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JP3057996B2 - 車両運転者の眼球位置検出装置 - Google Patents

車両運転者の眼球位置検出装置

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Publication number
JP3057996B2
JP3057996B2 JP1792194A JP1792194A JP3057996B2 JP 3057996 B2 JP3057996 B2 JP 3057996B2 JP 1792194 A JP1792194 A JP 1792194A JP 1792194 A JP1792194 A JP 1792194A JP 3057996 B2 JP3057996 B2 JP 3057996B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
local area
eyeball position
binarization threshold
position detecting
image
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP1792194A
Other languages
English (en)
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JPH07208927A (ja
Inventor
雅之 金田
正隆 月野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP1792194A priority Critical patent/JP3057996B2/ja
Publication of JPH07208927A publication Critical patent/JPH07208927A/ja
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Publication of JP3057996B2 publication Critical patent/JP3057996B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両運転者の眼球位置
検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、車両運転者の顔面像より、居
眠りやわき見を検出する装置に利用するための車両運転
者の眼球位置検出装置が知られており、例えば特開昭6
0−166807号公報、特開昭60−168005号
公報に記載されたようなものがある。これらは、運転者
の眼の位置や状態等を精度良く検出するために、とくに
発光手段の光量を制御したり、撮像機に入射する光量を
制御するなどして、車両内の明るさにかかわらず常に鮮
明の画像を得るようにすることを狙いとしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の画像処理による車両運転者の眼球位置検出装
置にあっては、入力画像全体での濃淡画像情報の補正を
行うことを目的として、上述のように発光手段の光量の
制御や、撮像機に入射する光量の制御を行っていたた
め、例えば、発光手段より遥かに大きい光量を持つ自然
光が入力画像の一部分に入ってきた場合には、適切な画
像処理が行われない場合があるという問題があった。
【0004】運転者の眼球位置検出においては、画像情
報を2値化したとき、眼、眉、髪等は黒画素に、額、
頬、鼻、あるいは顎等は白画素に変換されるように処理
することを前提とする。この画像の2値化には、微分ヒ
ストグラム法、判別分析法等いろいろな処理方法があ
る。しかし、これらの方法は、全ての入力画素の濃淡情
報を対象に数学的な計算を行って2値化のしきい値を設
定するものであるため、例えば上記のように、発光手段
より遥かに大きい光量を持つ自然光が入力画像に混入し
てきた場合には、眼の部分が白画素に変換されてしまっ
たり、顔にできる影の部分が黒画素に変換されてしま
い、本当の眼の黒画素と区別できなくなることがあっ
た。
【0005】そのため、車室内のように刻々と変わる照
度環境では、運転者の眼球の位置や状態等を常時正確に
捉えることができないという問題があった。本発明は、
このような従来の問題点に着目してなされたものであ
り、外来光等光環境に影響されることなく、運転者の眼
球の位置や状態等を正確に検出することのできる車両運
転者の眼球位置検出装置を提供することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、図1
に示すように、運転者の顔を含む画像を入力する顔画像
