JP4864541B2 - Blink data classification device, wakefulness determination device, and wakefulness determination device - Google Patents
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Description
本発明は、まばたきの眼電図(EOG)波形に係るデータを種別するまばたきデータ種別装置、当該種別したまばたきの眼電図(EOG)波形に係るデータに基づきパターンモデルを生成するパターンモデル生成装置、当該生成したパターンモデルを用いて対象者の所定期間のまばたき種類の出現頻度の時間的変化の情報である出現頻度情報を生成するまばたき波形出現頻度情報生成装置、当該生成した波形種類の出現頻度情報に基づき対象者の覚醒状態を判定する覚醒状態判定装置、まばたき波形種類の出現頻度の時間変化に基づき対象者の覚醒状態を判断する覚醒状態判断装置、及び前記覚醒状態の判定結果に基づき対象者に警告を与える警告装置に関する。 The present invention relates to a blink data classification device that classifies data related to an electrooculogram (EOG) waveform of a blink, and a pattern model generation device that generates a pattern model based on the data related to the electrooculogram (EOG) waveform of the blink , Blinking waveform appearance frequency information generating device for generating appearance frequency information which is information of temporal change in appearance frequency of blink type for a predetermined period of the subject using the generated pattern model, appearance frequency of the generated waveform type Awake state determination device for determining awake state of subject based on information, awake state determination device for determining awake state of subject based on temporal change of appearance frequency of blink waveform type, and target based on determination result of awake state The present invention relates to a warning device that gives a warning to a person.
近年、ITS(高度道路交通システム)の実用化に向けた研究開発は、情報処理技術の発展及び高度化に伴って急速に展開されてきており、新規市場としての産業界からの注目度も高まっている。ITSの中心的な役割を果たすものとして、運転支援・ナビゲーションシステムなどがあるが、道路・交通状況や車の挙動のみならず、ドライバの特性やその時々の状態に応じた支援や情報提示が望まれている。中でも、ドライバの覚醒水準の評価は、古くからの課題とされており、脳波、皮膚電気活動、心拍、まばたきなどの生理反応を利用した研究が数多く行われてきている。特に、まばたきの発生パターンや眼球運動を示す波形のパラメータは、被験者の覚醒水準によって変化することが知られており、まばたきの発生パターンやまばたき時の眼球運動を示す波形のパラメータを利用したドライバの居眠り検出などの研究が進められている。 In recent years, research and development for the practical application of ITS (Intelligent Transport System) has been rapidly developed along with the development and sophistication of information processing technology, and the degree of attention from the industry as a new market has also increased. ing. Driving support / navigation systems, etc., play a central role in ITS, but not only road / traffic conditions and car behavior, but also support and information presentation according to the driver's characteristics and conditions at the time. It is rare. Above all, evaluation of the driver's arousal level has been an issue for a long time, and many studies using physiological responses such as electroencephalogram, electrodermal activity, heartbeat, and blinking have been conducted. In particular, it is known that the waveform parameters indicating the blinking pattern and eye movement change depending on the subject's arousal level, and drivers using the waveform parameter indicating the blink pattern and the eye movement during blinking are known. Research such as dozing detection is underway.
また、まばたき時の眼球運動を示す波形のパラメータを利用して覚醒状態を判定する技術として、特許文献1に記載の動作内容判定装置がある。この動作内容判定装置は、眼部分の複数フレームの映像データに対する特徴量の入力に対して対象者のまばたきの眼電図(EOG)波形の種類に対する尤度を出力する眼状態判定用HMMを有しており、前記特徴量の入力に対して眼状態判定用HMMから出力された尤度に基づいて対象者の覚醒状態を判定するものである。
Further, there is an operation content determination device described in
この特許文献1の従来技術においては、眼状態判定用HMMの生成時において、1回1回のまばたきの眼電図(EOG)波形における、まばたきの振幅、持続時間及び速度などのパラメータに基づいて眼電図(EOG)波形の種類を判断し、この判断結果に基づき、前記眼電図(EOG)波形に対応する眼部分の複数フレームの映像データから抽出した特徴量に対して、前記眼電図(EOG)波形の種類を識別するための識別情報を付与し、この識別情報の付与された特徴量を学習データとしてHMMを学習させている。
In the prior art of this
また、特許文献2の覚醒状態検出装置は、単位時間において、まばたきの閉眼時間が基準時間以上であるものを順次積算して、その閉眼時間積算値が設定値以上になったときに覚醒状態が低下していると判断する。
しかしながら、上記特許文献1の従来技術において、まばたきの眼電図(EOG)波形の種類を識別するための識別情報(識別ラベル)を、例えば、映像データから抽出した特徴量に付与する作業は、映像データに対応するまばたきの眼電図(EOG)波形を人が目視で判断して行っており、付与対象のデータ量が増大するほど多大な労力及びコストが必要になるという問題があった。
However, in the prior art of the above-mentioned
また、この識別情報の付与(ラベル付け)は、その作業を行う人毎に解釈が異なるため、できるだけ同じ人が(又は少人数で)やることが望ましく、このため、より多くの作業時間がかかるという問題があった。
また、従来、把握されたまばたき波形の種類(モデル)は、正確に把握されていたかの検証が十分ではなく、更なる正確なモデルの把握が求められていた。
In addition, since the interpretation (labeling) of the identification information is different depending on the person who performs the work, it is desirable that the same person (or a small number of people) perform as much as possible, and this requires more work time. There was a problem.
Conventionally, it has not been sufficiently verified whether the type (model) of the blink waveform that has been grasped has been accurately grasped, and it has been required to grasp a more accurate model.
また、上記特許文献1及び特許文献2の従来技術においては、覚醒度の低下に伴いまばたき時間が長くなるという指標や、眠気が生じるころのまばたき波形は、波高が小さく、波形の立ち上がり角度と立ち下り角度が緩やかで持続時間が短いといった指標などの単一の指標を用いているため、居眠り状態に移行するまでに発生する多種多様な覚醒水準を推定することは困難であった。
In the prior arts of
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、まばたきの眼電図(EOG)波形の種類を種別するのに好適で且つまばたきの種類を識別する情報を当該眼電図(EOG)波形に係るまばたきデータに効率よく付与することが可能なまばたきデータ種別装置、当該種別したまばたきデータに基づきパターンモデルを生成するパターンモデル生成装置、当該生成したパターンモデルを用いて対象者の所定期間のまばたき種類の出現頻度の時間的変化の情報である出現頻度情報を生成するまばたき波形出現頻度情報生成装置、当該出現頻度情報に基づき対象者の覚醒状態を判定(判断)する覚醒状態判定装置及び覚醒状態判断装置、並びに覚醒状態の判定結果に基づき対象者に警告を与える警告装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and is suitable for classifying the type of the electrooculogram (EOG) waveform of the blink. Blink data classification device capable of efficiently assigning information identifying the type to the blink data related to the electrooculogram (EOG) waveform, a pattern model generation device for generating a pattern model based on the classified blink data, A blink waveform appearance frequency information generation device that generates appearance frequency information that is information on temporal changes in the appearance frequency of the blink type of the subject for a predetermined period using the generated pattern model, and the subject's awakening based on the appearance frequency information Awake state determination device and awake state determination device for determining (determining) a state, and a warning device for giving a warning to a target person based on a determination result of awake state An object of the present invention is to.
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項1記載のまばたきデータ種別装置は、 まばたきの眼電図(EOG)波形に係るデータであるまばたきデータを種別するまばたきデータ種別装置であって、
前記まばたきの眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから抽出された、単位の異なる複数種類のパラメータを正規化する正規化手段と、
前記正規化手段で正規化された複数種類のまばたきの前記眼電図(EOG)波形データに対応するパラメータを、所定のクラスタリング手法を用いて種別する種別手段と、
前記種別手段の種別結果に基づき、前記種別された各パラメータに対応する前記まばたきデータに対して、前記各パラメータの属する種類の識別情報をそれぞれ付与する識別情報付与手段と、を備えることを特徴としている。
To achieve the above object, the blink data classification device according to
Normalization means for normalizing a plurality of types of parameters with different units extracted from electrooculogram (EOG) waveform data which is data of the electrooculogram (EOG) waveform of the blink;
Classification means for classifying parameters corresponding to the electrooculogram (EOG) waveform data of a plurality of types of blinks normalized by the normalization means using a predetermined clustering method;
Based on a classification result of the classification means, comprising: identification information providing means for assigning identification information of the type to which each parameter belongs to the blink data corresponding to each classified parameter. Yes.
このような構成であれば、正規化手段によって、まばたきの眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから抽出された、単位の異なる複数種類のパラメータを正規化することが可能であり、種別手段によって、前記正規化手段で正規化された複数種類のまばたきの前記眼電図(EOG)波形データに対応するパラメータを、所定のクラスタリング手法を用いて種別することが可能である。
更に、識別情報付与手段によって、前記種別手段の種別結果に基づき、前記種別された各パラメータに対応する前記まばたきデータに対して、前記各パラメータの属する種類の識別情報をそれぞれ付与することが可能である。
With such a configuration, normalization means normalizes multiple types of parameters extracted from electrooculogram (EOG) waveform data, which is data of an electrooculogram (EOG) waveform of blinking, with different units. It is possible to classify the parameters corresponding to the electrooculogram (EOG) waveform data of a plurality of types of blinks normalized by the normalization unit using a predetermined clustering method. Is possible.
Furthermore, it is possible to assign the identification information of the type to which each parameter belongs to the blink data corresponding to each classified parameter based on the classification result of the classification unit by the identification information adding unit. is there.
従って、まばたきの眼電図(EOG)波形データから距離や時間などの単位(次元)の異なる特徴的なパラメータを抽出し、この抽出したパラメータを正規化することで、単位(次元)の異なる複数種類のパラメータを同時に使用してクラスタリング(種別)を行うことができると共に、この種別結果に基づいてまばたきデータへの識別情報の付与を自動で行うことができるので、まばたきデータの種別を安定且つ精度良く行うことができると共に、識別情報の付与作業に必要な労力及びコストを低減できるという効果が得られる。 Therefore, by extracting characteristic parameters with different units (dimensions) such as distance and time from blinking electrooculogram (EOG) waveform data, and normalizing the extracted parameters, multiple parameters with different units (dimensions) are extracted. Clustering (classification) can be performed using parameters of types at the same time, and identification information can be automatically assigned to blinking data based on the classification results, so that the type of blinking data can be stably and accurately In addition to being able to perform well, it is possible to obtain the effect of reducing the labor and cost required for the operation of providing identification information.
また、全てのまばたきデータを、正確な種類(まばたき波形の種類(モデル))に分類することができるので、これら正確に分類されたまばたきデータを利用して対象者のまばたき波形の種類を識別するで、例えば、対象者の正確な覚醒状態の判定などを行うことが可能である。
ここで、上記「まばたきデータ」は、まばたきの眼電図(EOG)波形データ、当該眼電図(EOG)波形データから抽出される特徴量データ、前記まばたきの眼電図(EOG)波形データを測定時の対象者のまばたきの動画像データ(まばたき映像データ)、当該まばたき映像データから抽出される特徴量データなどである。
In addition, since all the blink data can be classified into an accurate type (type of blink waveform (model)), the type of the blink waveform of the subject is identified by using these correctly classified blink data. Thus, for example, it is possible to accurately determine the awake state of the subject.
Here, the “blink data” includes the electrooculogram (EOG) waveform data of the blink, the feature amount data extracted from the electrooculogram (EOG) waveform data, and the electrooculogram (EOG) waveform data of the blink. It is the moving image data (blink video data) of the subject's blink at the time of measurement, the feature amount data extracted from the blink video data, and the like.
また、上記「単位の異なる複数種類のパラメータ」は、まばたきの眼電図(EOG)波形データから抽出可能なパラメータ(データ)であり、例えば、まばたき波形の持続時間を示すパラメータや、波形の高さ(距離)を示すデータ、まばたきの速度を示すデータなどが該当する。
また、上記「種別する」とは、上記正規化されたパラメータを、クラスタリング手段によって複数のクラスのいずれかにクラスタリングすることであり、このクラスタリング結果そのものを種別結果としても良いし、クラスタリング結果に何らかの加工を施した結果を種別結果としても良い。
また、上記「識別情報」は、クラスタリング手段でクラスタリング(種別)された各パラメータに対応するまばたきデータが、どのクラス(種類)に属するかを識別可能な情報である。
The above-mentioned “plural types of parameters with different units” are parameters (data) that can be extracted from the blinking electrooculogram (EOG) waveform data. For example, parameters indicating the duration of the blinking waveform, Data indicating the distance (distance), data indicating the blinking speed, and the like are applicable.
In addition, the above “classifying” means that the normalized parameters are clustered into any of a plurality of classes by the clustering means, and the clustering result itself may be used as a classification result, The result of processing may be used as the type result.
The “identification information” is information that can identify to which class (type) the blink data corresponding to each parameter clustered (type) by the clustering means belongs.
更に、請求項2に係る発明は、請求項1記載のまばたきデータ種別装置において、
前記単位の異なる複数種類のパラメータは、前記まばたきの眼電図(EOG)波形データから抽出される、前記眼電図(EOG)波形のピーク高の距離データ、まばたきの開始から前記ピーク高に至るまでの時間データ及び前記ピーク高からまばたきの終了に至るまでの時間データを含むことを特徴としている。
このような構成であれば、様々な形状のまばたきの眼電図(EOG)波形を区別することができるので、より正確にまばたきデータの種別を行うことができるという効果が得られる。
Furthermore, the invention according to
The plurality of types of parameters having different units are extracted from the blinking electrooculogram (EOG) waveform data, the distance data of the peak height of the electrooculogram (EOG) waveform, from the start of blinking to the peak height And time data from the peak height to the end of blinking.
With such a configuration, it is possible to distinguish between various types of blinking electrooculogram (EOG) waveforms, so that the type of blink data can be more accurately performed.
例えば、まばたきの眼電図(EOG)波形のピーク高と、まばたきの速度との2つのパラメータを用いてクラスタリングを行う場合は、ピーク高の高さ(距離)及びまばたき速度がそれぞれ同じとなる複数の眼電図(EOG)波形が、全て同じクラス(種類)に属してしまうため、正確な種別を行うことができない。一方、本発明の構成であれば、ピーク高の高さ(距離)及びまばたき速度がそれぞれ同じとなる眼電図(EOG)波形が複数あっても、まばたきの開始からピーク高に至るまで及びピーク高からまばたきの終了に至るまでの時間がそれぞれ異なるものを正確に種別することができる。
ここで、上記「ピーク高」は、例えば、まばたきの発生した時間区間の眼電図(EOG)波形における、波形の最も高いレベル位置と最も低いレベル位置との差などで表されるものである。
For example, when clustering is performed using two parameters, the peak height of an electrooculogram (EOG) waveform of blinking and the blinking speed, a plurality of peak heights (distances) and blinking speeds are the same. Since all the electrooculogram (EOG) waveforms belong to the same class (type), accurate classification cannot be performed. On the other hand, according to the configuration of the present invention, even when there are a plurality of electrooculogram (EOG) waveforms having the same peak height (distance) and blink speed, the peak height and the peak height are reached. It is possible to accurately classify items having different times from high to the end of blinking.
Here, the “peak height” is expressed by, for example, the difference between the highest level position and the lowest level position of the waveform in an electrooculogram (EOG) waveform in the time interval where blinking occurs. .
更に、請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2記載のまばたきデータ種別装置において、
前記正規化手段は、Zスコア法を用いて、前記単位の異なる複数種類のパラメータを正規化することを特徴としている。
このような構成であれば、公知のZスコア法を用いて正規化を行うので、単位(次元)の異なる複数種類のパラメータを、そのそれぞれについて、平均値を「0」、標準偏差を「1」とするように分布の加工を行って正規化をすることが可能である。これによって、距離や時間などの単位(次元)の異なるパラメータを混在させてクラスタリングを行うことができるという効果が得られる。
Furthermore, the invention according to
The normalizing means normalizes a plurality of types of parameters having different units using a Z score method.
In such a configuration, normalization is performed using a known Z-score method, and therefore, for each of a plurality of types of parameters having different units (dimensions), the average value is “0” and the standard deviation is “1”. It is possible to normalize by processing the distribution so that “ As a result, it is possible to perform clustering by mixing parameters having different units (dimensions) such as distance and time.
更に、請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のまばたきデータ種別装置において、
前記種別手段は、前記所定のクラスタリング手法として、分割最適化手法又は階層的手法を用いることを特徴としている。
このような構成であれば、分割最適化手法又は階層的手法を用いてクラスタリングを行うことが可能となるので、簡易にパラメータの種別を行うことができるという効果が得られる。
Furthermore, the invention according to
The classification means uses a division optimization method or a hierarchical method as the predetermined clustering method.
With such a configuration, clustering can be performed using a division optimization method or a hierarchical method, so that it is possible to easily perform parameter classification.
ここで、上記「分割最適化手法」は、非階層的手法であり、分割の良否を示す評価関数を定め、この評価関数を最適にする分割を探索する手法である。その代表的なものに、k−平均法(k−means法)などがある。k−平均法は、分割数kを与え、セントロイド(k個のクラスタの重心点)をクラスタの代表点とし、例えば、各対象クラスタからセントロイドまでの距離の2乗の総和(評価関数の解)を最小化するようにk個のクラスタを分割する。この手法は山登り法で、局所最適解しか求められないため、ランダムに初期値を変更して評価関数を最小にする結果を選択する。 Here, the above “division optimization method” is a non-hierarchical method, and is a method of determining an evaluation function indicating the quality of division and searching for a division that optimizes this evaluation function. A typical example is a k-means method (k-means method). In the k-average method, the number of divisions k is given, and the centroid (the center of gravity of k clusters) is the representative point of the cluster. For example, the sum of the squares of the distances from each target cluster to the centroid (of the evaluation function) Divide k clusters to minimize the solution. Since this method is a hill-climbing method and only a local optimal solution is obtained, the result that minimizes the evaluation function is selected by randomly changing the initial value.
また、上記「階層的手法」は、N個の対象からなるデータが与えられたとき、1個の対象データだけを含むN個のクラスタがある初期状態を作成する。この状態から始めて、クラスタ間の距離を計算し、最も距離の近い2つのクラスタを逐次的に併合する。このクラスタの併合を全ての対象が1つのクラスタに併合されるまで繰り返すことで階層構造を獲得する。この階層構造はデンドログラムによって表示される。デンドログラムとは、各終端ノードが各対象を表し、併合されてできたクラスタを非終端ノードで表した二分木である。なお、非終端ノードの横軸は、併合されたときのクラスタ間の距離を表す。階層的手法の代表的なものには、クラスタのセントロイド(重心点)までの距離の2乗の総和を最小化するウォード法(Ward method)、最短距離法、最長距離法、群平均法などがある。 In addition, the “hierarchical method” described above creates an initial state in which N clusters including only one target data are provided when data including N targets is given. Starting from this state, the distance between the clusters is calculated, and the two clusters having the closest distance are sequentially merged. A hierarchical structure is obtained by repeating this merge of clusters until all objects are merged into one cluster. This hierarchical structure is displayed by a dendrogram. The dendrogram is a binary tree in which each terminal node represents each object and a cluster formed by merging is represented by a non-terminal node. The horizontal axis of the non-terminal node represents the distance between the clusters when merged. Typical examples of hierarchical methods include the Ward method that minimizes the sum of the squares of the distance to the centroid of the cluster, the shortest distance method, the longest distance method, and the group average method. There is.
