示灯を一斉に点滅させる。運転支援装置３３は、運転者による車両の運転を支援する。運転支援装置３３は、自動的にブレーキを作動させて車両１を減速または停止させる機能を有してもよい。運転支援装置３３は、ステアリングホイールを制御することにより車両に車線を維持させる機能を有してもよい。運転支援装置３３は、自動運転制御を実施する機能を有してもよい。

コントロールユニット４０は、車両の全体の動作を制御する。コントロールユニット４０は、ＣＰＵ４１、記憶部４２その他の周辺回路を含む。記憶部４２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、または他の記憶素子で構成される。記憶部４２は、プログラムを保持するメモリデータを一時的に保存するメモリ等を含む。なお、記憶部４２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を備えた単一のメモリで構成されていてもよい。

また、記憶部４２は、後述する所定分岐角度θ０、第２の所定頭部ピッチ変化角θ１、所定後傾変化角としての所定トルソー変化角θ２、および、所定頭部ピッチ変化角θ３をプログラムの一部として保存している。

所定分岐角度θ０は、意識消失後に前傾あるいは後傾となる境である初期トルソー角θｔの分岐角となる角度である。

第２の所定頭部ピッチ変化角θ１は、初期トルソー角が所定分岐角度θ０未満の場合（意識消失後に前傾となる場合）における、意識消失前後の運転者の運転姿勢の変化量の異常状態を判定するための閾値となる角度である。

所定トルソー変化角θ２は、初期トルソー角が所定分岐角度θ０未満の場合（意識消失後に前傾となる場合）における、意識消失前後の運転者の運転姿勢の変化量の異常状態を判定するための閾値となる角度である。

所定頭部ピッチ変化角θ３は、初期トルソー角が所定分岐角度θ０以上の場合（意識消失後に後傾となる場合）における、意識消失前後の運転者の運転姿勢の変化量の異常状態を判定するための閾値となる角度である。

なお、本実施形態において、所定分岐角度θ０、第２の所定頭部ピッチ変化角θ１、所定トルソー変化角θ２、および、所定頭部ピッチ変化角θ３は、後述するシミュレーションによって算出した。

ＣＰＵ４１は、記憶部４２に保存されているプログラムにしたがって動作することにより、姿勢測定部４３、異常判定部４４、計時部４５、車両挙動判定部４６、運転制御部４７として機能する。

姿勢測定部４３は、車内カメラ２１によって撮像された画像データから、運転者の初期トルソー角θｔと、初期姿勢からのトルソー角の変化量であるトルソー変化角Δθｔ、および、初期姿勢からの頭部ピッチ角の変化量である頭部ピッチ変化角Δθｐを計測する。

ここで、トルソー角θｔおよび頭部ピッチ角θｐについて図２、図３を用いて説明する。図２、図３では、運転者用シート１１に着座し、ステアリングホイール１２を握って車両を運転している運転者１３を側方から見た状態が示されている。

図２に示すように、トルソー角θｔは、胴体の鉛直方向に対する傾斜角である。具体的には、トルソー角θｔは、腰の下端１４と首の付け根１５とを結んだ直線１６の鉛直線１７に対する傾斜角である。

図３に示すように、ピッチ角θｐは、首の付け根１５と頭頂部１８とを結んだ直線１９の鉛直線２０に対する傾斜角である。

姿勢測定部４３は、テンプレートマッチング等によって抽出した運転者の腰の下端１４と、首の付け根１５とを検出して、トルソー角θｔおよびピッチ角θｐを測定する。

本実施形態では、図２に示されるように腰の下端１４に対して首の付け根１５が前方に水平な場合に（－９０度）とし、腰の下端１４に対して首の付け根１５が後方に水平な場合に（＋９０度）としている。すなわち、本実施形態では、運転者が前傾姿勢の場合にトルソー角θｔを負の値に設定し、後傾姿勢の場合に正の値に設定している。運転者が正常に運転しているときは、通常、図２に示されるように、トルソー角θｔは正の値になっている。