入力手段1と、入力画像データを画像処理して眼球位置
を検出する眼球位置検出手段4を備える車両運転者の眼
球位置検出装置において、画像フレーム内の外光の影響
の低い局所領域において濃度情報を計測する局所領域の
濃度情報計測手段2と、前記濃度情報を基に2値化しき
い値を設定する2値化しきい値設定手段3を有し、前記
眼球位置検出手段4が前記2値化しきい値設定手段3で
設定された2値化しきい値を用いて画像処理するように
構成されたものとした。
【0007】
【作用】局所領域の濃度情報計測手段2が外光等の光環
境の影響が少ない領域を局所領域としてその領域の濃度
情報を計測する。そして2値化しきい値設定手段3で
は、その濃度情報に基づいて画像データ2値化のための
2値化しきい値を設定する。これにより、眼球位置検出
手段4では外光により車室内の光環境が大きく変化して
も、これに影響されることなく眼球部とその他の部位と
が確実に識別され、運転者の眼球位置が精度良く検出さ
れる。
【0008】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
2は本発明を運転者の覚醒度警報装置に適用した第1の
実施例の構成を示す。運転者21の顔部分を撮影するT
Vカメラ11が、運転者21の前方に設置されている。
TVカメラ11で撮影された入力画像データは、A/D
変換器13でデジタル量に変換されて、画像メモリ14
に保持される。入力画像データの局所領域の状態を基
に、光環境状態を計測する光環境計測回路15が設けら
れ、光環境計測回路15には、計測値に基ずき適切な2
値化しきい値を設定する2値化しきい値設定回路16が
接続されている。
【0009】この2値化しきい値設定回路16で設定さ
れたしきい値を用いて、画像データを2値化処理し、眼
球部の位置検出を行なう眼球位置検出回路17が設けら
れ、これに、眼の開閉度合い状態検出を行なう開閉眼検
出回路18が接続されている。そして、覚醒度判定回路
19が開閉眼検出回路18の出力信号によって覚醒度を
判定し、これより覚醒度の低下状態を示す信号を受けた
とき警報を発する警報装置20が設けられている。な
お、夜間あるいはトンネル内で運転者21に眩惑を与え
ることなく運転者21の顔を撮影するために、赤外線ラ
ンプ12が運転者21の前方に設置され、顔面を照射す
るようになっている。
【0010】次に図3のフローチャートに従って、制御
動作を説明する。まず、ステップ101において、TV
カメラ11によって運転者21の顔部分が撮影され、ス
テップ102で1フレーム分の入力画像データがA/D
変換器13でデジタル信号に変換されて画像メモリ14
に格納される。ステップ101が発明の顔画像入力手段
を構成している。
【0011】ステップ103では、光環境計測回路15
において、図4に局所領域Aとして示すような、画像フ
レームの上方、右部に限定された局所領域の濃度情報と
して、平均濃度階調の演算により平均濃度値が求められ
る。局所領域Aは、窓からの外来光の影響を受けにくい
上方部かつ車室中央側部分が選定され、本実施例では右
ハンドル車を想定して上半部、右半部に設定されている
ものとするが、左ハンドル車の場所は上半部、左半部が
局所領域となる。したがってこの局所領域内の平均濃度
値を求めれば、運転者21の左眼がおかれている光環境
状態を客観的に捉えることができるとともに、昼間の外
光による影響が極力抑えられ、後のステップで画像デー
タを2値化したとき、少なくとも運転者21の左眼を容
易に黒画素として抽出することができる。ステップ10
3が発明の局所領域の濃度情報計測手段を構成してい
る。
【0012】ステップ104では、2値化しきい値設定
回路16において、局所領域A内の上記平均濃度値を受
けてこれを2値化しきい値に設定する。ステップ105
で、画像データの前処理として、上記2値化しきい値を
用いた2値化処理、およびノイズ除去処理が行なわれ
て、以降の処理に適した2値化画像データが準備され
る。
【0013】ステップ106では、眼球位置検出回路1
7において、顔幅の設定が行なわれ、続いてステップ1
07で眼の存在領域が設定される。この2ステップで
は、まず画像フレームのなかで顔の中央部が位置すると
考えられる領域で画像を走査して、連続白画素数の状態
から顔幅部分が抽出される。そしてこの顔幅内でさらに
走査して、眼球部とその上方にある眉とに対応する黒画
素領域2点の検索を行なうことにより眼の存在領域が求
められる。ステップ104が発明の2値化しきい値設定
手段を構成し、ステップ105〜107が眼球位置検出
手段を構成している。
【0014】次いで、ステップ108では、開閉眼検出
回路18により、眼の開き度合いの状態が検出され、ス
テップ109で、上記眼の開き度合いを基に開閉眼を判
定する。そしてステップ110において、覚醒度判定回