更に、請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のまばたきデータ種別装置において、
前記まばたきデータは、前記まばたきの眼電図(EOG)波形に対応する、各対象者のまばたき時の少なくとも片眼全体の動画像データを含むまばたき映像データから抽出される特徴量データであることを特徴としている。
このような構成であれば、まばたきの眼電図(EOG)波形測定時のまばたき映像データから抽出される特徴量データに属性情報を付加することが可能である。
Furthermore, the invention according to
The blink data is feature amount data extracted from blink video data including moving image data of at least one eye at the time of each subject's blink corresponding to the blinking electrooculogram (EOG) waveform. It is a feature.
With such a configuration, it is possible to add attribute information to the feature amount data extracted from the blinking video data at the time of measuring an electrooculogram (EOG) waveform of the blinking.
例えば、属性情報の付加された特徴量データを学習データとしてHMMなどの統計モデルを学習させ、まばたき映像データの特徴量データから、そのまばたきの眼電図(EOG)波形の種類を識別可能なパターンモデルを生成することができるという効果が得られる。つまり、まばたき映像データの特徴量データがあれば、対象者のまばたきの種類を識別することができるので、対象者の眼電図(EOG)波形を測定しなくても、まばたき時の映像データから簡易に識別処理を行うことができる。 For example, a pattern capable of learning a statistical model such as an HMM using feature data with attribute information as learning data, and identifying the type of electrooculogram (EOG) waveform of the blink from the feature data of the blink video data The effect that a model can be generated is obtained. In other words, if there is feature value data of the blinking video data, the type of blinking of the subject can be identified, so the blinking video data can be obtained without measuring the subject's electrooculogram (EOG) waveform. Identification processing can be performed easily.
一方、上記目的を達成するために、請求項6記載のパターンモデル生成装置は、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のまばたきデータ種別装置と、
前記まばたきデータ種別装置で前記識別情報の付与された前記まばたきデータを学習データとして統計モデルを学習させて、前記まばたきデータを入力とし、当該まばたきデータの識別データを出力とするパターンモデルを生成するパターンモデル生成手段と、を備えることを特徴としている。
On the other hand, in order to achieve the above object, the pattern model generation device according to
The blink data type device according to any one of
A pattern for generating a pattern model for learning a statistical model using the blink data to which the identification information is added as learning data in the blink data classification device, using the blink data as an input, and outputting the identification data of the blink data as an input And a model generation means.
このような構成であれば、パターンモデル生成手段によって、前記まばたきデータ種別装置で前記識別情報の付与された前記まばたきデータを学習データとして統計モデルを学習させ、前記まばたきデータを入力とし、当該まばたきデータの識別データを出力とするパターンモデルを生成することが可能である。
従って、安定且つ正確に種別されたまばたきデータを学習データとして学習されたパターンモデルを生成することが可能となるので、眼電図(EOG)波形の種類の識別能力の高いパターンモデルを生成することができるという効果が得られる。
In such a configuration, the pattern model generation unit causes the blink data classification device to learn the statistical model using the blink data provided with the identification information as learning data, and receives the blink data as input. It is possible to generate a pattern model that outputs the identification data.
Therefore, since it is possible to generate a pattern model learned using the blink data classified stably and accurately as learning data, a pattern model having a high discrimination ability of an electrooculogram (EOG) waveform type is generated. The effect of being able to be obtained.
ここで、パターンモデルとは、例えば、まばたきデータに対してマッチングを行う信号パターンを統計モデルを学習させてモデル化したものであり、統計モデルとしては、例えば、HMMやニューラルネットワーク等がある。以下、請求項8記載のパターンモデル生成装置において同じである。
また、識別データは、入力されたまばたきデータに対するまばたき波形種類を示す識別結果そのものを示すデータ、入力されたまばたきデータに対する各まばたき波形種類に対する尤度などのまばたき波形種類を識別するためのデータなど、パターンモデルを構成する統計モデルの種類や、パターンモデルの仕様に応じたデータとなる。以下、請求項8記載のパターンモデル生成装置において同じである。
Here, the pattern model is, for example, a model obtained by learning a statistical model of a signal pattern for matching blinking data. Examples of the statistical model include an HMM and a neural network. Hereinafter, the same applies to the pattern model generation apparatus according to the eighth aspect.
In addition, the identification data is data indicating the identification result itself indicating the blink waveform type for the input blink data, data for identifying the blink waveform type such as the likelihood for each blink waveform type for the input blink data, etc. The data corresponds to the type of statistical model constituting the pattern model and the specification of the pattern model. Hereinafter, the same applies to the pattern model generation apparatus according to the eighth aspect.
更に、請求項7に係る発明は、請求項6記載のパターンモデル生成装置において、
前記統計モデルは、HMM(Hidden Markov Model)であることを特徴としている。
このような構成であれば、統計モデルとして公知のHMMを用いるので、まばたきのように時間的概念を伴う動作内容に対して、高精度な前記眼電図(EOG)波形の種類の識別を行うことができるパターンモデルを生成することができるという効果が得られる。
Furthermore, the invention according to
The statistical model is an HMM (Hidden Markov Model).
With such a configuration, since a known HMM is used as a statistical model, the type of electrooculogram (EOG) waveform can be identified with high accuracy with respect to operation contents accompanied by a temporal concept such as blinking. The effect that the pattern model which can be produced | generated can be acquired.
ここで、上記「HMM」は、時系列信号の統計モデルであり、複数の定常信号源の間を遷移することで、非定常な時系列信号をモデル化することができる。例えば、音声は、話すスピードによりその時間的長さが変わり、発話内容により、周波数上で特徴的な形状(スペクトル包絡という)を示すが、その形状は発声する人、環境、内容等に依存し、揺らぎが生じる。HMMはそのような揺らぎを吸収することができる統計モデルである。以下、請求項9記載のパターンモデル生成装置において同じである。 Here, the “HMM” is a statistical model of a time series signal, and an unsteady time series signal can be modeled by transitioning between a plurality of stationary signal sources. For example, the length of time of speech varies depending on the speaking speed, and the utterance content shows a characteristic shape on the frequency (called spectral envelope), but the shape depends on the utterer, environment, content, etc. Fluctuation occurs. HMM is a statistical model that can absorb such fluctuations. Hereinafter, the same applies to the pattern model generation apparatus according to the ninth aspect.
また、上記目的を達成するために、請求項8記載のパターンモデル生成装置は、
請求項5記載のまばたきデータ種別装置と、
前記まばたきデータ種別装置で前記識別情報の付与された前記まばたきデータを学習データとして統計モデルを学習させ、前記まばたきデータを入力とし、当該まばたきデータの識別データを出力とするパターンモデルを生成するパターンモデル生成手段と、を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a pattern model generation device according to
The blink data classification device according to
A pattern model for generating a pattern model that learns a statistical model using the blink data provided with the identification information as learning data in the blink data classification device, receives the blink data as an input, and outputs the identification data of the blink data. And generating means.
このような構成であれば、パターンモデル生成手段によって、前記まばたきデータ種別装置で前記識別情報の付与されたまばたきデータ(まばたき映像の特徴量データ)を学習データとして統計モデルを学習させ、前記まばたきデータ(特徴量データ)を入力とし、当該まばたきデータ(特徴量データ)の識別データを出力とするパターンモデルを生成することが可能である。 With such a configuration, the pattern model generation unit causes the blink data classification device to learn a statistical model using the blink data (feature data data of the blink image) provided with the identification information as learning data, and the blink data It is possible to generate a pattern model that receives (feature data) as input and outputs identification data of the blink data (feature data).
従って、安定且つ正確に種別されたまばたき映像データの特徴量データを学習データとして学習されたパターンモデルを生成することが可能となるので、眼電図(EOG)波形の種類の識別能力の高い(正確な識別が可能な)パターンモデルを生成することができると共に、まばたき映像データの特徴量データから対象者のまばたきの種類を識別することができるパターンモデルを生成することができるという効果が得られる。 Accordingly, it is possible to generate a pattern model learned using feature data of blink video data classified stably and accurately as learning data, so that the ability to identify the type of electrooculogram (EOG) waveform is high ( It is possible to generate a pattern model (which can be accurately identified) and to generate a pattern model that can identify the type of blink of the subject from the feature amount data of the blink video data. .
更に、請求項9に係る発明は、請求項8記載のパタンモデル生成装置において、
前記統計モデルは、HMM(Hidden Markov Model)であることを特徴としている。
このような構成であれば、統計モデルとして公知のHMMを用いるので、まばたきのように時間的概念を伴う動作内容に対して、高精度な前記眼電図(EOG)波形の種類の識別を行うことができるパターンモデルを生成することができるという効果が得られる。
Furthermore, the invention according to
The statistical model is an HMM (Hidden Markov Model).
With such a configuration, since a known HMM is used as a statistical model, the type of electrooculogram (EOG) waveform can be identified with high accuracy with respect to operation contents accompanied by a temporal concept such as blinking. The effect that the pattern model which can be produced | generated can be acquired.
一方、上記目的を達成するために、請求項10記載のまばたき波形出現頻度情報生成装置は、
請求項6又は請求項7記載のパターンモデル生成装置で生成されたパターンモデルと、
対象者のまばたき時の眼電図(EOG)波形を測定する眼電図波形測定手段と、
前記眼電図波形測定手段で測定された眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから、前記パターンモデルに対応するまばたきデータを抽出するまばたきデータ抽出手段と、
前記まばたきデータ抽出手段で抽出したまばたきデータと、前記パターンモデルとに基づき、前記まばたきデータに対応する眼電図(EOG)波形の種類を識別するまばたき波形識別手段と、
所定期間において測定された前記対象者のまばたき時の眼電図(EOG)波形に対する前記まばたき波形識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記眼電図(EOG)波形の種類の出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成する出現頻度情報生成手段と、を備えることを特徴としている。
On the other hand, in order to achieve the above object, the blink waveform appearance frequency information generating device according to
A pattern model generated by the pattern model generation device according to
Electrooculogram waveform measuring means for measuring an electrooculogram (EOG) waveform when the subject blinks;
Blink data extraction means for extracting blink data corresponding to the pattern model from electrooculogram (EOG) waveform data which is data of an electrooculogram (EOG) waveform measured by the electrooculogram waveform measurement means;
Blink waveform identifying means for identifying the type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink data based on the blink data extracted by the blink data extraction means and the pattern model;
Based on the identification result of the blink waveform identification means for the electrooculogram (EOG) waveform at the time of blinking of the subject measured in a predetermined period, the appearance frequency of the type of the electrooculogram (EOG) waveform in the predetermined period Appearance frequency information generating means for generating appearance frequency information indicating a temporal change.
このような構成であれば、眼電図波形測定手段によって、対象者のまばたき時の眼電図(EOG)波形を測定することが可能であり、まばたきデータ抽出手段によって、前記眼電図波形測定手段で測定された眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから、前記パターンモデルに対応するまばたきデータを抽出することが可能であり、まばたき波形識別手段によって、前記まばたきデータ抽出手段で抽出したまばたきデータと、前記パターンモデルとに基づき、前記まばたきデータに対応する眼電図(EOG)波形の種類を識別することが可能である。
更に、出現頻度情報生成手段によって、所定期間において測定された前記対象者のまばたき時の眼電図(EOG)波形に対する前記まばたき波形識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記眼電図(EOG)波形の種類の出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成することが可能である。
With such a configuration, the electrooculogram (EOG) waveform when the subject blinks can be measured by the electrooculogram waveform measuring means, and the electrooculogram waveform measurement is performed by the blink data extracting means. It is possible to extract blink data corresponding to the pattern model from electrooculogram (EOG) waveform data, which is electrooculogram (EOG) waveform data measured by the means. Based on the blink data extracted by the blink data extraction means and the pattern model, the type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink data can be identified.
Further, based on the identification result of the blink waveform identifying means with respect to the electrooculogram (EOG) waveform at the time of the subject's blink measured by the appearance frequency information generating means, the electrooculogram in the predetermined period ( EOG) It is possible to generate appearance frequency information indicating a temporal change in the appearance frequency of the waveform type.
従って、出現頻度情報から、対象者の特定種類のまばたきの発生頻度、特定種類のまばたきの群発などの所定時間内における特定種類のまばたきの発生頻度の変化が解るので、予め実験等を行って、例えば、出現頻度の時間的変化と、高覚醒時から居眠りへと移行するまでの様々な覚醒水準(状態)との関係を調べておくことにより、出現頻度情報から、対象者の様々な覚醒水準(状態)を判断することができるという効果が得られる。
つまり、生理学の見地において覚醒状態の判定に有効であるとされている、特定種類のまばたきの発生頻度、特定種類のまばたきの群発などの所定時間内における特定種類のまばたきの発生頻度の変化に基づいて、高精度の覚醒状態の判定を行うことが可能である。
Therefore, from the appearance frequency information, since the change in the occurrence frequency of the specific type of blink within a predetermined time such as the occurrence frequency of the specific type of the subject's blink, the swarm of the specific type of blink, etc., an experiment or the like is performed in advance. For example, by investigating the relationship between temporal changes in appearance frequency and various arousal levels (states) from the time of high awakening to the transition to dozing, it is possible to obtain various arousal levels of the subject from the appearance frequency information. The effect that (state) can be determined is obtained.
In other words, based on changes in the frequency of occurrence of specific types of blinks within a predetermined period of time, such as the frequency of occurrence of specific types of blinks and swarms of specific types of blinks, which are effective in determining the state of wakefulness in terms of physiology. Thus, it is possible to determine the arousal state with high accuracy.
また、上記目的を達成するために、請求項11記載のまばたき波形出現頻度情報生成装置は、
請求項8又は請求項9記載のパターンモデル生成装置で生成されたパターンモデルと、
対象者のまばたき時の少なくとも片眼全体の動画像を含むまばたき映像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影したまばたき映像のデータであるまばたき映像データから、前記パターンモデルに対応する特徴量データを抽出する特徴量データ抽出手段と、
前記特徴量データ抽出手段で抽出した特徴量データと、前記パターンモデルとに基づき、前記特徴量データに対応したまばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類を識別するまばたき波形識別手段と、
所定期間において撮影された前記対象者のまばたき映像に対する前記まばたき波形識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記まばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成する出現頻度情報生成手段と、を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the blink waveform appearance frequency information generating device according to
A pattern model generated by the pattern model generation device according to
Photographing means for photographing a blinking image including a moving image of at least one whole eye when the subject blinks;
Feature amount data extracting means for extracting feature amount data corresponding to the pattern model from blink image data that is data of a blink image captured by the photographing means;
Blink waveform identifying means for identifying the type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink image corresponding to the feature quantity data based on the feature quantity data extracted by the feature quantity data extracting means and the pattern model; ,
Based on the identification result of the blink waveform identifying means for the blink image of the subject photographed in a predetermined period, the temporal frequency of appearance of each type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink image in the predetermined period Appearance frequency information generating means for generating appearance frequency information indicating a change.
このような構成であれば、撮影手段によって、対象者のまばたき時の少なくとも片眼全体の動画像を含むまばたき映像を撮影することが可能であり、特徴量データ抽出手段によって、前記撮影手段で撮影したまばたき映像のデータであるまばたき映像データから、前記パターンモデルに対応する特徴量データを抽出することが可能であり、まばたき波形識別手段によって、前記特徴量データ抽出手段で抽出した特徴量データと、前記パターンモデルとに基づき、前記特徴量データに対応したまばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類を識別することが可能である。
更に、出現頻度情報生成手段によって、所定期間において撮影された前記対象者のまばたき映像に対する前記まばたき波形識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記まばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成することが可能である。
With such a configuration, it is possible to shoot a blinking image including a moving image of at least one whole eye when the subject blinks, and shoot with the photographic means by the feature data extraction unit. It is possible to extract feature value data corresponding to the pattern model from the blink video data that is the data of the blink image, and the feature value data extracted by the feature value data extraction unit by the blink waveform identification unit; Based on the pattern model, it is possible to identify the type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blinking image corresponding to the feature amount data.
Further, an electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink image in the predetermined period based on the identification result of the blink waveform identification unit for the subject's blink image captured in a predetermined period by the appearance frequency information generation unit. It is possible to generate appearance frequency information indicating temporal changes in the appearance frequency for each type.
従って、出現頻度情報から、対象者の特定種類のまばたきの発生頻度、特定種類のまばたきの群発などの所定時間内における特定種類のまばたきの発生頻度の変化が解るので、予め実験等を行って、例えば、前記出現頻度の時間的変化と、高覚醒時から居眠りへと移行するまでの様々な覚醒水準(状態)との関係を得ておくことにより、出現頻度情報から、対象者の様々な覚醒水準(状態)を判断することができるという効果が得られる。つまり、生理学の見地において覚醒状態の判定に有効であるとされている、特定種類のまばたきの発生頻度、特定種類のまばたきの群発などの所定時間内における特定種類のまばたきの発生頻度の変化に基づいて、高精度の覚醒状態の判定を行うことが可能である。
また、まばたき映像データを撮影するだけで、対象者のまばたき(眼電図(EOG)波形)の種類を識別することができるので、まばたきの眼電図(EOG)波形を直接測定する場合と比べて、対象者に電極等の測定部材を装着させずに、簡易にまばたき波形の識別を行うことが可能である。
Therefore, from the appearance frequency information, since the change in the occurrence frequency of the specific type of blink within a predetermined time such as the occurrence frequency of the specific type of the subject's blink, the swarm of the specific type of blink, etc., an experiment or the like is performed in advance. For example, by obtaining the relationship between the temporal change in the appearance frequency and various wakefulness levels (states) from the time of high wakefulness to the transition to doze, various wakefulnesses of the subject can be obtained from the appearance frequency information. The effect that the level (state) can be determined is obtained. In other words, based on changes in the frequency of occurrence of specific types of blinks within a predetermined period of time, such as the frequency of occurrence of specific types of blinks and swarms of specific types of blinks, which are effective in determining the state of wakefulness in terms of physiology. Thus, it is possible to determine the arousal state with high accuracy.
In addition, it is possible to identify the type of the subject's blink (electrocardiogram (EOG) waveform) simply by shooting the blink video data. Compared to the case of directly measuring the blinking electrooculogram (EOG) waveform Thus, it is possible to easily identify the blink waveform without attaching a measurement member such as an electrode to the subject.
一方、上記目的を達成するために、請求項12記載の覚醒状態判定装置は、
請求項10又は請求項11記載のまばたき波形出現頻度情報生成装置と、
前記まばたき波形出現頻度情報生成装置で生成した出現頻度情報に基づき、前記対象者の覚醒状態を判定する覚醒状態判定手段と、を備えることを特徴としている。
このような構成であれば、覚醒状態判定手段によって、前記まばたき波形出現頻度情報生成装置で生成した出現頻度情報に基づき、前記対象者の覚醒状態を判定することが可能である。
従って、例えば、対象者の高覚醒状態から居眠り状態へと移行するまでの様々な覚醒状態を判定することができるという効果が得られる。
On the other hand, in order to achieve the above object, a wakefulness state determination device according to
The blink waveform appearance frequency information generating device according to claim 10 or 11,
Awake state determination means for determining the awake state of the subject based on the appearance frequency information generated by the blink waveform appearance frequency information generation device.
With such a configuration, it is possible to determine the awakening state of the subject based on the appearance frequency information generated by the blink waveform appearance frequency information generating device by the awakening state determination unit.
Therefore, for example, it is possible to determine various awakening states until the subject shifts from the high awakening state to the dozing state.