また、図３に示されるように首の付け根１５に対して頭頂部１８が前方に水平な場合に（－９０度）とし、首の付け根１５に対して頭頂部１８が後方に水平な場合に（＋９０度）としている。すなわち、本実施形態では、頭頂部１８が首の付け根１５に対して前倒れの場合に頭部ピッチ角θｐを負の値に設定し、後倒れの場合に正の値に設定している。運転者が正常に運転しているときは、通常、図３に示されるように、頭部ピッチ角θｐは負の値になっている。

図１にもどって、異常判定部４４は、姿勢測定部４３により測定された運転者の初期トルソー角θｔと、記憶部４２に保存されている所定分岐角度θ０を用いて、運転者が意識消失後に前方側に倒れるのか、後方側に倒れるのかを判定する。

異常判定部４４は、初期トルソー角θｔが、所定分岐角度θ０未満であれば、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１（例えば、５５ｄｅｇ）以上か否かを判定する。異常判定部４４は、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１以上であれば、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２（例えば、１５ｄｅｇ）以上かを判定する。トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上の状態が所定時間Ｔ（本実施形態では、例えばＴ＝１秒）以上継続すると、異常判定部４４は、運転者が異常状態になっていると確定する。なお、計時部４５は、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１以上、かつ、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上と判定された時点から継続時間をカウントする。

異常判定部４４は、計時部４５によって所定時間が経過した後に、運転者に警報等で注意喚起し、運転者の反応がない場合は、運転支援を実施する。

一方、異常判定部４４は、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満かつ、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１以上で、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２未満であれば、車両挙動判定部４６によって車両挙動に異常がないかを判定する。

なお、車両挙動の異常状態を判定するパラメータとして、例えば、急加減速度、車線逸脱度、衝突余裕時間を用いる。ここで、車両の異常判定方法について簡単に説明する。

急加減速をパラメータとした場合において、車両挙動判定部４６は、加速度センサにより、自車両の加速度を取得し、急加速や急減速等が発生していないかを判定する。あるいは、予め記憶部４２に記憶されたペダル操作モデルから、アクセルペダル２４およびブレーキペダル２５操作が逸脱していないかを判定する。

車線逸脱度をパラメータとした場合、車両挙動判定部４６は、車線逸脱判定において、車外カメラ２７等によって撮像される車線から、自車両が車線を逸脱していないかを判定する。例えば、車両の車外カメラ２７の画像に基づいて、自車両の中心から車線までの距離と、自車両の中心から車体側部までの距離との差が、０ｍ以下かどうかを判定する。また、自車両の走行路が曲線である場合においては、車外カメラ２７等によって撮像される車線の曲率と、自車両のステアリングの操舵角および車速から算出される自車両の将来走行軌跡とに基づいて、自車両が車線を逸脱しないかを判定する。

衝突余裕時間をパラメータとした場合、車両挙動判定部４６は、車外カメラ２７等によって撮像される自車両周辺の環境の画像から、自車両と自車両周辺の先行車両や障害物とが急接近していないかを判定する。例えば、車外カメラ２７の画像に基づいて、自車両から先行車両までの距離を先行車両に対する自車両の相対速度によって除算した時間である衝突余裕時間が、所定の閾値（例えば２．０秒）以下となるタイミングかどうかを判定する。この所定の閾値には、自車両が先行車両に衝突する可能性があるような衝突余裕時間が適用される。なお、本実施形態においては、自車両と先行車量との距離および相対速度を車外カメラ２７の画像に基づいて判定しているが、車外カメラ２７に代えてミリ波レーダ等を用いてもよい。

そして、上述の車両挙動判定部４６によって判定される車両挙動の異常のうち、少なくとも１つに該当する場合、車両挙動が異常と判定され、その旨を運転者に車両挙動の異常を警報等で注意喚起する。

頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ１以上、かつ、車両挙動の異常状態が所定時間Ｔ（本実施形態では、例えばＴ＝１秒）以上継続すると、異常判定部４４は、運転者が異常状態になっていると確定する。なお、計時部４５は、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１以上、かつ、車両挙動が異常状態と判定された時点から継続時間をカウントする。

異常判定部４４は、計時部４５によって所定時間が経過した後に、運転者に警報等で注意喚起し、運転者の反応がない場合は、運転支援を実施する。

さらに、異常判定部４４は、初期トルソー角θｔが、所定分岐角度θ０以上であれば、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３（例えば、４５ｄｅｇ）以上か否かを判定する。異常判定部４４は、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３未満であれば、異常ではないと判定する。

一方、異常判定部４４は、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３以上であれば、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３以上の状態が所定時間Ｔ（本実施形態では、例えばＴ＝１秒）以上継続すると、異常判定部４４は、運転者が異常状態になっていると確定する。なお、計時部４５は、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３以上と判定された時点から継続時間をカウントする。

異常判定部４４は、計時部４５によって所定時間Ｔが経過した後に、運転者に警報等で注意喚起し、運転者の反応がない場合は、運転支援を実施する。

ここで、前述の所定分岐角θ０、第２の所定頭部ピッチ変化角θ１、所定トルソー変化角θ２、および、所定頭部ピッチ変化角θ３のシミュレーションによる算出方法を説明する。

まず、図４を参照しながら、所定分岐角度θ０について説明する。図４には、初期トルソー角θｔに対する、意識消失直後のトルソー角および頭部ピッチ角の初期姿勢からの変化角であるトルソー変化角Δθｔおよび頭部ピッチ変化角Δθｐが示されている。なお、シミュレーションでは、各変化角Δθｔ、Δθｐとして、初期姿勢から姿勢変化が始まって５００ｍｓ後の変化角度を用いた。

シミュレーション結果によれば、初期トルソー角θｔが後傾側になるにつれて、トルソー変化角Δθｔが小さくなる傾向にあることがわかる。特に、初期トルソー角θｔが２５ｄｅｇと４０ｄｅｇとの間では、トルソー変化角Δθｔが２０ｄｅｇから５ｄｅｇへと大きく変化している。

上述のシミュレーション結果より、第１の知見として、運転者が前方側に倒れ込むか、後方側に倒れ込むかの倒れ込み方向の分岐角となる初期トルソー角（初期後傾角）が、所定分岐角度θ０（例えば、３５ｄｅｇ～４０ｄｅｇの間の所定角）であること算出した。

さらに、本願出願人は、上述の算出された所定分岐角度θ０を境に、前方側に倒れ込む場合と、後方側に倒れ込む場合とにおいて、意識消失後の運転者の姿勢における特徴が異なるものであるのではないかと考え、仮説の下、シミュレーションを行った。

図５は、そのシミュレーション結果を示すもので、（a）（ｂ）初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満と、（ｃ）（ｄ）初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上の場合とにおける、運転者の正常時と意識消失後の状態の運転姿勢を比較したものである。

これによると、意識消失後の状態において前方側に倒れ込む場合（初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満の場合）、トルソー角および頭部ピッチ角は、共に初期姿勢から大きく前傾し、トルソー変化角Δθｔ１および頭部ピッチ変化角Δθｐ１がそれぞれ所定角以上であった。

一方、意識消失後の状態において後方側に倒れ込む場合（初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上の場合）、トルソー変化角Δθｔ２が明確に取れなくなること、および、頭部ピッチ変化角Δθｐが、初期トルソー角θｔが所定分岐角θ０未満の場合に比して前傾度合いが小さくなるという第２の知見を得た。