路19で、開閉眼の発生パターンに基づいて運転者の覚
醒度の判定が行なわれる。
【0015】ここで、覚醒度の低下した状態にあるもの
と判定されたときは、ステップ111に進んで、警報装
置20により警報が発せられる。このあとは続けて眼の
状態の監視を続けるため、ステップ101に戻る。ま
た、ステップ110での判定結果として覚醒度の低下が
認められないときも、同様にステップ101に戻る。上
記ステップ106以降の顔幅の設定、眼の存在領域の設
定、眼の開き度合い検出、開閉眼の判定、ならびに覚醒
度の判定等の詳細は、特願平5−39562に詳しい。
【0016】この実施例は以上のように構成され、光環
境計測回路が外光の影響の少ない部位を局所領域とし
て、顔画像データにおけるこの局所領域の平均濃度値を
求め、この平均濃度値を基に2値化しきい値設定回路が
2値化しきい値を設定するようにしたので、外光が前面
や側面から差し込む車室内で撮影した顔画像でも、眼球
位置や眼の状態を正確に検出することができるという効
果を有する。
【0017】次に図5は、昼間・夜間の変化に対応して
局所領域を切り換えて2値化しきい値を設定するように
した第2の実施例を示す。右ハンドル車を例にとれば、
昼間時は図4に示すような画像データの上半部、右半部
の局所領域Aが外光による影響が小さく、運転者の少な
くとも左眼を抽出するのに適しているが、夜間時には、
運転者が受ける光はその顔部に照射される赤外線ランプ
による光だけとなる。このとき、昼間時と同じ局所領域
Aを用いると、運転者の顔の動きによって、局所領域内
の光が当たっている部分の面積が変化する。この結果、
照明による光環境状態は変わっていなくても、局所領域
内の濃度情報は変化して2値化しきい値にも影響を受け
るおそれがある。この第2の実施例はこれに対処するも
のである。
【0018】図5において、画像メモリ14に接続され
た光環境計測回路25には、昼・夜判定回路22が接続
されている。昼・夜判定回路22は、例えば照度センサ
を備えて照度センサ出力値が所定値以上(=昼)か否か
に基づいて昼間であるか夜間であるかを判定する。光環
境計測回路25は、昼・夜判定回路22から受ける判定
結果により、光環境状態を示す濃度情報を入手すべき局
所領域を切り換えるようになっている。そしてその切り
換えた局所領域の濃度情報、すなわち平均濃度値を求め
て2値化しきい値設定回路16へ出力する。その他の構
成は第1の実施例と同様である。
【0019】上記構成のおける動作の流れを、図6のフ
ローチャートに基づいて説明する。ステップ102で1
フレーム分のデジタル入力画像が画像メモリ14に格納
されると、ステップ201において、昼・夜判定回路2
2により、昼間か夜間かの判定が行なわれる。判定結果
が昼間であればステップ103に進んで、光環境計測回
路25において、画像メモリ14に格納された画像デー
タによる画像フレームについて、先の図4に示されたよ
うに上半部、右半部を範囲とする局所領域Aの平均濃度
階調の演算が行なわれる。判定結果が夜間であるときに
は、ステップ203へ進み、赤外線ランプ12が点灯さ
れ運転者の顔を照射する。
【0020】そして、ステップ204において、光環境
計測回路25では図7に示されるような画像フレームの
下半部を範囲とする局所領域Bの平均濃度階調の演算が
行なわれる。上記局所領域Bは、顔の顎から首部に相当
する範囲であり、運転者の顔が動いても明かるさの変化
が小さい領域である。ステップ104では、ステップ1
03またはステップ204の演算結果を光環境計測回路
25から受けて、2値化しきい値設定回路16により、
昼間・夜間に対応したいずれかの局所領域の平均濃度値
を基に、2値化しきい値が設定される。その他のステッ
プは図3のフローチャートと同じである。
【0021】この実施例によれば、昼間・夜間で画像処
理のための2値化しきい値の基礎となる濃度情報を取得
する局所領域を切り替えるようにし、とくに夜間におけ
る局所領域Bを画像フレームの下半部としたから、赤外
線ランプによる照射の下で、運転者の顔が動いても明か
るさに影響を受けず、常に安定した2値化画像データを
得ることができる。
【0022】なお、本実施例では、夜間においても、流
れの各サイクルごとに2値化しきい値を設定するように
したが、夜間では光環境状態が安定するので、夜間であ
ることの判定後、局所領域Bの濃度情報計測を所定時間
行なったあとは、2値化しきい値を固定しても的確に顔
幅や眼の存在領域の設定を行なうことができる。また、
昼・夜判定回路22としては、照度センサを備える例を
示したが、このほか例えばヘッドライトなど車両ライト
のライトスイッチセンサや画像データの濃度情報出力回
路などを用い、ライトスイッチがオン(点灯=夜)かオ
フか、また画像データの濃度情報が所定値以上(=昼)