また、上記目的を達成するために、請求項13記載の覚醒状態判断装置は、
対象者のまばたき時の眼電図(EOG)波形を測定するまばたき眼電図波形測定手段と、
前記まばたき眼電図波形測定手段で測定された眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから、まばたきデータを抽出するまばたきデータ抽出手段と、
前記まばたきデータ抽出手段で抽出されたまばたきデータと、予め記憶されたまばたき波形種類の識別用データとに基づき、前記まばたきデータに対応するまばたき波形の種類を識別するまばたき波形識別手段と、
所定期間において測定された前記眼電図(EOG)波形に対応する前記まばたき波形識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間の前記まばたき波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成する出現頻度情報生成手段と、
前記出現頻度情報生成手段で生成した出現頻度情報に基づき、前記まばたき波形の所定の種類の出現頻度から、前記対象者の覚醒状態を判定する覚醒状態判定手段と、を備えることを特徴としている。
Moreover, in order to achieve the said objective, the alertness state determination apparatus of
A blinking electrooculogram waveform measuring means for measuring an electrooculogram (EOG) waveform when the subject blinks;
Blink data extracting means for extracting blink data from electrooculogram (EOG) waveform data which is electrooculogram (EOG) waveform data measured by the blinking electrooculogram waveform measuring means;
Blink waveform identifying means for identifying the type of blink waveform corresponding to the blink data based on the blink data extracted by the blink data extracting means and the identification data of the blink waveform type stored in advance,
Appearance frequency information indicating temporal changes in appearance frequency for each type of the blink waveform in the predetermined period based on the identification result of the blink waveform identification means corresponding to the electrooculogram (EOG) waveform measured in a predetermined period Appearance frequency information generating means for generating
And awakening state determination means for determining the awakening state of the subject based on the appearance frequency of a predetermined type of the blink waveform based on the appearance frequency information generated by the appearance frequency information generation means.
このような構成であれば、眼電図波形測定手段によって、対象者のまばたき時の眼電図(EOG)波形を測定することが可能であり、まばたきデータ抽出手段によって、前記まばたき眼電図波形測定手段で測定された眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから、まばたきデータを抽出することが可能であり、まばたき波形識別手段によって、前記まばたきデータ抽出手段で抽出されたまばたきデータと、予め記憶されたまばたき波形種類の識別用データとに基づき、前記まばたきデータに対応するまばたき波形の種類を識別することが可能である。 With such a configuration, the electrooculogram (EOG) waveform when the subject blinks can be measured by the electrooculogram waveform measuring means, and the blinking electrooculogram waveform is obtained by the blink data extracting means. It is possible to extract blink data from electrooculogram (EOG) waveform data, which is electrooculogram (EOG) waveform data measured by the measurement means, and the blink data extraction means uses the blink data extraction means. It is possible to identify the type of blink waveform corresponding to the blink data based on the extracted blink data and the identification data of the blink waveform type stored in advance.
更に、出現頻度情報生成手段によって、所定期間において測定された前記眼電図(EOG)波形に対応する前記まばたき波形識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間の前記まばたき波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成することが可能であり、覚醒状態判定手段によって、前記出現頻度情報生成手段で生成した出現頻度情報に基づき、前記まばたき波形の所定の種類の出現頻度から、前記対象者の覚醒状態を判定することが可能である。 Further, based on the identification result of the blink waveform identifying unit corresponding to the electrooculogram (EOG) waveform measured in a predetermined period by the appearance frequency information generating unit, the appearance frequency for each type of the blink waveform in the predetermined period It is possible to generate appearance frequency information indicating a temporal change in the number of occurrences from the appearance frequency of a predetermined type of the blink waveform based on the appearance frequency information generated by the appearance frequency information generation unit by the awake state determination unit. It is possible to determine the awakening state of the subject.
従って、出現頻度情報から、対象者の特定種類のまばたきの発生頻度、特定種類のまばたきの群発などの所定時間内における特定種類のまばたきの発生頻度の変化が解るので、予め実験等を行って、例えば、前記出現頻度の時間的変化と、高覚醒時から居眠りへと移行するまでの様々な覚醒水準(状態)との関係を得ておくことにより、出現頻度情報から、対象者の様々な覚醒水準(状態)を判断することができるという効果が得られる。つまり、生理学の見地において覚醒状態の判定に有効であるとされている、特定種類のまばたきの発生頻度、特定種類のまばたきの群発などの所定時間内における特定種類のまばたきの発生頻度の変化に基づいて、高精度の覚醒状態の判定を行うことが可能である。
ここで、識別用データは、特徴量データから、当該特徴量データに対応するまばたき波形種類を識別できるデータであり、例えば、特徴量データを入力とし、当該特徴量データの識別データを出力とするパターンモデル、様々な特徴量データとまばたき波形種類との関係が登録されたデータテーブル(データベース)などがある。
Therefore, from the appearance frequency information, since the change in the occurrence frequency of the specific type of blink within a predetermined time such as the occurrence frequency of the specific type of the subject's blink, the swarm of the specific type of blink, etc., an experiment is performed in advance, For example, by obtaining the relationship between the temporal change in the appearance frequency and various wakefulness levels (states) from the time of high wakefulness to the transition to doze, various wakefulnesses of the subject can be obtained from the appearance frequency information. The effect that the level (state) can be determined is obtained. In other words, based on changes in the frequency of occurrence of specific types of blinks within a predetermined period of time, such as the frequency of occurrence of specific types of blinks and swarms of specific types of blinks, which are effective in determining the state of wakefulness in terms of physiology. Thus, it is possible to determine the arousal state with high accuracy.
Here, the identification data is data that can identify the type of blink waveform corresponding to the feature amount data from the feature amount data. For example, the feature amount data is input and the identification data of the feature amount data is output. There are a pattern model, a data table (database) in which relationships between various feature data and blinking waveform types are registered.
更に、請求項14に係る発明は、請求項13記載の覚醒状態判定装置において、
前記まばたき波形の所定の種類の出現頻度は、前記まばたき波形の複数種類の出現頻度であることを特徴としている。
このような構成であれば、対象者の特定の複数種類のまばたきの発生頻度、特定の複数種類のまばたきの群発などの所定時間内における特定の複数種類のまばたきの発生頻度の変化が解るので、予め実験等を行って、例えば、前記出現頻度の時間的変化と、高覚醒時から居眠りへと移行するまでの様々な覚醒水準(状態)との関係を得ておくことにより、出現頻度情報から、対象者の様々な覚醒水準(状態)をより正確に判断することができるという効果が得られる。つまり、高覚醒時から居眠りへと移行するまでには、様々な種類のまばたきが混在して発生するので、その中でも特に覚醒水準(状態)に係る複数種類のまばたきの出現頻度に着目して判定を行うことで、覚醒水準の判定精度をより高精度にすることが可能である。
Furthermore, the invention according to
The appearance frequency of the predetermined type of the blink waveform is an appearance frequency of a plurality of types of the blink waveform.
With such a configuration, since the frequency of occurrence of specific multiple types of blinks of the target person, the change in the frequency of occurrence of specific multiple types of blinks within a predetermined time, such as swarms of specific types of blinks, is understood, By performing experiments and the like in advance, for example, by obtaining the relationship between the temporal change in the appearance frequency and various wakefulness levels (states) from the time of high wakefulness to the transition to doze, Thus, it is possible to obtain an effect that it is possible to more accurately determine various awakening levels (states) of the subject. In other words, various types of blinks occur before the transition from high awakening to snoozing, and in particular, judgment is made by focusing on the appearance frequency of multiple types of blinks related to the arousal level (state). By performing the above, it is possible to make the determination accuracy of the arousal level more accurate.
また、上記目的を達成するために、請求項15記載の覚醒状態判断装置は、
対象者のまばたき時の眼電図(EOG)波形を測定するまばたき眼電図波形測定手段と、
前記眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから抽出される特徴量データを入力とし、当該特徴量データに対応するまばたき波形種類の識別データを出力とするパターンモデルと、
前記まばたき眼電図波形測定手段で測定された眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから、特徴量データを抽出する特徴量抽出手段と、
前記特徴量抽出手段で抽出した特徴量データと、前記パターンモデルとに基づき、前記特徴量データに対するまばたき波形種類を識別するまばたき種類識別手段と、
所定期間において撮影された前記対象者のまばたき映像に対する前記まばたき種類識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記まばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成するまばたき波形種類出現頻度情報生成手段と、
前記まばたき波形種類出現頻度情報生成手段で生成した出現頻度情報に基づき、前記対象者の覚醒状態を判断する覚醒状態判断手段と、を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a wakefulness state determination device according to
A blinking electrooculogram waveform measuring means for measuring an electrooculogram (EOG) waveform when the subject blinks;
A pattern model that receives feature data extracted from electrooculogram (EOG) waveform data, which is data of the electrooculogram (EOG) waveform, and outputs identification data of the blink waveform type corresponding to the feature data. When,
Feature quantity extraction means for extracting feature quantity data from electrooculogram (EOG) waveform data which is electrooculogram (EOG) waveform data measured by the blinking electrooculogram waveform measurement means;
A blink type identifying unit for identifying a blink waveform type for the feature amount data based on the feature amount data extracted by the feature amount extraction unit and the pattern model;
Based on the identification result of the blink type identification means for the blink image of the subject photographed in a predetermined period, the temporal frequency of appearance of each type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink image in the predetermined period Blinking waveform type appearance frequency information generating means for generating appearance frequency information indicating a change;
And awakening state determination means for determining the awakening state of the subject based on the appearance frequency information generated by the blinking waveform type appearance frequency information generation means.
このような構成であれば、まばたき眼電図波形測定手段によって、対象者のまばたき時の眼電図(EOG)波形を測定することが可能であり、特徴量抽出手段によって、前記まばたき眼電図波形測定手段で測定された眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから、特徴量データを抽出することが可能であり、まばたき種類識別手段によって、前記特徴量抽出手段で抽出した特徴量データと、前記パターンモデルとに基づき、前記特徴量データに対するまばたき波形種類を識別することが可能である。 If it is such a structure, it is possible to measure the electrooculogram (EOG) waveform at the time of the subject's blink by the blinking electrooculogram waveform measuring means, and the blinking electrooculogram is obtained by the feature amount extracting means. Feature quantity data can be extracted from electrooculogram (EOG) waveform data, which is electrooculogram (EOG) waveform data measured by the waveform measurement means, and the feature quantity is extracted by the blink type identification means. Based on the feature quantity data extracted by the means and the pattern model, it is possible to identify the type of blink waveform for the feature quantity data.
更に、まばたき波形種類出現頻度情報生成手段によって、所定期間において撮影された前記対象者のまばたき映像に対する前記まばたき種類識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記まばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成することが可能であり、覚醒状態判断手段によって、前記まばたき波形種類出現頻度情報生成手段で生成した出現頻度情報に基づき、前記対象者の覚醒状態を判断することが可能である。 Further, an electrooculogram corresponding to the blinking image in the predetermined period based on the identification result of the blink type identification unit with respect to the blink image of the subject captured in the predetermined period by the blinking waveform type appearance frequency information generation unit ( EOG) It is possible to generate the appearance frequency information indicating the temporal change in the appearance frequency for each type of waveform, and based on the appearance frequency information generated by the blinking waveform type appearance frequency information generating means by the awake state determination means. It is possible to determine the awakening state of the subject.
従って、出現頻度情報から、対象者の特定種類のまばたきの発生頻度、特定種類のまばたきの群発などの所定時間内における特定種類のまばたきの発生頻度の変化が解るので、予め実験等を行って、例えば、出現頻度の時間的変化と、覚醒時から居眠りへと移行するまでの様々な覚醒水準(状態)との関係を調べておくことにより、出現頻度情報から、対象者の様々な覚醒水準(状態)を判断することができるという効果が得られる。
つまり、生理学の見地において覚醒状態の判定に有効であるとされている、特定種類のまばたきの発生頻度、特定種類のまばたきの群発などの所定時間内における特定種類のまばたきの発生頻度の変化に基づいて、高精度の覚醒状態の判定を行うことが可能である。
Therefore, from the appearance frequency information, since the change in the occurrence frequency of the specific type of blink within a predetermined time such as the occurrence frequency of the specific type of the subject's blink, the swarm of the specific type of blink, etc., an experiment is performed in advance, For example, by investigating the relationship between temporal changes in appearance frequency and various arousal levels (states) from the time of awakening to the transition to dozing, various frequency of arousal ( The effect that the state) can be determined is obtained.
In other words, based on changes in the frequency of occurrence of specific types of blinks within a predetermined period of time, such as the frequency of occurrence of specific types of blinks and swarms of specific types of blinks, which are effective in determining the state of wakefulness in terms of physiology. Thus, it is possible to determine the arousal state with high accuracy.
また、上記目的を達成するために、請求項16記載の覚醒状態判断装置は、
対象者のまばたき時の少なくとも片眼全体の動画像を含むまばたき映像を撮影するまばたき映像撮影手段と、
前記まばたき映像のデータであるまばたき映像データから抽出される特徴量データを入力とし、当該特徴量データに対応するまばたき波形種類の識別データを出力とするパターンモデルと、
前記まばたき映像撮影手段で撮影したまばたき映像のデータであるまばたき映像データから特徴量データを抽出する特徴量抽出手段と、
前記特徴量抽出手段で抽出した特徴量データと、前記パターンモデルとに基づき、前記特徴量データに対するまばたき波形種類を識別するまばたき種類識別手段と、
所定期間において撮影された前記対象者のまばたき映像に対する前記まばたき種類識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記まばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成するまばたき波形種類出現頻度情報生成手段と、
前記まばたき波形種類出現頻度情報生成手段で生成した出現頻度情報に基づき、前記対象者の覚醒状態を判断する覚醒状態判断手段と、を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the wakefulness state determination device according to
Blinking image photographing means for photographing a blinking image including a moving image of at least one entire eye when the subject blinks;
A pattern model that receives feature data extracted from the blink video data that is the data of the blink video, and outputs identification data of the blink waveform type corresponding to the feature data;
Feature quantity extraction means for extracting feature quantity data from blink video data which is data of a blink video photographed by the blink video photography means;
A blink type identifying unit for identifying a blink waveform type for the feature amount data based on the feature amount data extracted by the feature amount extraction unit and the pattern model;
Based on the identification result of the blink type identification means for the blink image of the subject photographed in a predetermined period, the temporal frequency of appearance of each type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink image in the predetermined period Blinking waveform type appearance frequency information generating means for generating appearance frequency information indicating a change;
And awakening state determination means for determining the awakening state of the subject based on the appearance frequency information generated by the blinking waveform type appearance frequency information generation means.
このような構成であれば、まばたき映像撮影手段によって、対象者のまばたき時の少なくとも片眼全体の動画像を含むまばたき映像を撮影することが可能であり、特徴量抽出手段によって、前記まばたき映像撮影手段で撮影したまばたき映像のデータであるまばたき映像データから特徴量データを抽出することが可能であり、まばたき種類識別手段によって、前記特徴量抽出手段で抽出した特徴量データと、前記パターンモデルとに基づき、前記特徴量データに対するまばたき波形種類を識別することが可能である。 With such a configuration, it is possible to photograph a blinking image including a moving image of at least one whole eye when the subject blinks by the blinking image photographing unit, and the blinking image photographing by the feature amount extracting unit. It is possible to extract feature amount data from the blink video data that is the data of the blink image captured by the means, and the feature amount data extracted by the feature amount extraction means by the blink type identification means and the pattern model Based on this, it is possible to identify the blink waveform type for the feature data.
更に、まばたき波形種類出現頻度情報生成手段によって、所定期間において撮影された前記対象者のまばたき映像に対する前記まばたき種類識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記まばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成することが可能であり、覚醒状態判断手段によって、前記まばたき波形種類出現頻度情報生成手段で生成した出現頻度情報に基づき、前記対象者の覚醒状態を判断することが可能である。 Further, an electrooculogram corresponding to the blinking image in the predetermined period based on the identification result of the blink type identification unit with respect to the blink image of the subject captured in the predetermined period by the blinking waveform type appearance frequency information generation unit ( EOG) It is possible to generate the appearance frequency information indicating the temporal change in the appearance frequency for each type of waveform, and based on the appearance frequency information generated by the blinking waveform type appearance frequency information generating means by the awake state determination means. It is possible to determine the awakening state of the subject.
従って、出現頻度情報から、対象者の特定種類のまばたきの発生頻度、特定種類のまばたきの群発などの所定時間内における特定種類のまばたきの発生頻度の変化が解るので、予め実験等を行って、例えば、前記出現頻度の時間的変化と、覚醒時から居眠りへと移行するまでの様々な覚醒水準(状態)との関係を得ておくことにより、出現頻度情報から、対象者の様々な覚醒水準(状態)を判断することができるという効果が得られる。つまり、生理学の見地において覚醒状態の判定に有効であるとされている、特定種類のまばたきの発生頻度、特定種類のまばたきの群発などの所定時間内における特定種類のまばたきの発生頻度の変化に基づいて、高精度の覚醒状態の判定を行うことが可能である。 Therefore, from the appearance frequency information, since the change in the occurrence frequency of the specific type of blink within a predetermined time such as the occurrence frequency of the specific type of the subject's blink, the swarm of the specific type of blink, etc., an experiment or the like is performed in advance. For example, by obtaining the relationship between the temporal change in the appearance frequency and various wakefulness levels (states) from the time of awakening to the transition to doze, various wakefulness levels of the subject can be obtained from the appearance frequency information. The effect that (state) can be determined is obtained. In other words, based on changes in the frequency of occurrence of specific types of blinks within a predetermined period of time, such as the frequency of occurrence of specific types of blinks and swarms of specific types of blinks, which are effective in determining the state of wakefulness in terms of physiology. Thus, it is possible to determine the arousal state with high accuracy.
また、まばたき映像データを撮影するだけで、対象者のまばたき(眼電図(EOG)波形)の種類を識別することができるので、まばたきの眼電図(EOG)波形を直接測定する場合と比べて、対象者に電極等の測定部材を装着させずに、簡易にまばたき波形の識別を行うことが可能である。 In addition, it is possible to identify the type of the subject's blink (electrocardiogram (EOG) waveform) simply by shooting the blink video data. Compared to the case of directly measuring the blinking electrooculogram (EOG) waveform Thus, it is possible to easily identify the blink waveform without attaching a measurement member such as an electrode to the subject.
また、上記目的を達成するために、請求項17記載の警告装置は、
請求項12又は請求項13記載の覚醒状態判定装置と、
前記覚醒状態判定装置における前記覚醒状態の判定結果に基づき、前記対象者に警告を与える警告手段と、を備えることを特徴としている。
このような構成であれば、警告手段によって、前記覚醒状態判定装置における前記覚醒状態の判定結果に基づき、前記対象者に警告を与えることが可能である。
In order to achieve the above object, a warning device according to
Awake state determination device according to claim 12 or
Warning means for giving a warning to the subject based on the determination result of the awake state in the awake state determination device.
If it is such a structure, it is possible to give a warning to the said subject based on the determination result of the arousal state in the said arousal state determination apparatus by a warning means.
従って、例えば、自動車内のドライバの所定期間ごとの出現頻度情報をリアルタイムに生成することによって、この出現頻度情報から、例えば、完全に居眠りの状態になる前の居眠り状態に移行中のドライバの覚醒水準(状態)等を判定することができるので、眠りに落ちそうな状態の対象者に対して、警告音や光の点滅などによる警告を与えることによって、未然に事故を防ぐことができるという効果が得られる。
ここで、上記警告は、ブザー等の警報音、警告音声メッセージ等の音によるもの、光の点灯、点滅等による視覚的な警告、対象者に振動や衝撃などの与える警告などがある。また、これらを任意に組み合わせた警告を対象者に与えるようにしても良い。
Therefore, for example, by generating in real time the appearance frequency information for a predetermined period of the driver in the car, from the appearance frequency information, for example, the awakening of the driver who is transitioning to the dozing state before becoming completely dozing Since the level (state) can be determined, it is possible to prevent accidents by giving warnings such as warning sounds and flashing lights to subjects who are likely to fall asleep. Is obtained.