具体的には、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満の場合、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、意識消失前（ａ）のトルソー角θｔ１１は、鉛直方向から後傾側となるのに対し、意識消失後（ｂ）のトルソー角θｔ１２は、鉛直方向から前方側に変化する。トルソー変化角Δθｔ１＝θｔ１１＋θｔ１２で変化している。

また、意識消失前（ａ）の頭部ピッチ角θｐ１１は、鉛直方向から前傾側になり、意識消失後（ｂ）の頭部ピッチ角θｐ１２は、意識消失前の頭部ピッチ角θｐ１１よりもさらに前傾側に変化する。頭部ピッチ変化角Δθｐ１＝θＰ１２－θｐ１１で変化している。

一方、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上の場合、図５（ｃ）および（ｄ）に示すように、意識消失前（ａ）のトルソー角θｔ２１は、鉛直方向から後傾側であり、意識消失後（ｂ）のトルソー角θｔ２２も、鉛直方向から後傾側に変化する。その結果、トルソー変化角Δθｔ２＝θｔ２２－θｔ２１で変化するため、図５（ｄ）のΔθｔ２に示すように、トルソー変化角Δθｔ２が明確に取れていない。

また、意識消失前（ａ）の頭部ピッチ角θｐ２１は、鉛直方向から前傾側になり、意識消失後（ｂ）の頭部ピッチ角θｐ２２は、意識消失前の頭部ピッチ角θｐ２１よりもさらに前傾側に変化する。したがって、頭部ピッチ変化角Δθｐ２＝θＰ２２－θｐ２１で変化するが、トルソー変化角Δθｔ２が小さいことに伴って、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満の場合に比して、頭部ピッチ変化角Δθｐが小さくなっている。

次に、図６を参照しながら、第２の所定頭部ピッチ変化角θ１、所定トルソー変化角θ２、および、所定頭部ピッチ変化角θ３の設定方法について説明する。

本願出願人は、周知の通り、前方側の加速度が発生する場合、運転者は後方側（シートバック側）に押し付けられるため、意識消失前後の姿勢変化においても前傾側の変化が抑制されると考え、前述の所定変化角θ１、θ２、θ３に前後加速度の影響を加味した閾値とすることとした。そのため、前後加速度を与えた場合の意識消失前後における運転者の姿勢変化をシミュレーションによって算出したので説明する。なお、本実施形態では、以下のシミュレーション結果で得られた値を記憶部４２に予め記憶される所定の変化角θ１、θ２、θ３として用いている。

シミュレーションのモデルとして、運転者を標準トルソー角（例えば、２５ｄｅｇ）で座らせ、前後加速度を与えた場合における、運転者の意識消失前後の姿勢変化のパラメータとしてトルソー変化角および頭部ピッチ変化角を算出した。

このシミュレーションによると、図６（ａ）に示すように、前後加速度０Ｇにおけるトルソー変化角Δθｔは、２５ｄｅｇであるのに対し、前後加速度＋０．１Ｇにおけるトルソー変化角Δθｔは、２０ｄｅｇを下回り、図６（ｂ）に示すように、前後加速度０Ｇにおける頭部ピッチ変化角Δθｐは、７５ｄｅｇであるのに対し、前後加速度＋０．１Ｇにおける頭部ピッチ変化角Δθｐは、６０ｄｅｇであることを確認した。

以上の結果から、異常状態を判定するための閾値としての所定変化角θ１、θ２に、前後加速度０Ｇのトルソー変化角（２５ｄｅｇ）および頭部ピッチ変化角（７５ｄｅｇ）を用いた場合、前後加速度＋０．１Ｇにおける異常状態を正常であると誤判定する可能性があることがわかる。

したがって、本実施形態では、前後加速度０．０Ｇの場合の閾値よりも小さい値となる、前後加速度０．１Ｇにおける異常状態のトルソー変化角および頭部ピッチ変化角を加味するために、第２の所定頭部ピッチ変化角θ１を５５ｄｅｇ、所定トルソー変化角θ２を１５ｄｅｇに設定した。