か否かに基づいて、昼間であるか夜間であるかを判定す
るようにしてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上のとおり、本発明は顔画像を画像処
理して眼球位置を検出する車両運転者の眼球位置検出装
置において、外光等の光環境の影響が少ない領域を局所
領域としてその領域の濃度情報を計測し、その濃度情報
に基づいて画像データ2値化のための2値化しきい値を
設定するようにしたので、外光により車室内の光環境が
大きく変化しても、画像処理上これに影響されることな
く眼球部とその他の部位とが確実に識別され、運転者の
眼球位置が精度良く検出されるという効果を有する。ま
た、昼間と夜間とで局所領域を切り換えることにより、
夜間やトンネル内での顔画像でも的確に安定して眼球位
置検出や眼の状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図3】第1の実施例における動作の流れを示すフロー
チャートである。
【図4】局所領域を説明する図である。
【図5】第2の実施例の構成を示すブロック図である。
【図6】第2の実施例における動作の流れを示すフロー
チャートである。
【図7】夜間時の局所領域を説明する図である。
【符号の説明】
1 顔画像入力手段 2 局所領域の濃度情報計測手段 3 2値化しきい値設定手段 4 眼球位置検出手段 11 TVカメラ 12 赤外線ランプ 13 A/D変換器 14 画像メモリ 15、25 光環境計測回路 16 2値化しきい値設定回路 17 眼球位置検出回路 18 開閉眼検出回路 19 覚醒度判定回路 20 警報装置 21 運転者 22 昼・夜判定回路 A、B 局所領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G06T 5/00 G06F 15/62 380 G08G 1/16 15/68 320Z (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 G06T 1/00 - 7/00 G01N 21/17 - 21/61 G02B 27/00 G08G 1/16

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 運転者の顔を含む画像を入力する顔画像
    入力手段と、入力画像データを画像処理して眼球位置を
    検出する眼球位置検出手段を備える車両運転者の眼球位
    置検出装置において、画像フレーム内の外光の影響の低
    い局所領域において濃度情報を計測する局所領域の濃度
    情報計測手段と、前記濃度情報を基に2値化しきい値を
    設定する2値化しきい値設定手段を有し、前記眼球位置
    検出手段が前記2値化しきい値設定手段で設定された2
    値化しきい値を用いて画像処理するように構成されたこ
    とを特徴とする車両運転者の眼球位置検出装置。
  2. 【請求項2】前記局所領域の濃度情報計測手段は、画像
    フレームの上方部で、かつ車室中央側部分を前記局所領
    域とするものであることを特徴とする請求項1記載の車
    両運転者の眼球位置検出装置。
  3. 【請求項3】前記局所領域の濃度情報計測手段は、昼間
    は画像フレームの上方部で、かつ車室中央側部分を前記
    局所領域とし、夜間は画像フレームの下方部を前記局所
    領域とするものであることを特徴とする請求項1記載の
    車両運転者の眼球位置検出装置。
  4. 【請求項4】前記2値化しきい値設定手段は、前記局所
    領域の濃度階調の平均値を前記2値化しきい値として設
    定するものであることを特徴とする請求項1、2または
    3記載の車両運転者の眼球位置検出装置。
JP1792194A 1994-01-18 1994-01-18 車両運転者の眼球位置検出装置 Expired - Lifetime JP3057996B2 (ja)

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JP3316725B2 (ja) * 1995-07-06 2002-08-19 三菱電機株式会社 顔画像撮像装置
JP3577882B2 (ja) * 1997-03-31 2004-10-20 日産自動車株式会社 居眠り状態検出装置
JP3414331B2 (ja) * 1998-10-19 2003-06-09 株式会社豊田中央研究所 眼の位置検出装置
KR100447268B1 (ko) * 2001-12-18 2004-09-07 한국전자통신연구원 최적 이진화 임계치 탐색에 의한 얼굴 영상에서 눈 검출방법

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