Here, the warning includes a warning sound such as a buzzer, a sound such as a warning voice message, a visual warning caused by lighting, flashing, etc., and a warning giving vibration or shock to the subject. Moreover, you may make it give a warning to the subject which combined these arbitrarily.
〔第1の実施の形態〕
以下、本発明の第1の実施の形態を図面に基づき説明する。図1〜図10は、本発明に係るまばたきデータ種別装置、まばたきデータ種別プログラム及びまばたきデータ種別方法、並びにパターンモデル生成装置、パターンモデル生成プログラム及びパターンモデル生成方法の実施の形態を示す図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 10 are diagrams showing an embodiment of a blink data classification device, a blink data classification program and a blink data classification method, a pattern model generation device, a pattern model generation program, and a pattern model generation method according to the present invention. .
まず、本発明に係るパターンモデル生成装置の構成を図1に基づき説明する。図1は、本発明に係るパターンモデル生成装置100の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、パターンモデル生成装置100は、まばたきの眼電図(EOG)波形のデータ(以下、眼電図(EOG)波形データと称す)を記憶するまばたき波形データ記憶部10と、まばたきの眼電図(EOG)波形の測定時に同時に撮影したまばたきの映像データ(以下、まばたき映像データと称す)を記憶するまばたき映像データ記憶部11と、まばたき波形データからパラメータを抽出するパラメータ抽出部12と、まばたき映像データから特徴量データを抽出する特徴量データ抽出部13と、パラメータ抽出部12で抽出したパラメータ及び特徴量データ抽出部13で抽出した特徴量データを対応付けて記憶する種別対象データ記憶部14とを含んだ構成となっている。
First, the configuration of the pattern model generation apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pattern
As shown in FIG. 1, the pattern
まばたき波形データ記憶部10は、複数被験者に対して測定した、複数種類のまばたきの眼電図(EOG)波形データを、後述する記憶装置70の所定領域に記憶するようになっている。具体的には、例えば、被験者の左眼又は右眼の少なくとも一方のまばたきの眼電図(EOG)波形データを記憶する。
まばたき映像データ記憶部11は、まばたき波形データ記憶部10に記憶された左眼又は右眼の少なくとも一方のまばたきの眼電図(EOG)波形データに対応するまばたき映像データを、後述する記憶装置70の所定領域に記憶するようになっている。ここで、まばたき映像データは、眼電図(EOG)波形の測定時に同時に撮影したまばたきの映像データであり、被験者のまばたき時の左眼又は右眼の少なくとも一方を含む動画像データで構成されている。また、眼電図(EOG)波形データ及びまばたき映像データは識別情報によってそれぞれが対応付けされており、これによって、眼電図(EOG)波形データ及びまばたき波形データのいずれか一方から他方を知ることが可能となっている。
The blink waveform
The blink video
パラメータ抽出部12は、まばたき波形データ記憶部10によって記憶された眼電図(EOG)波形データから、単位の異なる複数種類のパラメータを抽出するようになっている。
本実施の形態においては、眼電図(EOG)波形のピーク高の距離データ、まばたきの開始からピーク高に至るまでの時間データ、ピーク高からまばたきの終了に至るまでの時間データの3つのパラメータを抽出する。
特徴量データ抽出部13は、まばたき映像データ記憶部11によって記憶されたまばたき映像データから、特徴量データを抽出するようになっている。
本実施の形態においては、まばたき映像データの各フレーム毎に、所定領域の各ラインごとの輝度合計を算出し、各まばたき映像データの輝度合計のデータを特徴量データとする。
The
In the present embodiment, three parameters are distance data of the peak height of the electrooculogram (EOG) waveform, time data from the start of blinking to the peak height, and time data from the peak height to the end of blinking. To extract.
The feature amount
In the present embodiment, for each frame of the blink video data, the total luminance for each line in the predetermined area is calculated, and the luminance total data of each blink video data is used as the feature amount data.
種別対象データ記憶部14は、眼電図(EOG)波形データ及びまばたき映像データに付与された識別情報に基づき、パラメータ抽出部12で抽出された各眼電図(EOG)波形データごとの3つのパラメータと、特徴量データ抽出部13で抽出された各まばたき映像データごとの特徴量データとを対応付けて、後述する記憶装置70の所定領域に記憶するようになっている。
The classification target
パターンモデル生成装置100は、更に、種別対象データ記憶部14に記憶されたパラメータを正規化するパラメータ正規化部15と、パラメータ正規化部15で正規化されたパラメータを種別するパラメータ種別部16と、パラメータ種別部16の種別結果に基づき、種別対象データ記憶部14によって記憶されたパラメータ及び特徴量データにまばたきの種類を識別する識別情報を自動的に付与する識別情報付与部17と、識別情報付与部17で識別情報の付与されたパラメータ及び特徴量データを学習データとして記憶する学習データ記憶部18とを含んだ構成となっている。
The pattern
パラメータ正規化部15は、単位の異なる複数種類のパラメータを、所定の正規化手法を用いて正規化するようになっている。本実施の形態においては、公知のZスコア法を用いて正規化する。
パラメータ種別部16は、パラメータ正規化部15で正規化後のパラメータ(以下、正規化パラメータと称す)を、所定のクラスタリング手法を用いて種別するようになっている。本実施の形態においては、階層的クラスタリング手法の1つである公知のウォード法、及び分割最適化クラスタリング手法の1つである公知のk−平均法のいずれか指定された方のクラスタリング手法を用いて正規化パラメータをクラスタリングする。本実施の形態においては、このクラスタリング結果を種別結果とし、各正規化パラメータの属するクラスの情報を各正規化パラメータに付与し、これを種別結果とする。
The
The
識別情報付与部17は、パラメータ種別部16の種別結果に基づき、種別後の各正規化パラメータの属するクラスをそれぞれまばたきの種類の識別情報とし、この識別情報を、各種別後の正規化パラメータに対応する正規化前のパラメータと、このパラメータに対応する特徴量データとに対して自動的に付与するようになっている。
学習データ記憶部18は、識別情報付与部17で識別情報の付与された、パラメータ及び特徴量データを学習データとして、後述する記憶装置70の所定領域に記憶するようになっている。
パターンモデル生成装置100は、更に、学習データ記憶部18に記憶された学習データを用いて統計モデルを学習する統計モデル学習部19と、学習後の統計モデルからなるパターンモデルを記憶するパターンモデル記憶部20とを含んだ構成となっている。
Based on the classification result of the
The learning
The pattern
統計モデル学習部19は、まばたき波形用パターンモデルの生成指示に応じて、学習データ記憶部18に記憶されたパラメータを学習データとして統計モデルを学習し、まばたき波形用パターンモデルを生成するようになっている。更に、まばたき映像用パターンモデルの生成指示に応じて、学習データ記憶部18に記憶された特徴量データを学習データとして統計モデルを学習し、まばたき映像用パターンモデルを生成するようになっている。なお、本実施の形態においては、統計モデルとしてHMM(Hidden Markov Model)を用いることとする。
パターンモデル記憶部20は、統計モデル学習部19において生成された、まばたき波形用パターンモデル及びまばたき映像用パターンモデルを、後述する記憶装置70の所定領域に記憶するようになっている。
The statistical
The pattern
更に、パターンモデル生成装置100は、上記各部の制御をソフトウェア上で実現するためのコンピュータシステムを備えており、そのハードウェア構成は、図2に示すように、各種制御や演算処理を担う中央演算処理装置であるCPU(Central Processing Unit)60と、主記憶装置(Main Storage)を構成するRAM(Random Access Memory)62と、読み出し専用の記憶装置であるROM(Read Only Memory)64との間をPCI(Peripheral Component Interconnect)バスやISA(Industrial Standard Architecture)バス等からなる各種内外バス68で接続すると共に、このバス68に入出力インターフェース(I/F)66を介して、HDD(Hard Disk Drive)などの内部又は外部記憶装置(Secondary Storage)70や、印刷手段やCRT、LCDモニター等の出力装置72、操作パネルやマウス、キーボード、スキャナなどの入力装置74、及び図示しない外部装置などと通信するためのネットワークLなどを接続したものである。
Furthermore, the pattern
そして、電源を投入すると、ROM64等に記憶されたBIOS等のシステムプログラムが、ROM64に予め記憶された各種専用のコンピュータプログラム、あるいは、CD−ROMやDVD−ROM、フレキシブルディスク(FD)などの記憶媒体を介して、又はインターネットなどの通信ネットワークLを介して記憶装置70にインストールされた各種専用のコンピュータプログラムを同じくRAM62にロードし、そのRAM62にロードされたプログラムに記述された命令に従ってCPU60が各種リソースを駆使して所定の制御及び演算処理を行うことで前述したような各手段の各機能をソフトウェア上で実現できるようになっている。
When the power is turned on, a system program such as BIOS stored in the
次に、図3に基づき、このような構成をしたパターンモデル生成装置100における、まばたき波形データからのパラメータの抽出処理及びまばたき映像データからの特徴量データの抽出処理の流れを説明する。ここで、図3は、まばたき波形データからのパラメータの抽出処理及びまばたき映像データからの特徴量データの抽出処理を示すフローチャートである。
まばたき波形データからのパラメータの抽出処理及びまばたき映像データからの特徴量データの抽出処理は、図3のフローチャートに示すように、まずステップS100に移行し、パラメータ抽出部12において、入力装置74等を介したユーザからの抽出指示があったか否かを判定し、抽出指示があったと判定された場合(Yes)は、ステップS102に移行し、そうでない場合(No)は、抽出指示があるまで待機する。
Next, the flow of the parameter extraction process from the blink waveform data and the feature data extraction process from the blink video data in the pattern
The parameter extraction process from the blink waveform data and the feature value data extraction process from the blink video data are first shifted to step S100 as shown in the flowchart of FIG. It is determined whether or not there is an extraction instruction from the user, and if it is determined that there is an extraction instruction (Yes), the process proceeds to step S102, and if not (No), the process waits until there is an extraction instruction. .
ステップS102に移行した場合は、パラメータ抽出部12において、まばたき波形データ記憶部10を介して記憶装置70からまばたき波形データを取得してステップS104に移行する。
ステップS104では、パラメータ抽出部12において、ステップS102で取得したまばたき波形データから、単位の異なる複数種類のパラメータを抽出し、当該抽出したパラメータを種別対象データ記憶部14に出力してステップS106に移行する。
When the process proceeds to step S102, the
In step S104, the
ステップS106では、パラメータ抽出部12において、ステップS102で取得したまばたき波形データに対応するまばたき映像データがあるか否かを判定し、あると判定された場合(Yes)は、特徴量データ抽出部13に抽出指示を与えてステップS108に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS116に移行する。
ステップS108に移行した場合は、特徴量データ抽出部13において、まばたき映像データ記憶部11を介して記憶装置70からまばたき映像データを取得してステップS110に移行する。
In step S106, the
When the process proceeds to step S108, the feature amount
ステップS110では、特徴量データ抽出部13において、ステップS108で取得したまばたき映像データから、特徴量データを抽出し、当該抽出した特徴量データを種別対象データ記憶部14に出力してステップS112に移行する。
ステップS112では、種別対象データ記憶部14において、パラメータ抽出部12から入力されたパラメータと、特徴量データ抽出部13から入力された特徴量データとを対応付けて記憶装置70の所定領域に記憶してステップS114に移行する。
In step S110, the feature amount
In step S112, in the classification target
ステップS114では、パラメータ抽出部12において、ステップS102で取得したまばたき波形データに対し、パラメータ抽出処理及び特徴量データ抽出処理が全て終了したか否かを判定し、終了したと判定された場合(Yes)は、抽出処理を終了し、そうでない場合(No)は、ステップS104に移行する。
一方、ステップS106において、まばたき波形データに対応するまばたき映像データがなくステップS116に移行した場合は、種別対象データ記憶部14において、パラメータ抽出部12から入力されたパラメータを記憶装置70の所定領域に記憶してステップS114に移行する。
In step S114, the
On the other hand, if there is no blink video data corresponding to the blink waveform data in step S106 and the process proceeds to step S116, the parameter input from the
次に、図4に基づき、パターンモデル生成装置100における、学習データ生成処理の流れを説明する。ここで、パターンモデル生成装置100における、図4は、学習データ生成処理を示すフローチャートである。
学習データ生成処理は、図4のフローチャートに示すように、まずステップS200に移行し、入力装置74等を介したユーザからの学習データの生成指示があったか否かを判定し、生成指示があったと判定された場合(Yes)は、ステップS202に移行し、そうでない場合(No)は、抽出指示があるまで待機する。
Next, the flow of learning data generation processing in the pattern
In the learning data generation process, as shown in the flowchart of FIG. 4, first, the process proceeds to step S200, where it is determined whether there is an instruction to generate learning data from the user via the
ステップS202に移行した場合は、パラメータ正規化部15において、種別対象データ記憶部14からパラメータを取得してステップS204に移行する。
ステップS204では、パラメータ正規化部15において、ステップS202で取得したパラメータを正規化してステップS206に移行する。
ステップS206では、パラメータ種別部16において、ステップS204において正規化されたパラメータを、所定のクラスタリング手法を用いて種別してステップS208に移行する。
When the process proceeds to step S202, the
In step S204, the
In step S206, the
ステップS208では、識別情報付与部17において、ステップS206で種別された、各正規化パラメータに対応するパラメータ及び特徴量データを、種別対象データ記憶部14から取得してステップS210に移行する。
ステップS210では、識別情報付与部17において、ステップS206の種別結果に基づき、ステップS208で取得したパラメータ及び特徴量データに識別情報を付与してステップS212に移行する。
In step S208, the identification
In step S210, the identification
ステップS212では、識別情報付与部17において、学習データ記憶部18を介して記憶装置70の所定領域に、ステップS210で識別情報の付与されたパラメータ及び特徴量データを学習データとして記憶して処理を終了する。ここで、識別情報は、クラスタリングによって分割された各クラス(まばたき種類)の情報である。
次に、図5に基づき、パターンモデル生成装置100における、パターンモデル生成処理の流れを説明する。ここで、図5は、パターンモデル生成装置100における、パターンモデル生成処理を示すフローチャートである。
In step S212, the identification
Next, the flow of pattern model generation processing in the pattern
パターンモデル生成処理は、図5のフローチャートに示すように、まずステップS300に移行し、統計モデル学習部19において、入力装置74等を介したユーザからのまばたき波形用パターンモデルの生成指示があったか否かを判定し、生成指示があったと判定された場合(Yes)は、ステップS302に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS308に移行する。
As shown in the flowchart of FIG. 5, the pattern model generation process first proceeds to step S300, and whether or not the statistical
ステップS302に移行した場合は、統計モデル学習部19において、学習データ記憶部18から、識別情報の付与されたパラメータを取得してステップS304に移行する。
ステップS304では、統計モデル学習部19において、ステップS302で取得したパラメータを学習データとして統計モデルを学習させてまばたき波形用パターンモデルを生成しステップS306に移行する。
When the process proceeds to step S302, the statistical
In step S304, the statistical
ステップS306では、統計モデル学習部19において、パターンモデル記憶部20を介して記憶装置70の所定領域に、ステップS304又はステップS312で生成したパターンモデルを記憶して処理を終了する。
一方、ステップS300において、まばたき波形用パターンモデルの生成指示ではなくステップS308に移行した場合は、統計モデル学習部19において、まばたき映像用パターンモデルの生成指示があったか否かを判定し、生成指示があったと判定された場合(Yes)は、ステップS310に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS300に移行する。
In step S306, the statistical
On the other hand, when the process proceeds to step S308 instead of the blink waveform pattern model generation instruction in step S300, the statistical
ステップS310に移行した場合は、統計モデル学習部19において、学習データ記憶部18から、識別情報の付与された特徴量データを取得してステップS312に移行する。
ステップS312では、統計モデル学習部19において、ステップS310で取得した特徴量データを学習データとして統計モデルを学習させてまばたき映像用パターンモデルを生成しステップS306に移行する。
When the process proceeds to step S310, the statistical
In step S312, the statistical
次に、図6〜図10に基づき、本実施の形態の動作を説明する。
ここで、図6は、まばたき波形データから抽出するパラメータの説明図である。また、図7(a)及び(b)は、まばたき映像データから抽出する特徴量データの説明図である。また、図8は、3種類のパラメータを用いて本発明の手法によって種別された、ある一人の被験者に対するまばたき波形を示す図であり、図9は、2種類のパラメータを用いて本発明の手法によって種別された、ある一人の被験者に対するまばたき波形を示す図である。また、図10(a)〜(c)は、ある一人の被験者に対するZスコアのレーダーチャートである。また、図18は、HMMの一例を示す図である。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
Here, FIG. 6 is an explanatory diagram of parameters extracted from the blink waveform data. FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams of feature amount data extracted from the blink video data. FIG. 8 is a diagram showing a blink waveform for one subject classified by the method of the present invention using three types of parameters, and FIG. 9 is a method of the present invention using two types of parameters. It is a figure which shows the blink waveform with respect to a certain test subject classified according to. FIGS. 10A to 10C are radar charts of Z scores for one subject. FIG. 18 is a diagram illustrating an example of the HMM.
パターンモデル生成装置100において、上述したパラメータ及び特徴量データの抽出処理、学習データの生成処理及びパターンモデルの生成処理を行うにあたって、まず、複数被験者の複数種類のまばたきの眼電図(EOG)波形データ(まばたき波形データ)と、当該まばたき波形データを測定時のまばたき映像データとを事前に用意する必要がある。
In the pattern
本実施の形態においては、事前に、健常な男女複数名を含む被験者のまばたきの眼電図(EOG)波形の測定及びまばたき映像データの撮影を行い、まばたき波形データ及びまばたき映像データを収集することとする。具体的に、被験者の眠気の度合いに応じて、30分〜1時間程度を1回として、まばたきの眼電図(EOG)波形の測定を断続的に複数回行うと同時に、まばたき映像データの撮影を行い、測定時間内に行われるまばたきのまばたき波形データ及びまばたき映像データを取得する。 In this embodiment, the measurement of blinking electrooculogram (EOG) waveforms of subjects including multiple healthy men and women and photographing of blinking image data are performed in advance, and blinking waveform data and blinking image data are collected. And Specifically, depending on the degree of sleepiness of the subject, the measurement of blinking electrooculogram (EOG) waveform is intermittently performed several times, with 30 minutes to 1 hour being taken once, and at the same time, shooting of blinking video data The blink waveform data and blink video data for the blink performed within the measurement time are acquired.