さらに、前述のように、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上の場合（意識消失後に後方側に倒れ込む場合）においては、意識消失前後のトルソー角の変化が見られず、これに伴いピッチ角の変化も小さくなる。したがって、本実施形態において、所定頭部ピッチ変化角θ３は、前述の第２の所定頭部ピッチ変化角θ１（５５ｄｅｇ）よりも小さい所定角度（例えば４５ｄｅｇ）に設定した。

次に、コントロールユニット４０によるドライバ状態判定動作を図５のフローチャートを用いて説明する。

まず、図７のフローチャートのステップＳ１０１で、車内カメラ２１からの運転者の画像から運転者のトルソー角θｔを検出し、トルソー角θｔを判定する。

ステップＳ１０２において、姿勢測定部４３は、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０（例えば、３５ｄｅｇ～４０ｄｅｇの間の所定角度）以上か否かを判定する。

異常判定部４４は、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満であれば、処理をステップＳ１０３に進める。一方、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上であれば、処理をステップＳ１０４に進める。

ステップＳ１０３において、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１（例えば５５ｄｅｇ）以上かどうかを判定する。頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１未満の場合は、異常判定部４４は、運転者が異常状態ではないと判定し、処理を終了する。

一方、頭部ピッチ変化角Δθｐが前側所定頭部ピッチ変化角θ１以上の場合は、ステップＳ１０５に進み、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上かどうかを判定する。トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２未満の場合は、ステップＳ１０６に進める。

ステップＳ１０６では、車両挙動判定部４６によって、上述した車両挙動判定方法（急加減速度、車線逸脱度、衝突余裕時間）に基づいて運転者の車両挙動が異常かどうかを判定する。車両挙動が異常状態でない場合は、異常判定部４４は、運転者が異常状態ではないと判定し、処理を終了する。一方、車両挙動が異常状態である場合は、異常判定部４４は、運転者が異常状態であると判定し、ステップＳ１０７に進める。

また、ステップＳ１０５で、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上の場合は、異常判定部４４は、運転者が異常状態であると判定し、ステップＳ１０７に進める。

ステップＳ１０２において、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上である場合は、ステップＳ１０４に進める。ステップＳ１０６において、異常判定部４４は、頭部ピッチ変化角Δθｐが後側所定頭部ピッチ変化角θ３以上であるか否かを判定する。頭部ピッチ変化角Δθｐが後側所定頭部ピッチ変化角θ３以上であれば、異常判定部４４は、処理をステップＳ１０７に進める。一方、頭部ピッチ変化角Δθｐが後側所定頭部ピッチ変化角θ３未満であれば、異常判定部４４は、運転者が異常状態ではないと判定し、処理を終了する。

ステップＳ１０７において、計時部４５は、経過時間をカウントする。この経過時間は、異常判定部４４が運転者が異常状態であると判定された時点からの経過時間である。具体的には、ステップＳ１０５でトルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上であると判定された時点、ステップＳ１０６で車両挙動が異常状態であると判定された時点、および、ステップＳ１０４で頭部ピッチ変化角Δθｐが後側所定頭部ピッチ変化角θ３以上であると判定された時点からの経過時間である。

ステップＳ１０７において、計時部４５は、カウントしてる経過時間が所定時間Ｔ（例えば、１秒）に達したか否かを判定する。経過時間が所定時間に達していれば、計時部４５は、処理をステップＳ１０８に進める。一方、経過時間が所定時間に達する前に運転者の反応があれば、計時部４５は、処理をステップＳ１０９に戻す。

ステップＳ１０８において、異常判定部４４は、運転者が異常状態になっていると判定し、警報音発生器３１を作動させて、運転者に注意を促す。

ステップＳ１０８において、運転制御部４７は、ハザードフラッシャー３２を作動させて、ハザードランプを点滅させる。続くステップＳ１０９において、運転者の反応の有無を確認する。運転者の反応があり、例えば、警報音を解除するための操作スイッチ２３の操作があった場合は、異常判定を解除するとともに、処理を終了する。