また、眼電図(EOG)波形(EOG波形)としては、被験者の右眼瞼の上下に電極を装着して、生体計測用交流アンプ(BIOPAC,時定数3.2[sec],GAIN5000倍,35[Hz]カットオフローパスフィルタ)を用いて、垂直EOG波形を計測した。そして、この垂直EOG波形から、まばたき部分を検出する。まばたき部分の検出方法は、公知の手法(湯瀬裕昭、田多英興:瞬目の自動検出と瞬目波形解析,人間工学,vol30,No5,p.331-337(1994))と同様に、EOG波形の微分値(1次差分)を利用し、この微分値が予め設定した開始閾値を超えた時点をまばたきの開始点とし、同様に前記微分値が予め設定した終了閾値を超えた時点をまばたきの終了点として、開始点から終了点までの波形をまばたき波形として検出する。 In addition, as an electrooculogram (EOG) waveform (EOG waveform), electrodes are mounted on the upper and lower sides of the subject's right eyelid, and an AC amplifier for biometric measurement (BIOPAC, time constant 3.2 [sec], GAIN 5000 times, 35 A vertical EOG waveform was measured using a [Hz] cutoff low-pass filter. Then, a blinking portion is detected from the vertical EOG waveform. The blinking detection method is the same as the known method (Hiroaki Yuse, Hideko Tada: Automatic blink detection and blink waveform analysis, ergonomics, vol30, No5, p.331-337 (1994)). Using the differential value (primary difference) of the waveform, the time when this differential value exceeds the preset start threshold is used as the start point for blinking, and the time when the differential value exceeds the preset end threshold is also used for blinking. As an end point, a waveform from the start point to the end point is detected as a blink waveform.
また、本実施の形態において、まばたき映像データの撮影は、自動車内のインナーミラーに内蔵したカメラでの撮影を想定し、赤外LED照射装置とCCD(charge coupled device)カメラとを組み合わせたカメラを用いて行った。そして、このカメラによって、被験者の顔画像を撮影し、この顔画像から、公知のSVM(Support Vector Machine)を用いて右眼部分の画像を検出し、まばたき映像データを得るようにした。なお、SVMについては、URL「http://www.neurosci.aist.go.jp/~kurita/lecture/svm/svm.html」のWebページに掲載された「サポートベクターマシン入門 栗田 多喜夫」に詳述されている(2006年5月12日現在)。 In the present embodiment, the blinking video data is shot with a camera that combines an infrared LED irradiation device and a CCD (charge coupled device) camera, assuming shooting with a camera built in an inner mirror in an automobile. Used. Then, a face image of the subject was photographed by this camera, and an image of the right eye part was detected from the face image using a known SVM (Support Vector Machine) to obtain blink image data. For more information on SVM, please refer to “Introduction to Support Vector Machine Takio Kurita” on the web page of URL “http://www.neurosci.aist.go.jp/~kuita/lecture/svm/svm.html”. (As of May 12, 2006).
上記のようにして収集されたまばたき波形データ及びまばたき映像データは、それぞれ、まばたき波形データ記憶部10及びまばたき映像データ記憶部11に、各まばたきと各まばたきに対応するまばたき映像データとの組み合わせが解るように組み合わせ情報を付与されて記憶される。なお、まばたき波形データに付与される組み合わせ情報から、まばたき波形データに対応するまばたき映像データの有無を判断できるようになっている。
The blink waveform data and the blink video data collected as described above are each associated with the blink waveform
まず、図6及び図7に基づき、パターンモデル生成装置100における、パラメータ及び特徴量データの抽出処理の動作を説明する。
パターンモデル生成装置100は、まばたき波形データ及びまばたき映像データが用意された状態において、入力装置74等を介した、ユーザからの抽出指示が与えられると(ステップS100)、パラメータ抽出部12において、まばたき波形データ記憶部10を介して、記憶装置70からまばたき波形データを取得する(ステップS102)。本実施の形態において、まばたき波形データの取得は、記憶された全てのデータ又は新規のデータなどを自動で取得するか、ユーザに指示されたものを取得するかを選択できるようになっている。
First, based on FIG.6 and FIG.7, operation | movement of the extraction process of a parameter and feature-value data in the pattern
When the pattern
そして、まばたき波形データが取得されると、当該取得したまばたき波形データから波形のピーク点の高さ(距離)データ、まばたきの開始点からピーク点までの時間データ、ピーク点からまばたきの終了点までの時間データの3つのパラメータを抽出する(ステップS104)。例えば、まばたき波形データが、図6に示すような波形を示すものであった場合に、ピーク点の高さx1を、まばたきの開始点のレベル(電圧又は電流)と、波形のピーク点のレベルとの差分値とする。図6の例では、波形のピークが「x1[mm]」となり、まばたきの開始点からピーク点までの時間x2(以下、立ち上がり時間x2)が28[ms]となり、ピーク点からまばたきの終了点までの時間x3(立ち下り時間x3)が52[ms]となる。本実施の形態においては、ピーク点の高さ(距離)データx1は、測定した値をそのまま用い、立ち上がり及び立ち下がり時間データx2及びx3は、対数変換したものを用いる。これらx1、x2及びx3の3つのパラメータを、上記取得したまばたき波形データから順次抽出する。また、まばたき波形データからパラメータを抽出するごとに、前述した組み合わせ情報に基づき、まばたき波形データに対応するまばたき映像データの有無を判断し(ステップS106)、対応するまばたき映像データがある場合は(ステップS106の「Yes」の分岐)、特徴量データ抽出部13に抽出指示を与える。
When the blink waveform data is acquired, the height (distance) data of the peak point of the waveform from the acquired blink waveform data, the time data from the start point of the blink to the peak point, and from the peak point to the end point of the blink Three parameters of the time data are extracted (step S104). For example, if the blink waveform data shows a waveform as shown in FIG. 6, the peak point height x1 is determined by the blinking start point level (voltage or current) and the waveform peak point level. And the difference value. In the example of FIG. 6, the peak of the waveform is “x1 [mm]”, the time x2 from the blink start point to the peak point (hereinafter, rise time x2) is 28 [ms], and the blink end point from the peak point. Time x3 (fall time x3) until is 52 [ms]. In the present embodiment, the peak point height (distance) data x1 uses the measured value as it is, and the rise and fall time data x2 and x3 are logarithmically transformed. These three parameters x1, x2, and x3 are sequentially extracted from the acquired blink waveform data. In addition, each time a parameter is extracted from the blink waveform data, the presence / absence of blink video data corresponding to the blink waveform data is determined based on the combination information described above (step S106), and if there is corresponding blink video data (step S106). (“Yes” branch in S106), an extraction instruction is given to the feature
特徴量データ抽出部13は、パラメータ抽出部12からの抽出指示に応じて、まばたき映像データ記憶部11を介して記憶装置70から、上記パラメータを抽出したまばたき波形データに対応するまばたき映像データを取得する(ステップS108)。
そして、まばたき映像データが取得されると、当該取得したまばたき映像データから特徴量データを抽出する(ステップS110)。具体的には、図7(a)に示すように、まばたき映像データを構成するまばたき画像データにおける眼球部分を中央に横11画素×縦30画素の抽出領域画像を切り出し、この切り出した抽出領域画像を構成する各ライン(11画素)の輝度合計値を算出し、例えば、図7(b)に示すような特性を示す、抽出領域画像の30ライン分の各ラインごとの輝度合計値のデータを生成する。本実施の形態においては、この輝度合計値のデータを、1回のまばたきに対応するまばたき映像データを構成する全まばたき画像データに対して生成したものが、各まばたき映像データに対する特徴量データとなる。なお、まばたき映像データを構成するまばたき画像データの数は、撮影手段の性能やまばたきの種類などによって変わってくる(通常のCCDカメラを用いた場合は、例えば、1回のまばたきに対して8〜11画像くらいとなる)。
In response to an extraction instruction from the
When the blink video data is acquired, feature amount data is extracted from the acquired blink video data (step S110). Specifically, as shown in FIG. 7A, an extraction area image of 11 pixels wide × 30 pixels high is cut out with the eyeball portion in the blink image data constituting the blink video data as the center, and the extracted extraction area image is cut out. The luminance total value of each line (11 pixels) constituting the image is calculated. For example, the luminance total value data for each line for 30 lines of the extraction region image showing the characteristics as shown in FIG. Generate. In the present embodiment, the data of the luminance total value generated for all the blink image data constituting the blink video data corresponding to one blink is the feature amount data for each blink video data. . Note that the number of blinking image data constituting the blinking image data varies depending on the performance of the photographing means, the kind of blinking, and the like (for example, when a normal CCD camera is used, for example, 8 to It will be about 11 images).
上記抽出されたパラメータと、これに対応する上記抽出された特徴量データとは、種別対象データ記憶部14において、両者が対応付けられて記憶装置70の所定領域に記憶される(ステップS112)。
上記したパラメータの抽出処理及び特徴量データの抽出処理が、取得したまばたき波形データ及びこれらに対応するまばたき映像データに対して全て終了すると(ステップS114の「Yes」の分岐)、パターンモデル生成装置100は、抽出処理を終了する。
The extracted parameter and the extracted feature amount data corresponding to the extracted parameter are stored in a predetermined area of the
When the above-described parameter extraction processing and feature amount data extraction processing are all completed for the acquired blink waveform data and the corresponding blink video data (“Yes” branch of step S114), the pattern
次に、図8〜図10及び図18に基づき、パターンモデル生成装置100における、学習データ生成処理の動作を説明する。
パターンモデル生成装置100は、種別対象データ記憶部14によって、記憶装置70の所定領域に、パラメータ及び特徴量データが記憶された状態において、入力装置74等を介した、ユーザからの学習データの生成指示が与えられると(ステップS200)、パラメータ正規化部15において、種別対象データ記憶部14を介して記憶装置70からパラメータ(以下、特徴パラメータと称す)を取得する(ステップS202)。
Next, the operation of the learning data generation process in the pattern
The pattern
特徴パラメータを取得すると、パラメータ正規化部15は、Zスコア法を用いて、上記x1〜x3の3種類のパラメータから構成される特徴パラメータを正規化する(ステップS204)。
Zスコア法による正規化は、上記x1〜x3の3種類の特徴パラメータを、それぞれの平均値が0、標準偏差が1になるように分布の加工をすることで行われる。具体的には、x1〜x3のそれぞれの特徴パラメータの中での平均値μを求める。また、同時にx1〜x3のそれぞれの特徴パラメータの中での標準分散σを求める。
ここで、x1〜x3のそれぞれにおいて各特徴パラメータをXとし、下式(1)に従って、特徴パラメータXをzに変換する。
When the feature parameter is acquired, the
Normalization by the Z score method is performed by processing the distribution of the three types of feature parameters x1 to x3 so that the average value is 0 and the standard deviation is 1. Specifically, an average value μ among the characteristic parameters x1 to x3 is obtained. At the same time, the standard variance σ among the characteristic parameters x1 to x3 is obtained.
Here, in each of x1 to x3, each feature parameter is X, and the feature parameter X is converted to z according to the following equation (1).
具体的な数値例を示すと、ある対象者のすべてのまばたき波形のx1〜x3のそれぞれの平均値が(2.2239、1.3542、1.5693)であり、x1〜x3のそれぞれの標準偏差が(0.7396、0.1000、0.0709)である場合、zは下式(2)のように算出される。 As a specific numerical example, the average value of all blink waveforms x1 to x3 of a subject is (2.2239, 1.3542, 1.5693), and the standard deviation of each of x1 to x3 is (0.7396, 0.1000). , 0.0709), z is calculated as in the following equation (2).
Zスコア法によるパラメータの正規化が終了すると、パラメータ種別部16において、正規化後のパラメータ(正規化パラメータ)を、所定のクラスタリング手法を用いてクラスタリング(種別)する(ステップS206)。ここでは、階層的クラスタリング手法の1つであるウォード法を用いて正規化パラメータを種別する方法と、分割最適化クラスタリング手法の1つであるk−平均法を用いて正規化パラメータを種別する方法とをそれぞれ説明する。
When the parameter normalization by the Z score method is completed, the
まず、階層的手法の1つであるウォード法を用いたクラスタリングによる正規化パラメータの種別方法について説明する。ここで、クラスタリングとはデータ間の距離を定義して似たもの同士をグループにまとめる手法であり、階層的手法はN個の対象からなるデータが与えられたとき、1個の対象だけを含むN個のクラスタがある初期状態から始めて、クラスタ間の距離を計算し最も距離の近い2つのクラスタを逐次的に併合する手法である。 First, the normalization parameter classification method by clustering using the Ward method, which is one of the hierarchical methods, will be described. Here, clustering is a method of defining similar distances between data and grouping together similar ones, and a hierarchical method includes only one target when data consisting of N targets is given. This is a method of starting from an initial state with N clusters, calculating the distance between the clusters, and sequentially merging the two clusters having the closest distance.
クラスタ間の距離としてクラスタの重心点までの距離の2乗の総和を最小化するウォード法による具体的な手順は、(1)初期設定として個々の要素をクラスタとする。(2)すべてのクラスタについてクラスタ重心点の距離の2乗を計算し、距離が最小のクラスタ対を探して結合する。(3)結合したクラスタと他のすべてのクラスタについての距離を再計算する。そして、本実施の形態においては、(2)と(3)とを繰り返し実行し、クラスタ総数が12になった時点で終了とする。 The specific procedure by the Ward method for minimizing the sum of the squares of the distances to the center of gravity of the clusters as the distance between clusters is as follows: (1) Each element is a cluster as an initial setting. (2) Calculate the square of the distance of the cluster barycentric point for all the clusters, and search for the cluster pair with the smallest distance and combine them. (3) Recalculate the distance for the combined cluster and all other clusters. In this embodiment, (2) and (3) are repeatedly executed, and the process is terminated when the total number of clusters reaches 12.
次に、分割最適法の1つであるk−平均法を用いたクラスタリングによる正規化パラメータの種別方法について説明する。ここで、分割最適化法はクラスタ数をあらかじめ指定し、各要素をN個のクラスタに類似度を基準として分割する手法である。k−平均法による具体的な手順は、(1)すべての要素からランダムに12個の要素を選び、それぞれのクラスタの代表とする。(2)その他の各要素を最も近いクラスタ中心に割り当てる。(3)各クラスタの重心を新しい中心として(2)を行なう。(4)各要素の割り当てが1つ前のステップと変化がなくなった時点で終了とする。 Next, a normalization parameter classification method by clustering using the k-means method, which is one of the divisional optimal methods, will be described. Here, the division optimization method is a method in which the number of clusters is designated in advance and each element is divided into N clusters based on similarity. The specific procedure by the k-means method is as follows: (1) Twelve elements are selected at random from all the elements and used as representatives of the respective clusters. (2) Assign each other element to the nearest cluster center. (3) Perform (2) with the center of gravity of each cluster as the new center. (4) The assignment of each element ends when there is no change from the previous step.
上記したように、クラスタ数を12(Class1〜Class12)に設定することによって、まばたき波形データの自動検出の際に混入した、眼球運動などによるまばたきとは考えにくい波形などを、まばたきとは別のクラスタとして分類し、排除することが可能となる。
上記種別処理によって、Class1〜Class12にそれぞれクラスタリングした、ある一人の被験者の正規化パラメータ(上記x1〜x3に対応)に対応する眼電図(EOG)波形は、図8に示すように、各Classに分類される。
As described above, by setting the number of clusters to 12 (
The electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the normalization parameters (corresponding to the above x1 to x3) of one subject clustered into Class1 to Class12 by the above type processing is shown in FIG. are categorized.
また、図10(a)〜(c)に示すZスコア(正規化パラメータ)のレーダーチャートは、ある一人の被験者の(図8の被験者と同様)、上記クラスタリングによってClass1〜Class12に分類された正規化パラメータにおける、Class1〜Class9の各Class毎の平均値を算出し、その算出結果を、覚醒状態ごとにプロットしたものである。なお、図10(a)が、標準的なまばたき・意識的ではっきりしたまばたきのプロット結果を示し、同図(b)が、覚醒低下時に増加するまばたきのプロット結果を示し、同図(c)が、速くて小さなまばたき・群発まばたきのプロット結果を示す。また、図10(a)〜(c)は、ある一人の被験者に対して実際に測定したまばたき波形から生成されたレーダーチャートである。
Also, the radar chart of Z scores (normalized parameters) shown in FIGS. 10 (a) to 10 (c) is a normal of one subject (similar to the subject in FIG. 8) classified into
本実施の形態においては、具体的に、Class1に属する正規化パラメータに対応するまばたき波形を、高覚醒時の標準的なまばたき波形とし、Class1〜Class12に分類された各正規化パラメータを更に覚醒状態ごとに分類した。
図10(a)〜(c)の例では、Class1の波形と他のClassの波形とを比較すると、Class2には、まばたきの持続時間(立ち上がり時間と、立ち下り時間の総和)はほぼ同等であるが、ピーク高のみが小さなまばたきが分類され、Class3には、まばたき持続時間が長く、ピーク高も大きなまばたきが分類される(図10(a)参照)。また、Class4には、まばたき持続時間はほぼ同等であるが、ピーク高がClass2よりも更に小さなまばたきが分類され、Class5には、立ち上がり時間が長く、ピーク高が小さなまばたきが分類される(図10(b)参照)。また、Class6及びClass7には、立ち上がり時間、立ち下がり時間ともに長く、且つピーク高の小さなまばたきが分類されるが、Class6には、特に立ち下がり時間の長いまばたきが分類され、Class7には、特に立ち上がり時間の長いまばたきが分類される(図10(b)参照)。また、Class8及びClass9には、まばたき持続時間、ピーク高がともにClass2よりも小さなまばたきが分類され、そのうち、立ち上がり時間が長く、立ち下がり時間の短いまばたきがClass9に分類される(図10(c)参照)。
In the present embodiment, specifically, the blink waveform corresponding to the normalization parameter belonging to
In the example of FIGS. 10A to 10C, when comparing the waveform of
以上より、Class1〜Class9は、実験から明らかになった被験者の覚醒水準と、その覚醒状態に応じて発生するまばたき種別の対応から、生理学的知見に基づいて以下のように分類される。
Class1:高覚醒時の標準的なまばたき
Class2:眠気によりまぶたが落ちてきて波高が少し小さくなったまばたき
Class3:眠気に対抗するために意図的なはっきりとした大きなまばたき
Class4:低覚醒状態で発生する波高が非常に小さくなったまばたき
Class5〜7:低覚醒状態時の持続時間の長いまばたき
Class8:低覚醒状態から一時的に瞬時覚醒する際のまばたき
Class9:群発まばたき
なお、図10(a)〜(c)のいずれにも分類されていないClass10〜Class12には、まばたき波形の検出時に誤検出されたもの、まばたき以外の眼球運動の影響を受けたもの、眼球運動かまばたきかの判断が難しいものなどが分類される。
As described above,
Class 1: Standard blinking during high awakening
Class 2: Blink when the eyelids fall due to sleepiness and the wave height is a little smaller
Class 3: Big blink intentionally intended to combat drowsiness
Class 4: Blink when the wave height generated in a low arousal state is very small
Class 5-7: blinking with long duration in low arousal state
Class 8: Blink when temporarily awakening from a low arousal state
Class 9: Group blinking In addition, in
また、図9は、ピーク高x1と、まばたき持続時間(x2+x3)の2つのパラメータを用い、これら2つのパラメータを、上記x1〜x3の3つのパラメータを用いた場合と同じ条件、同じ方法でClass1〜Class12にクラスタリングした場合の、まばたき波形の種別結果を示すものである。図8に示す、3つのパラメータを用いたクラスタリングによる種別結果と比較すると、2つのパラメータの場合には、まばたき時間全体の中でのピーク時間(上記x2、x3に対応する時間)が考慮されないため、特にClass5やClass9のクラスタリング結果において、本来ならばClass10〜Class12のまばたき波形以外のものに分類されるべき眼電図(EOG)波形の混入が見られ、まばたき種別のまとまりの悪さが生じている。つまり、3つのパラメータx1〜x3を用いてまばたき波形の種別を行うことで、より正確にまばたき波形(パラメータ)の種別を行うことが可能であり、覚醒水準(状態)に、より適応したまばたき波形の種別を行うことが可能である。例えば、図8に示すClass3に分類されるような、眠気に対抗するために対象者が行う意図的なはっきりとした大きなまばたきを、1つのまばたき種類として分類することが可能となる。
Further, FIG. 9 shows that two parameters of peak height x1 and blink duration (x2 + x3) are used, and these two parameters are classified into
上記のようにして正規化パラメータが種別され、且つ正規化パラメータの種別結果がパラメータ種別部16から識別情報付与部17に入力されると、識別情報付与部17において、種別対象データ記憶部14を介して、記憶装置70の所定領域に記憶された、正規化パラメータに対応する特徴パラメータ及び特徴量データを取得する(ステップS208)。
When the normalization parameter is classified as described above and the normalization parameter classification result is input from the
そして、入力された識別結果に基づき、前記取得した特徴パラメータ及び特徴量データに対して、まばたき種類(Class1〜Class12)を識別する識別情報を付与して学習データを生成する(ステップS210)。本実施の形態においては、例えば、Class1に属する正規化パラメータに対応する特徴パラメータ及びこの特徴パラメータに対応する特徴量データに対しては、これらのデータがClass1に属していることを識別可能な情報(識別ラベル)を付与する。
最終的に、識別情報の付与された特徴パラメータ及び特徴量データは、学習データとして、学習データ記憶部18を介して、記憶装置70の所定領域に記憶される(ステップS212)。
Based on the input identification result, learning information is generated by adding identification information for identifying the blink type (
Finally, the feature parameter and feature amount data to which the identification information is given are stored as learning data in a predetermined area of the
次に、パターンモデル生成装置100における、パターンモデル生成処理の動作を説明する。
パターンモデル生成装置100は、学習データ記憶部18によって、記憶装置70の所定領域に、学習データが記憶された状態において、入力装置74等を介した、ユーザからのまばたき波形用パターンモデルの生成指示又はまばたき映像用パターンモデルの生成指示が与えられると、統計モデル学習部19において、パターンモデルの生成処理を開始する。
Next, the operation of the pattern model generation process in the pattern
The pattern
統計モデル学習部19は、まばたき波形用パターンモデルの生成指示が与えられた場合(ステップS300の「Yes」の分岐)は、学習データ記憶部18を介して、記憶装置70から識別情報の付与された特徴パラメータを取得する(ステップS302)。そして、当該取得した特徴パラメータを学習データとして統計モデルを学習させて、特徴パラメータを入力とし、入力された特徴パラメータに対するまばたき種類(Class1〜Class12)の識別結果のデータを出力とするまばたき波形用パターンモデルを生成する(ステップS304)。本実施の形態においては、統計モデルとしてHMMを用いる。
The statistical
ここで、HMMは、時系列信号の確率モデルであり、複数の定常信号源の間を遷移することで、非定常な時系列信号をモデル化する。例えば、1回のまばたきの時間は、一定ではなく覚醒水準(状態)状況などによりまちまちであるため、それに応じた時間方向の特徴パラメータ数も変化する。従って、HMMの学習は、具体的に、図18に示すように、例えば、状態数3のHMMを決定し、上記取得した特徴パラメータから状態の遷移回数を計算し、この計算結果に基づいてある状態から次の状態への遷移確率と、ある状態での特徴パラメータの出力確率とを最尤推定することで行われる。そして、この学習によって得られた遷移確率及び出力確率を有するHMMが、まばたき波形用パターンモデルとなる。 Here, the HMM is a probabilistic model of a time series signal, and an unsteady time series signal is modeled by transitioning between a plurality of stationary signal sources. For example, since the time of one blink is not constant but varies depending on the state of awakening (state), the number of feature parameters in the time direction changes accordingly. Accordingly, the learning of the HMM is specifically based on the calculation result, for example, by determining an HMM with 3 states and calculating the number of state transitions from the acquired feature parameters as shown in FIG. This is done by maximum likelihood estimation of the transition probability from one state to the next state and the output probability of the feature parameter in a certain state. The HMM having the transition probability and the output probability obtained by this learning becomes the blink waveform pattern model.
一方、統計モデル学習部19は、まばたき映像用パターンモデルの生成指示が与えられた場合(ステップS308の「Yes」の分岐)は、学習データ記憶部18を介して、記憶装置70から識別情報の付与された特徴量データを取得する(ステップS310)。そして、当該取得した特徴量データを学習データとしてHMMを学習させて、特徴量データを入力とし、入力された特徴量データに対するまばたき種類(Class1〜Class12)の識別結果(尤度)のデータを出力とするまばたき映像用パターンモデルを生成する(ステップS312)。なお、HMMの学習方法は、まばたき波形用パターンモデルのときと同様となるので説明を省略する。
On the other hand, the statistical
上記のようにして生成された、まばたき波形用パターンモデル及びまばたき映像用パターンモデルは、パターンモデル記憶部20を介して、記憶装置70の所定領域に記憶される(ステップS306)。
以上、本実施の形態のパターンモデル生成装置100は、まばたきの眼電図(EOG)波形のピーク高(距離)x1、まばたきの開始からピーク高までの立ち上がり時間x2、ピーク高からまばたきの終了までの立ち下がり時間x3の3つのパラメータを正規化することで、単位(次元)の異なるパラメータが混在したクラスタリングを行うことが可能である。
The blink waveform pattern model and the blink video pattern model generated as described above are stored in a predetermined area of the
As described above, the pattern
また、x1〜x3の3つのパラメータを用いてまばたき種別を行うようにしたので、より正確且つ詳細に眼電図(EOG)波形を種別することが可能である。
また、種別結果に基づき、特徴パラメータ及び特徴量データに識別情報を自動的に付与して学習データを生成するようにしたので、人手をかけずに簡易に識別情報を付与して学習データを生成することが可能である。
また、上記正確且つ詳細に種別された種別結果に基づき、特徴パラメータ及び特徴量データに識別情報を付与して学習データを生成し、この学習データを用いてパターンモデルを生成するようにしたので、まばたき種類の識別結果のデータを精度良く出力できるパターンモデルを生成することが可能である。
In addition, since the blink type is performed using the three parameters x1 to x3, the electrooculogram (EOG) waveform can be classified more accurately and in detail.
In addition, based on the classification result, identification data is automatically assigned to feature parameters and feature quantity data to generate learning data, so that learning data can be generated simply by adding identification information without human intervention. Is possible.
In addition, based on the classification result classified accurately and in detail, the identification information is added to the feature parameter and the feature amount data to generate learning data, and the pattern model is generated using the learning data. It is possible to generate a pattern model that can output the blinking type identification result data with high accuracy.
上記第1の実施の形態において、パラメータ正規化部15は、請求項1又は3記載の正規化手段に対応し、パラメータ種別部16は、請求項1、4及び5のいずれか1項に記載の種別手段に対応し、識別情報付与部17は、請求項1記載の識別情報付与手段に対応する。
また、上記第1の実施の形態において、統計モデル学習部19は、請求項7又は9記載のパターンモデル生成手段に対応する。
In the first embodiment, the
Moreover, in the said 1st Embodiment, the statistical
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態を図面に基づき説明する。図11〜図16は、本発明に係るまばたき波形出現頻度情報生成装置、まばたき波形出現頻度情報生成プログラム及びまばたき波形出現頻度情報生成方法、覚醒状態判定装置、覚醒状態判定プログラム及び覚醒状態判定方法、並びに警告装置、警告装置制御プログラム及び警告装置制御方法の実施の形態を示す図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 11 to 16 show a blink waveform appearance frequency information generation apparatus, a blink waveform appearance frequency information generation program and a blink waveform appearance frequency information generation method, a wakefulness determination apparatus, a wakefulness determination program, and a wakefulness determination method according to the present invention, It is a figure which shows embodiment of a warning device, a warning device control program, and a warning device control method.
本実施の形態においては、本発明に係るまばたき波形出現頻度情報生成装置、まばたき波形出現頻度情報生成プログラム及びまばたき波形出現頻度情報生成方法、覚醒状態判定装置、覚醒状態判定プログラム及び覚醒状態判定方法、並びに警告装置、警告装置制御プログラム及び警告装置制御方法を、自動車を運転する運転者の覚醒状態を判定し、その判定結果に基づき運転者に警告を与える警告装置に適用した場合を説明する。
また、本実施の形態の警告装置は、上記第1の実施の形態のパターンモデル生成装置100において生成された、まばたき波形用パターンモデル及びまばたき映像用パターンモデルを備え、これらパターンモデルを用いて、運転者の所定期間ごとのまばたき種類の識別を行うようになっている。
In the present embodiment, the blink waveform appearance frequency information generation device, the blink waveform appearance frequency information generation program and the blink waveform appearance frequency information generation method, the wakefulness determination device, the wakefulness determination program, and the wakefulness determination method according to the present invention, A case where the warning device, the warning device control program, and the warning device control method are applied to a warning device that determines the awakening state of the driver who drives the vehicle and gives a warning to the driver based on the determination result will be described.
The warning device of the present embodiment includes a blink waveform pattern model and a blink video pattern model generated by the pattern
まず、本発明に係る警告装置の構成を図に基づき説明する。図11は、本発明に係る警告装置200の構成を示すブロック図である。
図11に示すように、警告装置200は、運転者の眼部分の映像を含む顔映像を撮影する映像撮影部21と、運転者のまばたきの眼電図(EOG)波形を測定するまばたき波形測定部22と、映像撮影部21で撮影された映像データから特徴量データを抽出し、まばたき波形測定部22で測定されたまばたき波形データから特徴量データを抽出する特徴量データ抽出部23と、上記第1の実施の形態のパターンモデル生成装置100において生成されたパターンモデルを記憶するパターンモデル記憶部24と、パターンモデル記憶部24によって記憶されたパターンモデルと、特徴量データ抽出部23で抽出された特徴量データとに基づきまばたき種類を識別するまばたき種類識別部25と、所定期間のまばたき種類の識別結果に基づき、まばたき種類の出現頻度情報を生成する出現頻度情報生成部26とを含んだ構成となっている。
First, the configuration of a warning device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the
As shown in FIG. 11, the
映像撮影部21は、自動車内のインナーミラーに設置されたCCDカメラによって、運転席に座っている運転者の顔画像をフレーム単位でリアルタイムに撮影するようになっている。なお、撮影した顔映像はデジタルの顔映像データとして出力する。なお、CCDカメラの設置位置は、インナーミラーに限らず、撮影対象者の顔全体を含む画像が撮影可能な位置であれば、ステアリング・コラム位置、センター・パネル位置、フロント・ピラー位置等の別の場所でも良い。
まばたき波形測定部22は、生体計測用交流アンプを有しており、運転者の右眼瞼の上下に装着された電極を介して、リアルタイムに垂直EOG(眼電図(EOG)波形)を測定するようになっている。
The
The blink
特徴量データ抽出部23は、映像撮影部21で撮影された運転者の顔映像データから、SVMを用いて、右眼部分の映像データを抽出すると共に、当該抽出した右眼部分の映像データから特徴量データを抽出するようになっている。具体的には、上記第1の実施の形態と同様に、右眼部分の映像データを構成する各まばたき画像データから、眼球を中央に横11画素×縦30画素の抽出領域画像を切り出し、当該抽出領域画像の各画素ライン(横11画素)ごとの輝度の合計値を算出し、この算出した輝度合計値データ(1回のまばたき映像分)を特徴量データとする。
The feature amount
更に、特徴量データ抽出部23は、まばたき波形測定部22で測定されたまばたきの眼電図(EOG)波形データ(まばたき波形データ)から、上記第1の実施の形態と同様に、まばたき波形のピーク高(距離)x1、まばたきの開始からピーク高までの立ち上がり時間x2、ピーク高からまばたきの終了までの立ち下がり時間x3の3つの特徴パラメータを特徴量データとして抽出するようになっている。
パターンモデル記憶部24は、上記第1の実施の形態のパターンモデル生成装置100で生成された、まばたき波形用パターンモデルと、まばたき映像用パターンモデルとを、後述する記憶装置90の所定領域に記憶するようになっている。
Further, the feature amount
The pattern
まばたき種類識別部25は、設定された識別モードに対応するパターンモデルを用いて、リアルタイムに入力される特徴量データに対するまばたき種類を識別するようになっている。本実施の形態においては、映像撮影部21で撮影された顔映像データから抽出されるまばたき映像の特徴量データを用いて識別を行うまばたき映像モードと、まばたき波形測定部22で測定されたまばたき波形データから抽出されるまばたき波形データの特徴量データを用いて識別を行うまばたき波形モードとの2つのモードから、ユーザが任意のモードを設定できるようになっている。
The blink
つまり、まばたき映像モードが設定された場合は、パターンモデル記憶部24によって記憶されたまばたき映像用パターンモデルと、特徴量データ抽出部23で抽出したまばたき映像データの特徴量データとに基づき、当該特徴量データに対するまばたき種類を識別する。一方、まばたき波形モードが設定された場合は、パターンモデル記憶部24によって記憶されたまばたき波形用パターンモデルと、特徴量データ抽出部23で抽出したまばたき波形データの特徴量データとに基づき、当該特徴量データに対するまばたき種類を識別する。
That is, when the blink video mode is set, the feature based on the blink video pattern model stored in the pattern
出現頻度情報生成部26は、まばたき種類識別部25の所定期間における識別結果に基づき、各まばたき種類(Class1〜Class12)の出現頻度の所定期間における時間変化を示す出現頻度情報を生成するようになっている。本実施の形態においては、所定期間における所定時間幅(例えば、60秒)ごとの識別結果に基づき、当該所定時間幅における各種類のまばたきの出現頻度を順次算出して、所定時間幅ごとの出現頻度を示す副出現頻度情報を生成する。そして、所定期間分の副出現頻度情報から出現頻度情報を生成し、当該生成した出現頻度情報を覚醒状態判定部27に出力する。
The appearance frequency
警告装置200は、更に、出現頻度情報生成部26で生成された出現頻度情報に基づき、運転者の覚醒状態を判定する覚醒状態判定部27と、覚醒状態判定部27の判定結果に基づき運転者に警告を与える警告部28とを含んだ構成となっている。
覚醒状態判定部27は、各副出現頻度情報の示す各Classのまばたき種類の出現頻度、出現頻度情報から解る各出現頻度の時間変化などに基づき、運転者の覚醒状態を判定する。判定する覚醒状態としては、意識のはっきりとした覚醒状態から居眠りに至るまでの間に段階的に変化する状態が含まれる。例えば、正常な状態、弱い眠気を感じている状態、眠気を感じている状態、強い眠気を感じている状態、居眠り状態などが含まれる。
Further, the
The arousal
また、Class1〜Class12は、上記第1の実施の形態で説明したように、覚醒状態に応じて分類できるので、まばたき波形であるClass1〜Class9の各Classの出現頻度と、当該出現頻度の時間変化とから覚醒状態を判定する。
警告部28は、覚醒状態判定部27の判定結果に基づき、覚醒状態の内容に応じた警告を運転者に与えるようになっている。
具体的には、例えば、弱い眠気を感じていると判定された場合は、休憩をとることを進める音声メッセージを出力し、眠気を感じていると判定された場合は、やや大きい音量で警告音を出力し、強い眠気を感じている又は居眠り状態であると判定された場合は、極めて大きい音量で警告音を出力する。
Further, since
The
Specifically, for example, when it is determined that the person feels weak sleepiness, an audio message is output to promote taking a break. When it is determined that the person feels sleepy, the warning sound is output at a slightly high volume. When it is determined that the person feels strong sleepiness or is dozing, a warning sound is output at an extremely high volume.
更に、警告装置200は、上記各部の制御をソフトウェア上で実現するためのコンピュータシステムを備えており、そのハードウェア構成は、図12に示すように、各種制御や演算処理を担う中央演算処理装置であるCPU(Central Processing Unit)80と、主記憶装置(Main Storage)を構成するRAM(Random Access Memory)82と、読み出し専用の記憶装置であるROM(Read Only Memory)84との間をPCI(Peripheral Component Interconnect)バスやISA(Industrial Standard Architecture)バス等からなる各種内外バス88で接続すると共に、このバス88に入出力インターフェース(I/F)86を介して、HDD(Hard Disk Drive)などの内部又は外部記憶装置(Secondary Storage)90や、LCDモニター等の出力装置92、操作パネルやリモコンなどの入力装置94、及び図示しない外部装置などと通信するためのネットワークLなどを接続したものである。
Further, the
そして、電源を投入すると、ROM84等に記憶されたBIOS等のシステムプログラムが、ROM84に予め記憶された各種専用のコンピュータプログラム、あるいは、CD−ROMやDVD−ROM、フレキシブルディスク(FD)などの記憶媒体を介して、又はインターネットなどの通信ネットワークLを介して記憶装置90にインストールされた各種専用のコンピュータプログラムを同じくRAM82にロードし、そのRAM82にロードされたプログラムに記述された命令に従ってCPU80が各種リソースを駆使して所定の制御及び演算処理を行うことで前述したような各手段の各機能をソフトウェア上で実現できるようになっている。
When the power is turned on, a system program such as BIOS stored in the
次に、図13に基づき、このような構成をした警告装置200における、特徴量データ抽出処理の流れを説明する。ここで、図13は、警告装置200における特徴量データ抽出処理を示すフローチャートである。
特徴量データ抽出処理は、図13に示すように、まずステップS400に移行し、特徴量データ抽出部23において、識別処理のモードとして、まばたき映像モードが設定されているか否かを判定し、設定されていると判定された場合(Yes)は、ステップS402に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS410に移行する。
Next, a flow of feature quantity data extraction processing in the
As shown in FIG. 13, the feature amount data extraction process first proceeds to step S400, where the feature amount
ステップS402に移行した場合は、特徴量データ抽出部23において、映像撮影部21から、CCDカメラによって撮影された運転者の顔映像データを取得してステップS404に移行する。
ステップS404では、特徴量データ抽出部23において、SVMを用いて、ステップS402で取得した顔映像データからまばたき映像データを検出し、当該検出したまばたき映像データから特徴量データを抽出してステップS406に移行する。
When the process proceeds to step S402, the feature amount
In step S404, the feature
ステップS406では、まばたき種類識別部25において、パターンモデル記憶部24からまばたき映像用パターンモデルを取得し、当該取得したまばたき映像用パターンモデルと、ステップS404で抽出した特徴量データとに基づき、当該特徴量データに対応するまばたき種類を識別してステップS408に移行する。
ステップS408では、まばたき種類識別部25において、ステップS406又はステップS416の識別結果を出現頻度情報生成部26に出力してステップS400に移行する。
In step S406, the blink
In step S408, the blink
一方、ステップS400において、まばたき映像モードではなくステップS410に移行した場合は、特徴量データ抽出部23において、識別処理のモードとして、まばたき波形モードが設定されているか否かを判定し、設定されていると判定された場合(Yes)は、ステップS412に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS400に移行する。
ステップS412に移行した場合は、特徴量データ抽出部23において、まばたき波形測定部22から、まばたき波形データを取得してステップS414に移行する。
On the other hand, when the process proceeds to step S410 instead of the blink video mode in step S400, the feature amount
When the process proceeds to step S412, the feature amount
ステップS414では、特徴量データ抽出部23において、ステップS412で取得したまばたき波形データから、単位の異なる複数の特徴量データ(特徴パラメータ)を抽出してステップS416に移行する。
ステップS416では、まばたき種類識別部25において、パターンモデル記憶部24からまばたき波形用パターンモデルを取得し、当該取得したまばたき波形用パターンモデルと、ステップS414で抽出した特徴量データ(特徴パラメータ)とに基づき、当該特徴量データに対応するまばたき種類を識別してステップS408に移行する。
In step S414, the feature amount
In step S416, the blink
次に、図14に基づき、警告装置200における、出現頻度情報生成処理の流れを説明する。ここで、図14は、警告装置200における出現頻度情報生成処理を示すフローチャートである。
出現頻度情報生成処理は、図14のフローチャートに示すように、まずステップS500に移行し、出現頻度情報生成部26において、まばたき種類識別部25から識別結果を取得したか否かを判定し、取得したと判定された場合(Yes)は、ステップS502に移行し、そうでない場合(No)は、取得するまで待機する。本実施の形態において、識別結果は、識別結果のまばたき種類の情報と、特徴量データに対応するまばたき映像データ又はまばたき波形データの取得時刻の情報とを含んでいる。
Next, the flow of appearance frequency information generation processing in the
As shown in the flowchart of FIG. 14, the appearance frequency information generation process first proceeds to step S <b> 500, and the appearance frequency
ステップS502に移行した場合は、出現頻度情報生成部26において、識別結果をRAM82又は記憶装置90の所定領域に記憶してステップS504に移行する。本実施の形態においては、RAM92を優先使用し、RAM92のメモリ容量に応じて、適宜記憶先を変更する。
ステップS504では、出現頻度情報生成部26において、識別結果の時刻時間差が所定時間を越えたか否かを判定し、超えたと判定された場合(Yes)は、ステップS506に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS500に移行する。
When the process proceeds to step S502, the appearance frequency
In step S504, the appearance frequency
本実施の形態においては、時間差を算出する基準として、所定の識別結果に開始位置を示すフラグを設定し、開始位置を示すフラグを有する識別結果の時刻と、現在取得した識別結果の時刻との時間差が所定時間を超えたか否かを判定する。また、所定時間を越えた場合には、開始位置を示すフラグを、現在取得した識別結果に設定変更する。
ステップS506に移行した場合は、出現頻度情報生成部26において、所定時間分の識別結果に基づき、各まばたき種類ごとの所定時間における出現頻度を算出してステップS508に移行する。
In the present embodiment, as a reference for calculating the time difference, a flag indicating the start position is set in a predetermined identification result, and the time of the identification result having the flag indicating the start position and the time of the identification result currently acquired It is determined whether or not the time difference exceeds a predetermined time. If the predetermined time is exceeded, the flag indicating the start position is changed to the currently acquired identification result.