一方、ステップＳ１０９において、運転者の反応がない場合、異常判定部４４は処理をステップＳ１１０に進める。ステップＳ１１０において、運転制御部４７は、運転支援装置３３を作動させる。その後動作は終了する。

なお、本実施形態においては、後傾角検出部として車内カメラ２１を用いたが、後傾角検出部は、例えば、シートバックセンサ等を用いて、シートバックの後傾角を検出してもよい。

また、本実施形態では、運転者の胴体の後傾角として、トルソー角を用いたが、トルソー角に代えてシートバック角度を用いてもよい。例えば、上述のシートバックセンサによってシートバック角度を検出してもよい。なお、シートバックに対して、通常、ヒップポイントは前方側に位置する傾向にあるため、後傾角度としては、シートバック角度よりもトルソー角の方が大きな値としてもよい。

以上のように、本発明によれば、ドライバが異常状態に陥ったことをドライバの運転姿勢から確実に判定するので、本発明は、車両の安全技術の分野に好適に利用することが出来る。

１ 車両
１０ ドライバ状態判定装置
１３ 運転者
２１ 車内カメラ（撮像部）
４２ 記憶部
４３ 姿勢測定部
４４ 異常判定部
θ０ 所定分岐角度
θ１ 第２の所定頭部ピッチ変化角
θ２ 所定トルソー変化角（所定後傾変化角）
θ３ 所定頭部ピッチ変化角
θｔ 初期トルソー角（初期後傾角）
Δθｐ 頭部ピッチ変化角
Δθｔ トルソー変化角（後傾変化角）

Claims (5)

1. 車両の室内に配置され、運転者を側方から撮像する撮像部と、
   運転者の後傾角を検出する後傾角検出部と、
   前記撮像部により撮像された前記運転者の画像に基づいて、前記運転者の意識消失前の頭部ピッチ角と意識消失後の頭部ピッチ角との差である頭部ピッチ変化角とを測定する姿勢測定部とを有し、
   予め定められた所定分岐角度と、所定頭部ピッチ変化角とを保存する記憶部と、
   前記運転者の異常判定を実施する異常判定部とを備え、
   前記異常判定部は、前記後傾角検出部により検出された前記運転者の意識消失前の初期後傾角が前記所定分岐角度以上後方側に傾いているとともに、前記頭部ピッチ変化角が前記所定頭部ピッチ変化角以上のときに、前記運転者が異常状態と判定することを特徴とするドライバ状態判定装置。
2. 前記姿勢測定部は、前記後傾角検出部により検出された運転者の後傾角に基づいて、前記運転者の意識消失前の後傾角と意識消失後の後傾角との差である後傾変化角とを計測し、
   前記記憶部には、予め定められた第２所定頭部ピッチ変化角と、所定後傾変化角とが保存され、
   前記異常判定部は、前記初期後傾角が前記所定分岐角度未満で前方側に傾いているとともに、前記頭部ピッチ変化角が前記第２の所定頭部ピッチ変化角以上、かつ、前記後傾変化角が前記所定後傾変化角以上のときに、前記運転者が異常状態と判定することを特徴とする請求項１に記載のドライバ状態判定装置。
3. 前記所定頭部ピッチ変化角は、前記第２の所定頭部ピッチ変化角よりも小さい値であることを特徴とする請求項２に記載のドライバ状態判定装置。
4. 前記後傾角は、トルソー角であるとともに、
   前記所定分岐角度が、３５ｄｅｇ～４０ｄｅｇの間の所定角度であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のドライバ状態判定装置。
5. 前記後傾角は、シートバックの鉛直方向に対する傾斜角であるとともに、
   前記所定分岐角度が、３０ｄｅｇ～３５ｄｅｇの間の所定角度であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のドライバ状態判定装置。

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