When the process proceeds to step S506, the appearance frequency
ステップS508では、出現頻度情報生成部26において、ステップS506で算出した出現頻度に基づき、所定時間におけるまばたき種類の出現頻度を示す副出現頻度情報を生成してステップS510に移行する。
ステップS510では、出現頻度情報生成部26において、ステップS508で生成した副出現頻度情報を、RAM82又は記憶装置90の所定領域に記憶してステップS512に移行する。
In step S508, the appearance frequency
In step S510, the appearance frequency
ステップS512では、出現頻度情報生成部26において、所定期間分の副出現頻度情報が蓄積されたか否かを判定し、蓄積されたと判定された場合(Yes)は、ステップS514に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS500に移行する。
ステップS514に移行した場合は、出現頻度情報生成部26において、ステップS508で記憶した所定期間分の副出現頻度情報に基づき、出現頻度情報を生成してステップS516に移行する。
ステップS516では、出現頻度情報生成部26において、ステップS514で生成した出現頻度情報を覚醒状態判定部27に出力してステップS500に移行する。
In step S512, the appearance frequency
When the process proceeds to step S514, the appearance frequency
In step S516, the appearance frequency
次に、図15に基づき、警告装置200における、覚醒状態判定処理及び警告処理の流れを説明する。ここで、図15は、警告装置200における覚醒状態判定処理及び警告処理を示すフローチャートである。
覚醒状態判定処理及び警告処理は、図15のフローチャートに示すように、まずステップS600に移行し、覚醒状態判定部27において、出現頻度情報生成部26から出現頻度情報を取得したか否かを判定し、取得したと判定された場合(Yes)は、ステップS602に移行し、そうでない場合(No)は、取得するまで待機する。
Next, based on FIG. 15, the flow of the arousal state determination process and the warning process in the
As shown in the flowchart of FIG. 15, the awakening state determination process and the warning process first proceed to step S600, where the awakening
ステップS602に移行した場合は、覚醒状態判定部27において、ステップS600で取得した出現頻度情報に基づき、運転者の覚醒状態を判定してステップS604に移行する。ここで、覚醒状態の判定は、出現頻度情報
ステップS604では、警告部28において、ステップS602の判定結果に基づき、運転者は弱い眠気を感じた状態であるか否かを判定し、そうである場合(Yes)は、ステップS606に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS608に移行する。
When the process proceeds to step S602, the
ステップS606に移行した場合は、警告部28において、警告処理(1)を実行してステップS600に移行する。ここで、警告処理(1)を実行すると、休憩をとることを進める音声メッセージを出力される。
一方、ステップS608に移行した場合は、警告部28において、運転者は眠気を感じた状態であるか否かを判定し、そうである場合(Yes)は、ステップS610に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS612に移行する。
When the process proceeds to step S606, the
On the other hand, when the process proceeds to step S608, the
ステップS610に移行した場合は、警告部28において、警告処理(2)を実行してステップS600に移行する。ここで、警告処理(2)を実行すると、車内に配設されたスピーカからやや大きい音量(例えば、50%のボリューム)で警告音及び警告メッセージが出力される。
一方、ステップS612に移行した場合は、警告部28において、強い眠気を感じた状態であるか否か又は居眠り状態であるか否かを判定し、強い眠気を感じた状態又は居眠り状態である場合(Yes)は、ステップS614に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS600に移行する。
ステップS614に移行した場合は、警告部28において、警告処理(3)を実行してステップS600に移行する。ここで、警告処理(3)を実行すると、車内に配設されたスピーカから極めて大きい音量(例えば、70%以上のボリューム)で警告音及び警告メッセージが出力される。
When the process proceeds to step S610, the
On the other hand, when the process proceeds to step S612, the
When the process proceeds to step S614, the
次に、図16及び図17に基づき、本実施の形態の動作を説明する。
ここで、図16は、まばたき波形用パターンモデルの識別結果を用いて生成された出現頻度情報の一例を示す図である。また、図17は、まばたき映像用パターンモデルの識別結果を用いて生成された出現頻度情報の一例を示す図である。
警告装置200は、入力装置94を介してユーザの任意の識別モードが設定され、識別処理が開始されると、まず、設定された識別モードがまばたき映像モードであるか否かを判定する(ステップS400)。設定された識別モードがまばたき映像モードである場合(ステップS400の「Yes」の分岐)は、特徴量データ抽出部23において、映像撮影部21から顔映像データを取得する(ステップS402)。更に、特徴量データ抽出部23は、SVMを用いて取得した顔映像データから右眼のまばたき映像データを検出し、当該検出したまばたき映像データから特徴量データを抽出する(ステップS404)。この特徴量データの抽出は、上記第1の実施の形態のパターンモデル生成装置100における特徴量データ抽出部13と同様の方法を用いる。つまり、1回のまばたきに対応するまばたき映像データを構成する各まばたき画像データにおける、抽出領域画像の30ライン分の各ラインごとの輝度合計値のデータが特徴量データとして抽出される。
Next, based on FIG.16 and FIG.17, operation | movement of this Embodiment is demonstrated.
Here, FIG. 16 is a diagram illustrating an example of appearance frequency information generated using the identification result of the blink waveform pattern model. FIG. 17 is a diagram illustrating an example of appearance frequency information generated using the identification result of the blink video pattern model.
When the user's arbitrary identification mode is set via the
特徴量データが抽出されると、まばたき種類識別部25は、パターンモデル記憶部24を介して、記憶装置90に記憶された、まばたき映像用パターンモデルを取得し、当該取得したまばたき映像用パターンモデルに特徴量データを入力して、まばたき映像用パターンモデルから出力される各まばたき種類(Class1〜Class12)に対する尤度に基づき、まばたき種類を識別する。具体的には、尤度の最も高いまばたき種類を、入力された特徴量データに対する識別結果とする。そして、この識別結果を、出現頻度情報生成部26に出力する(ステップS408)。
When the feature amount data is extracted, the blink
一方、識別モードとして、まばたき波形モードが設定されている場合(ステップS410の「Yes」の分岐)は、特徴量データ抽出部23は、まばたき波形測定部22からまばたき波形データを取得する(ステップS412)。そして、当該取得したまばたき波形データから、上記第1の実施の形態のパターンモデル生成装置100におけるパラメータ抽出部12と同様に、まばたき波形のピーク高(距離)x1、まばたきの開始からピーク高までの立ち上がり時間x2、ピーク高からまばたきの終了までの立ち下がり時間x3の3つの特徴パラメータを特徴量データとして抽出する(ステップS414)。
On the other hand, when the blink waveform mode is set as the identification mode (“Yes” branch of step S410), the feature amount
特徴量データが抽出されると、まばたき種類識別部25は、パターンモデル記憶部24を介して、記憶装置90に記憶された、まばたき波形用パターンモデルを取得し、当該取得したまばたき映像用パターンモデルに特徴量データを入力して、まばたき映像用パターンモデルから出力される各まばたき種類(Class1〜Class12)に対する尤度に基づき、まばたき種類を識別する(ステップS416)。そして、識別結果を、出現頻度情報生成部26に出力する(ステップS408)。
When the feature amount data is extracted, the blink
一方、出現頻度情報生成部26は、上記いずれかの識別モードによる識別結果を取得するごとに(ステップS500の「Yes」の分岐)、当該識別結果をRAM82又は記憶装置90の所定領域に記憶する(ステップS502)。ここで、前述したように、識別結果は、識別時の特徴量データに対応するまばたき映像データ又はまばたき波形データの取得時刻情報と、識別されたまばたきの種類情報とを含む情報である。なお、最初に取得した識別結果に対しては、所定時間幅の開始位置を示すフラグを設定する。
On the other hand, each time the appearance frequency
そして、開始位置を示すフラグの設定された識別情報の示す時刻と、現在取得した識別情報の示す時刻とから、これらの時間差を算出し、当該時間差が所定時間(ここでは、60秒とする)を超えているか否かを判定する(ステップS504)。60秒を超えている場合は(ステップS504の「Yes」の分岐)、開始位置の識別結果から現在取得した識別結果の1つ前の識別結果までの識別結果群に基づき、60秒間における各まばたき種類の出現頻度(出現回数)を算出し(ステップS506)、この出現頻度と時刻情報(例えば、識別情報の取得時刻範囲「12:01:20〜12:02:20」)とを対応付けて副出現頻度情報を生成する(ステップS508)。そして、当該生成した副出現頻度情報をRAM82又は記憶装置90の所定領域に記憶する(ステップS510)。
Then, the time difference is calculated from the time indicated by the identification information in which the flag indicating the start position is set and the time indicated by the currently acquired identification information, and the time difference is a predetermined time (here, 60 seconds). It is determined whether it exceeds (step S504). If it exceeds 60 seconds (“Yes” branch in step S504), each blink for 60 seconds is based on the identification result group from the identification result of the start position to the identification result immediately before the identification result currently acquired. The appearance frequency (number of appearances) of the type is calculated (step S506), and this appearance frequency is associated with time information (for example, the acquisition time range of identification information “12:01:20 to 12:02:20”). Sub-occurrence frequency information is generated (step S508). Then, the generated sub-appearance frequency information is stored in a predetermined area of the
ここで、設定変更前の開始位置の識別結果から現在取得した識別結果の1つ前の識別結果までの識別結果群に対して、前記時刻情報を付してグループ化する。また、所定期間の開始位置となる識別結果に対しては、所定期間の開始を示すフラグを設定する。ここでは、所定期間を「5分(300秒)」とする。
そして、RAM82又は記憶装置90の所定領域に所定期間分の副出現頻度情報が蓄積されると(ステップS512の「Yes」の分岐)、所定期間分の副出現頻度情報を時刻順にグループ化して出現頻度情報を生成し(ステップS514)、当該生成した出現頻度情報を覚醒状態判定部27に出力する。
Here, the time information is added to the identification result group from the identification result of the start position before the setting change to the identification result immediately before the identification result currently acquired, and the information is grouped. In addition, a flag indicating the start of the predetermined period is set for the identification result that is the start position of the predetermined period. Here, the predetermined period is “5 minutes (300 seconds)”.
Then, when the sub-appearance frequency information for a predetermined period is accumulated in the predetermined area of the
覚醒状態判定部27は、出現頻度情報生成部26から出現頻度情報を取得すると(ステップS600の「Yes」の分岐)、出現頻度情報に基づき覚醒状態を判定する(ステップS602)。なお、出現頻度情報は、時刻順に連続して出現頻度情報生成部26から取得され、40分間分の出現頻度情報を時刻順にグラフに表すと、まばたき波形モードで生成された場合は図16に示すようになる。また、覚醒状態判定部27は、現在取得した出現頻度情報だけではなく、過去に取得した出現頻度情報にも基づいて覚醒状態を判定する。
なお、図16に示す出現頻度情報は、ある一人の被験者に対する、実際に測定したまばたき波形データに対するまばたき波形用パターンモデルの識別結果に基づき、上記まばたき波形モードで生成されたものである。このまばたき波形用パターンモデルは、上記第1の実施の形態で生成されたものと同じものである。
When the appearance frequency information is acquired from the appearance frequency information generation unit 26 (“Yes” branch in step S600), the awakening
The appearance frequency information shown in FIG. 16 is generated in the blink waveform mode based on the identification result of the blink waveform pattern model for the blink waveform data actually measured for a certain subject. The blink waveform pattern model is the same as that generated in the first embodiment.
また、図17は、図16と同じ被験者について、実際にまばたき波形の測定と同時に撮影したまばたき映像データを用いて、上記まばたき映像モードで生成した出現頻度情報を示す図である。つまり、図17に示す出現頻度情報は、まばたき映像用パターンモデルを用いた識別結果に基づき生成されている。このまばたき映像用パターンモデルは、上記第1の実施の形態において説明したように、眼電図(EOG)波形から抽出した特徴パラメータを、クラスタリングによりClass1〜Class12の12種類のまばたき種類に種別した結果に基づき生成された、まばたき映像データの特徴量データを学習データとして生成されるものである。但し、上記第1の実施の形態においては、12種類のまばたき種類の全種類に対応する学習データを用いてまばたき映像用パターンモデルを生成しているのに対して、図17の出現頻度情報の生成に用いられるまばたき映像用パターンモデルは、Class1〜Class9に種別された9種類のまばたき種類に対応する学習データのみを用いて生成されている。従って、図17を見ると解るように、その出現頻度情報には、Class1〜Class9に種別されたまばたき波形の出現頻度しか示されていない。
FIG. 17 is a diagram showing appearance frequency information generated in the above-described blink video mode using the blink video data actually captured simultaneously with the measurement of the blink waveform for the same subject as in FIG. That is, the appearance frequency information shown in FIG. 17 is generated based on the identification result using the blink video pattern model. As described in the first embodiment, the blink image pattern model is obtained by classifying the feature parameters extracted from the electrooculogram (EOG) waveform into 12 blink types of
このようにした理由は、Class10〜Class12に種別されたまばたき波形(特徴パラメータ)が、まばたき以外の眼球運動などの影響による眼電図(EOG)波形であり、覚醒水準との関連性が極めて低いためである。
従って、図17に示す出現頻度情報と、図16に示す出現頻度情報とを比較すると、図17に示す、まばたき映像入力のみからまばたき種類を識別して生成されたまばたき種類の出現頻度の時間的変化(出現頻度情報)が、図16に示す、まばたき種類の種別の基準となる眼電図(EOG)波形入力からまばたき種類を識別して生成されたものに対して、ほぼ同じ内容となる。つまり、Class10〜Class12のまばたき種類が出現頻度情報に与える影響は極めて小さいことが解る。
The reason for this is that the blink waveforms (characteristic parameters) classified into
Therefore, when the appearance frequency information shown in FIG. 17 is compared with the appearance frequency information shown in FIG. 16, the temporal appearance frequency of the blink type generated by identifying the blink type only from the blink video input shown in FIG. The change (appearance frequency information) is substantially the same as that generated by identifying the blink type from the electrooculogram (EOG) waveform input as a reference for the blink type shown in FIG. That is, it can be seen that the effect of the blink types of
図16及び図17に示すように、この被験者は、序盤から弱い眠気を感じており、中盤(20分前後)から後半にかけて段階的に眠気が増していき、途中、外的要因によって一時的に覚醒しているが、40分後には睡眠状態(居眠り状態)になっている。
より具体的には、図16及び図17に示すように、運転初期から高覚醒状態時の標準的なまばたき種類であるClass1に加えて、眠気によりまぶたの落ちてきたまばたき種類であるClass2の発生が始まる。運転中盤にかけて覚醒状態の低下が進み、Class2のまばたき種類の増加と共にClass3の眠気に対抗するための意図的なはっきりとしたまばたき種類が増加している。運転者の覚醒状態が著しく低下した運転中盤以降から終盤にかけては、Class4の低覚醒状態で発生する波高の小さいまばたき種類が発生し、同時にClass5〜Class7の低覚醒状態時の持続時間の長いまばたき種類も発生している。また、低覚醒状態から外的要因により一時的に瞬時覚醒したときに、Class8のまばたき種類が発生している。
As shown in FIG. 16 and FIG. 17, this test subject feels weak sleepiness from the early stage, and sleepiness gradually increases from the middle stage (around 20 minutes) to the second half. You are awake, but after 40 minutes you are asleep (sleeping).
More specifically, as shown in FIGS. 16 and 17, in addition to
従って、図16及び図17の例の場合は、序盤からしばらくは、運転者が弱い眠気を感じていると判定し(ステップS604の「Yes」の分岐)、警告部28において、警告処理(1)を実行し、休憩を促す音声メッセージを出力する(ステップS606)。また、途中から中盤までは運転者が眠気を感じていると判定し(ステップS608の「Yes」の分岐)、警告部28において、警告処理(2)を実行し、最大音量の50%の音量で警告音を出力する(ステップS610)。また、中盤から後半にかけては、運転者が強い眠気を感じている又は居眠り状態であると判定し(ステップS612の「Yes」の分岐)、警告部28において、警告処理(3)を実行し、最大音量の70%以上の音量で警告音を出力する(ステップS614)。
Accordingly, in the case of the examples of FIGS. 16 and 17, it is determined that the driver feels weak sleepiness for a while from the beginning (“Yes” branch of step S604), and the
ここで、より具体的な覚醒状態の判断(判定)方法として、まず、図16及び図17に基づき、ある特定の1種類のまばたき種類に着目して覚醒状態を判断(判定)する方法を説明する。
図16や図17に示された、まばたき種類の出現頻度の時間的変化(経時変化)を見ると解るように、15分を過ぎたあたりからClass1の高覚醒時の標準的なまばたきの発生が減少し、20分以降には発生しなくなる。また、同じ時間帯において、Class3の眠気に対抗した意図的なはっきりとした大きなまばたきが発生している。つまり、Class1及びClass3のまばたきの発生状態に着目することで、8分後から20分後にかけて運転者は眠気を感じており(Class1から)、かつその眠気に対抗しようとしている(Class3から)と判断(判定)することができる。
Here, as a more specific method for determining (determining) the arousal state, first, a method for determining (determining) the arousal state by focusing on one specific type of blinking will be described with reference to FIGS. 16 and 17. To do.
As can be seen from the temporal change (time-dependent change) in the appearance frequency of the blink type shown in FIG. 16 and FIG. 17, the occurrence of a standard blink at the time of high awakening of
更に、図16及び図17に示すように、20分を過ぎると、それまでは発生していなかったClass4の低覚醒状態で発生する波高が非常に小さくなったまばたきが発生し始める。つまり、Class4のまばたきの発生状態に着目することで、運転者は、20分を過ぎたあたりから非常に強い眠気を感じていると判断(判定)することができる。
Further, as shown in FIGS. 16 and 17, after 20 minutes, blinking in which the wave height generated in the low awakening state of
次に、図16及び図17に基づき、複数種類のまばたきの出現頻度の割合から覚醒状態を判断(判定)する方法を説明する。図16及び図17に示すように、15分を過ぎたあたりからClass1の高覚醒時の標準的なまばたきの出現割合が減少し、かつClass3の眠気に対抗した意図的なはっきりとした大きなまばたきの出現割合が高くなっている。更に、15分を過ぎたあたりから20分後にかけて、Class3のまばたきと、Class2の眠気によりまぶたが落ちてきて波高が小さくなったまばたきとが、各所定時間(図では、60秒間)で発生するまばたきのほぼ全てを占めるようになっている。つまり、Class1〜Class3のまばたきの出現頻度の割合に着目することで、運転者は、8分後から20分後にかけて眠気を感じており、かつその眠気に対抗しようとしていると判断(判定)することができる。
Next, a method for determining (determining) an arousal state from a ratio of appearance frequencies of a plurality of types of blinks will be described with reference to FIGS. 16 and 17. As shown in FIG. 16 and FIG. 17, the appearance rate of the standard blink at the time of high awakening of
更に、図16及び図17に示すように、20分を過ぎると、Class4の低覚醒状態で発生する波高が非常に小さくなったまばたきと、Class5〜Class7の低覚醒状態時の持続時間の長いまばたきの発生回数が増加し、これらの合計発生回数から、Class4並びにClass5〜Class7のまばたきが各所定時間で発生するまばたきのほぼ全てを占めるようになる。このことから、運転者は、20分を過ぎたあたりから非常に強い眠気を感じていると判断(判定)することができる。
Further, as shown in FIG. 16 and FIG. 17, after 20 minutes, the wave height generated in the low wakefulness state of
なお、図16及び図17において、まばたき種類の出現頻度情報が、同図の時間軸(横軸)における7分を経過後から出現(開始)しているのは、あくまでも、データを取得した今回の実験の都合上であり、実際の実用上は、データ取得直後からの出現頻度情報を生成することが可能である。
また、上記第1及び第2の実施の形態において、眼電図(EOG:Electro-oculography)の波形データを用いた部分は、これに代えて、あるいはこれと同時に眼輪筋電図(EMG:Electro-myography)の波形データを使用してもよい。
16 and 17, the appearance frequency information of the blink type appears (starts) after the elapse of 7 minutes on the time axis (horizontal axis) in FIG. Therefore, in actual practical use, it is possible to generate appearance frequency information immediately after data acquisition.
In the first and second embodiments, the portion using waveform data of an electrooculogram (EOG) is replaced or simultaneously with an ocular electromyogram (EMG). Electro-myography) waveform data may be used.
以上、本実施の形態の警告装置200は、上記第1の実施の形態のパターンモデル生成装置100で生成したパターンモデルを用いて、まばたき種類の識別を行うことができるので、これにより、一般に分類されるまばたき種類よりも多い種類(上記Class1〜Class12)のまばたき種類を識別することが可能である。
また、所定期間における所定時間幅のまばたき種類の出現頻度の時間変化の情報である出現頻度情報を生成し、この出現頻度情報に基づき運転者の覚醒状態を判定することができるので、覚醒した状態から睡眠状態に至るまでの間に段階的な発生する様々な覚醒状態を判定することが可能であり、これにより、眠気の強弱をより正確に判定することができるので、より適切な警告を与えることが可能である。
As described above, the
In addition, it is possible to generate appearance frequency information that is information on temporal changes in appearance frequency of blink types with a predetermined time width in a predetermined period, and a driver's arousal state can be determined based on this appearance frequency information, It is possible to determine various wakefulness states that occur in stages from sleep to sleep state, so that it is possible to more accurately determine the intensity of sleepiness, so give a more appropriate warning It is possible.
上記第2の実施の形態において、映像撮影部21は、請求項11記載の撮影手段又は請求項16記載のまばたき映像撮影手段に対応し、まばたき波形測定部22は、請求項10若しくは請求項13記載の眼電図波形測定手段又は請求項15記載のまばたき眼電図波形測定手段に対応し、特徴量データ抽出部23におけるまばたき映像データから特徴量データを抽出する処理は、請求項11記載の特徴量データ抽出手段又は請求項16記載の特徴量抽出手段に対応し、特徴量データ抽出部23におけるまばたき波形データから特徴量データ(特徴パラメータ)を抽出する処理は、請求項11若しくは請求項13記載のまばたきデータ抽出手段又は請求項15記載の特徴量抽出手段に対応し、まばたき種類識別部25は、請求項10若しくは請求項11若しくは請求項13記載のまばたき波形識別手段又は請求項15若しくは請求項16記載のまばたき種類識別手段に対応する。
In the second embodiment, the
また、上記第2の実施の形態において、出現頻度情報生成部26は、請求項10、11及び13のいずれか1項に記載の出現頻度情報生成手段又は請求項15若しくは請求項16記載のまばたき波形種類出現頻度情報生成手段に対応し、覚醒状態判定部27は、請求項12若しくは請求項13記載の覚醒状態判定手段又は請求項15若しくは請求項16記載の覚醒状態判断手段に対応し、警告部28は、請求項17記載の警告手段に対応する。
In the second embodiment, the appearance frequency
なお、上記第1の実施の形態においては、パターンモデルをHMMから構成する例を説明したが、これに限らず、SVMやニューラルネットワークなどの他の統計モデルから構成するようにしても良い。
また、上記第2の実施の形態では、撮影対象者の右眼領域を検出し覚醒状態の判定を行う例を説明したが、撮影環境や適用するシステムの種類などに応じて撮影対象者の左眼領域や両眼領域を検出して判定を行うようにしても良い。
In the first embodiment, the example in which the pattern model is configured from the HMM has been described. However, the present invention is not limited to this, and the pattern model may be configured from another statistical model such as an SVM or a neural network.
In the second embodiment, the example in which the right eye region of the person to be imaged is detected and the state of wakefulness is determined has been described. However, depending on the shooting environment, the type of system to be applied, and the like, The determination may be made by detecting the eye region or the binocular region.
また、上記第1及び第2の実施の形態においては、まばたき画像データから切り出した抽出部分画像のラインごと輝度合計を特徴量データとして抽出するようにしたが、これに限らず、まばたき画像データをフーリエ変換してその周波数スペクトル成分を特徴量として抽出するなど、他の特徴量を抽出するようにしても良い。
また、上記第2の実施の形態においては、出現頻度情報に基づき対象者(運転者)の覚醒状態を判定するようにしたが、これに限らず、出現頻度情報に基づき対象者の緊張状態など、対象者の他の状態を判定するようにしても良い。
In the first and second embodiments described above, the luminance total for each line of the extracted partial image cut out from the blink image data is extracted as the feature amount data. However, the present invention is not limited to this, and the blink image data is extracted. Other feature amounts may be extracted, such as extracting the frequency spectrum component as a feature amount by Fourier transform.
In the second embodiment, the awakening state of the target person (driver) is determined based on the appearance frequency information. However, the present invention is not limited to this, and the tension state of the target person based on the appearance frequency information. The other state of the subject may be determined.
100 パターンモデル生成装置
200 警告装置
10 まばたき波形データ記憶部
11 まばたき映像データ記憶部
12 パラメータ抽出部
13 特徴量データ抽出部
14 種別対象データ記憶部
15 パラメータ正規化部
16 パラメータ種別部
17 識別情報付与部
18 学習データ記憶部
19 統計モデル学習部
20 パターンモデル記憶部
21 映像撮影部
22 まばたき波形測定部
23 特徴量データ抽出部
24 パターンモデル記憶部
25 まばたき種類識別部
26 出現頻度情報生成部
27 覚醒状態判定部
28 警告部
100 Pattern
Claims (17)
前記まばたきの眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから抽出された、単位の異なる複数種類のパラメータを正規化する正規化手段と、
前記正規化手段で正規化された複数種類のまばたきの前記眼電図(EOG)波形データに対応するパラメータを、所定のクラスタリング手法を用いて種別する種別手段と、
前記種別手段の種別結果に基づき、前記種別された各パラメータに対応する前記まばたきデータに対して、前記各パラメータの属する種類の識別情報をそれぞれ付与する識別情報付与手段と、を備えることを特徴とするまばたきデータ種別装置。 A blink data classification device that classifies blink data that is data related to an electrooculogram (EOG) waveform of a blink,
Normalization means for normalizing a plurality of types of parameters with different units extracted from electrooculogram (EOG) waveform data which is data of the electrooculogram (EOG) waveform of the blink;
Classification means for classifying parameters corresponding to the electrooculogram (EOG) waveform data of a plurality of types of blinks normalized by the normalization means using a predetermined clustering method;
An identification information providing unit that provides identification information of a type to which each parameter belongs to the blink data corresponding to each classified parameter based on a classification result of the classification unit; Blink data classification device.
前記まばたきデータ種別装置で前記識別情報の付与された前記まばたきデータを学習データとして統計モデルを学習させ、前記まばたきデータを入力とし、当該まばたきデータの識別データを出力とするパターンモデルを生成するパターンモデル生成手段と、を備えることを特徴とするパターンモデル生成装置。 The blink data type device according to any one of claims 1 to 4,
A pattern model for generating a pattern model that learns a statistical model using the blink data provided with the identification information as learning data in the blink data classification device, receives the blink data as an input, and outputs the identification data of the blink data. A pattern model generation apparatus comprising: a generation unit;
前記まばたきデータ種別装置で前記識別情報の付与された前記まばたきデータを学習データとして統計モデルを学習させ、前記まばたきデータを入力とし、当該まばたきデータの識別データを出力とするパターンモデルを生成するパターンモデル生成手段と、を備えることを特徴とするパターンモデル生成装置。 The blink data classification device according to claim 5;
A pattern model for generating a pattern model that learns a statistical model using the blink data provided with the identification information as learning data in the blink data classification device, receives the blink data as an input, and outputs the identification data of the blink data. A pattern model generation apparatus comprising: a generation unit;
対象者のまばたき時の眼電図(EOG)波形を測定する眼電図波形測定手段と、
前記眼電図波形測定手段で測定された眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから、前記パターンモデルに対応するまばたきデータを抽出するまばたきデータ抽出手段と、
前記まばたきデータ抽出手段で抽出したまばたきデータと、前記パターンモデルとに基づき、前記まばたきデータに対応する眼電図(EOG)波形の種類を識別するまばたき波形識別手段と、
所定期間において測定された前記対象者のまばたき時の眼電図(EOG)波形に対する前記まばたき波形識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記眼電図(EOG)波形の種類の出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成する出現頻度情報生成手段と、を備えることを特徴とするまばたき波形出現頻度情報生成装置。 A pattern model generated by the pattern model generation device according to claim 6 or 7,
Electrooculogram waveform measuring means for measuring an electrooculogram (EOG) waveform when the subject blinks;
Blink data extraction means for extracting blink data corresponding to the pattern model from electrooculogram (EOG) waveform data which is data of an electrooculogram (EOG) waveform measured by the electrooculogram waveform measurement means;
Blink waveform identifying means for identifying the type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink data based on the blink data extracted by the blink data extraction means and the pattern model;
Based on the identification result of the blink waveform identification means for the electrooculogram (EOG) waveform at the time of blinking of the subject measured in a predetermined period, the appearance frequency of the type of the electrooculogram (EOG) waveform in the predetermined period A blink waveform appearance frequency information generation device comprising: appearance frequency information generation means for generating appearance frequency information indicating temporal changes.
対象者のまばたき時の少なくとも片眼全体の動画像を含むまばたき映像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影したまばたき映像のデータであるまばたき映像データから、前記パターンモデルに対応する特徴量データを抽出する特徴量データ抽出手段と、
前記特徴量データ抽出手段で抽出した特徴量データと、前記パターンモデルとに基づき、前記特徴量データに対応したまばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類を識別するまばたき波形識別手段と、
所定期間において撮影された前記対象者のまばたき映像に対する前記まばたき波形識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記まばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成する出現頻度情報生成手段と、を備えることを特徴とするまばたき波形出現頻度情報生成装置。 A pattern model generated by the pattern model generation device according to claim 8 or 9,
Photographing means for photographing a blinking image including a moving image of at least one whole eye when the subject blinks;
Feature amount data extracting means for extracting feature amount data corresponding to the pattern model from blink image data that is data of a blink image captured by the photographing means;
Blink waveform identifying means for identifying the type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink image corresponding to the feature quantity data based on the feature quantity data extracted by the feature quantity data extracting means and the pattern model; ,
Based on the identification result of the blink waveform identifying means for the blink image of the subject photographed in a predetermined period, the temporal frequency of appearance of each type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink image in the predetermined period A blink waveform appearance frequency information generating device comprising: appearance frequency information generating means for generating appearance frequency information indicating a change.
前記まばたき波形出現頻度情報生成装置で生成した出現頻度情報に基づき、前記対象者の覚醒状態を判定する覚醒状態判定手段と、を備えることを特徴とする覚醒状態判定装置。 The blink waveform appearance frequency information generating device according to claim 10 or 11,
An arousal state determination device comprising: awakening state determination means for determining the awakening state of the subject based on appearance frequency information generated by the blink waveform appearance frequency information generation device.
前記まばたき眼電図波形測定手段で測定された眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから、まばたきデータを抽出するまばたきデータ抽出手段と、
前記まばたきデータ抽出手段で抽出されたまばたきデータと、予め記憶されたまばたき波形種類の識別用データとに基づき、前記まばたきデータに対応するまばたき波形の種類を識別するまばたき波形識別手段と、
所定期間において測定された前記眼電図(EOG)波形に対応する前記まばたき波形識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間の前記まばたき波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成する出現頻度情報生成手段と、
前記出現頻度情報生成手段で生成した出現頻度情報に基づき、前記まばたき波形の所定の種類の出現頻度から、前記対象者の覚醒状態を判定する覚醒状態判定手段と、を備えることを特徴とする覚醒状態判定装置。 A blinking electrooculogram waveform measuring means for measuring an electrooculogram (EOG) waveform when the subject blinks;
Blink data extracting means for extracting blink data from electrooculogram (EOG) waveform data which is electrooculogram (EOG) waveform data measured by the blinking electrooculogram waveform measuring means;
Blink waveform identifying means for identifying the type of blink waveform corresponding to the blink data based on the blink data extracted by the blink data extracting means and the identification data of the blink waveform type stored in advance,
Appearance frequency information indicating temporal changes in appearance frequency for each type of the blink waveform in the predetermined period based on the identification result of the blink waveform identification means corresponding to the electrooculogram (EOG) waveform measured in a predetermined period Appearance frequency information generating means for generating
Wakefulness comprising: awakening state determining means for determining the wakefulness state of the subject from the appearance frequency of a predetermined type of the blink waveform based on the appearance frequency information generated by the appearance frequency information generating means State determination device.
前記眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから抽出される特徴量データを入力とし、当該特徴量データに対応するまばたき波形種類の識別データを出力とするパターンモデルと、
前記まばたき眼電図波形測定手段で測定された眼電図(EOG)波形のデータである眼電図(EOG)波形データから、特徴量データを抽出する特徴量抽出手段と、
前記特徴量抽出手段で抽出した特徴量データと、前記パターンモデルとに基づき、前記特徴量データに対するまばたき波形種類を識別するまばたき種類識別手段と、
所定期間において撮影された前記対象者のまばたき映像に対する前記まばたき種類識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記まばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成するまばたき波形種類出現頻度情報生成手段と、
前記まばたき波形種類出現頻度情報生成手段で生成した出現頻度情報に基づき、前記対象者の覚醒状態を判断する覚醒状態判断手段と、を備えることを特徴とする覚醒状態判断装置。 A blinking electrooculogram waveform measuring means for measuring an electrooculogram (EOG) waveform when the subject blinks;
A pattern model that receives feature data extracted from electrooculogram (EOG) waveform data, which is data of the electrooculogram (EOG) waveform, and outputs identification data of the blink waveform type corresponding to the feature data. When,
Feature quantity extraction means for extracting feature quantity data from electrooculogram (EOG) waveform data which is electrooculogram (EOG) waveform data measured by the blinking electrooculogram waveform measurement means;
A blink type identifying unit for identifying a blink waveform type for the feature amount data based on the feature amount data extracted by the feature amount extraction unit and the pattern model;
Based on the identification result of the blink type identification means for the blink image of the subject photographed in a predetermined period, the temporal frequency of appearance of each type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink image in the predetermined period Blinking waveform type appearance frequency information generating means for generating appearance frequency information indicating a change;
A wakefulness state judging device comprising: wakefulness state judging means for judging the wakefulness state of the subject based on the appearance frequency information generated by the blinking waveform type appearance frequency information generating means.
前記まばたき映像のデータであるまばたき映像データから抽出される特徴量データを入力とし、当該特徴量データに対応するまばたき波形種類の識別データを出力とするパターンモデルと、
前記まばたき映像撮影手段で撮影したまばたき映像のデータであるまばたき映像データから特徴量データを抽出する特徴量抽出手段と、
前記特徴量抽出手段で抽出した特徴量データと、前記パターンモデルとに基づき、前記特徴量データに対するまばたき波形種類を識別するまばたき種類識別手段と、
所定期間において撮影された前記対象者のまばたき映像に対する前記まばたき種類識別手段の識別結果に基づき、前記所定期間における前記まばたき映像に対応する眼電図(EOG)波形の種類ごとの出現頻度の時間的変化を示す出現頻度情報を生成するまばたき波形種類出現頻度情報生成手段と、
前記まばたき波形種類出現頻度情報生成手段で生成した出現頻度情報に基づき、前記対象者の覚醒状態を判断する覚醒状態判断手段と、を備えることを特徴とする覚醒状態判断装置。 Blinking image photographing means for photographing a blinking image including a moving image of at least one entire eye when the subject blinks;
A pattern model that receives feature data extracted from the blink video data that is the data of the blink video, and outputs identification data of the blink waveform type corresponding to the feature data;
Feature quantity extraction means for extracting feature quantity data from blink video data which is data of a blink video photographed by the blink video photography means;
A blink type identifying unit for identifying a blink waveform type for the feature amount data based on the feature amount data extracted by the feature amount extraction unit and the pattern model;
Based on the identification result of the blink type identification means for the blink image of the subject photographed in a predetermined period, the temporal frequency of appearance of each type of electrooculogram (EOG) waveform corresponding to the blink image in the predetermined period Blinking waveform type appearance frequency information generating means for generating appearance frequency information indicating a change;
A wakefulness state judging device comprising: wakefulness state judging means for judging the wakefulness state of the subject based on the appearance frequency information generated by the blinking waveform type appearance frequency information generating means.
前記覚醒状態判定装置における前記覚醒状態の判定結果に基づき、前記対象者に警告を与える警告手段と、を備えることを特徴とする警告装置。 Awake state determination device according to claim 12 or claim 13,
A warning device comprising: warning means for giving a warning to the subject based on the determination result of the awake state in the awake state determination device.
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