Sistema de detección de somnolencia o distracción del conductor de un vehículo automóvil.

Sistema de detección de somnolencia o distracción del conductor de un vehículo automóvil.

Comprende una cámara óptica (1) de captura del ojo del conductor y su contorno, una cámara térmica (2) para la medición de la temperatura del ojo, un detector de CO2, y un sensor de temperatura ambiente, integrados en el retrovisor del automóvil y conectados a un computador (3) con un programa (31) para detectar el cierre de un ojo, producir una señal de "ojo ausente" (6) cuando se detecta el cierre del ojo o que el ojo está ausente de la zona de enfoque, y para medir un tiempo en que la el ojo permanece cerrado o fuera de la zona de enfoque. Un dispositivo lógico (4) produce una señal de alarma y al menos una respuesta física en el automóvil, cuando dicha temperatura del ojo está fuera de un rango de temperaturas predeterminado o dicho tiempo medido es igual o superior a un tiempo umbral (Tu), el cual es hecho depender de la velocidad del vehículo.

"Sistema de detección de somnolencia o distracción del conductor de un vehículo automóvil"

Sector técnico de la invención La presente invención se refiere a un sistema de detección de somnolencia o distracción del conductor de un vehículo automóvil, del tipo de los que comprenden al menos una cámara óptica captura del ojo del conductor y su contorno, enfocando una zona determinada del rostro, conectada a un computador que está implementado con un software de detección y un algoritmo adaptado para detectar el cierre de un ojo, producir una señal de "ojo ausente" cuando se detecta el cierre del ojo o que el ojo está ausente de la zona de enfoque, y para medir un tiempo en que la el ojo permanece cerrado o fuera de la zona de enfoque. Y al menos un sensor no óptico detector de los causantes de la fatiga en el conductor.

Antecedentes de la invención Es sabido que el sueño es una de las principales causas de accidentes en automoción, cifrada según las fuentes entre el 25 y el 35%. Son conocidas numerosas realizaciones de dispositivos para la detección de la somnolencia de los conductores de vehículos automóviles y avisar de tal circunstancia, pero aún hoy en día se sigue investigando y desarrollando mucho en este terreno de la prevención del sueño ..

En el estado de la técnica actual se conocen muchas realizaciones concretas de sistemas de detección de sueño y somnolencia en vehículos automóviles, que utilizan diferentes tecnologías, diferenciables en tres grandes sistemas.

Existen sistemas basados en análisis de señales mecánicas, que utilizan la detección y análisis del movimiento del volante, su velocidad angular y pulsos fisiológicoso Entre los sistemas conocidos cabe citar los descritos en las patentes US4581607, GB2383176, DE1009140, DE102009019194, FR2933646, CZ300170, W02005124713 y W02007031904.

Otros sistemas analizan la presión de agarre sobre el volante y el momento aplicado por el conductor sobre el volante, tales como los descritos en los documentos GB2346998, GB2366062, US2003141978, US6590499, ES2012847, DE102009047323 y US6265978.

Existen también tecnologías basadas en la detección del pulso y frecuencia cardíacos, tales como por ejemplo las descritas en las patentes DE4400207, DE102004036119 y US2009326399. En el artículo de "Sistema detector de fatiga en la conducción" (J.L. García, E. Rogado, R. Barea, L.M. Bergasa, E. López, M. Ocaña, D. Schleicher, WAF08, Vigo, Spain (2008».se describe un método para la adquisición y el procesamiento de estas variables así como un algoritmo para la detección de latidos y el cálculo del HRV teniendo en cuenta la presión con la que se agarra el volante así como la temperatura en la cabina y el exterior.

Otro grupo de soluciones son las que analizan el comportamiento del conductor, detectando anormalidades o reacciones anormales con respecto a su comportamiento habitual. Por ejemplo, las patentes EP1701290 y DE102004047136.

Otro grupo de tecnologías se basan en captar y analizar la temperatura corporal, tales como las DE102005001230 (temperaturas de los dedos) , US5689241 y GB2375645.

V, por último, un grupo más numeroso es el de sistemas que emplean técnicas de análisis y monitorización del ojo del conductor: posición del ojo, movimiento de los párpados, etc. Son ejemplos de tales tecnologías las descritas en los documentos FR2784887, DE102004009955, US2011284304, US2010214105, ES2308939, FR2773521, CN101599207, CN101872419, W02011050734, W09936893 y EP1867281. En concreto, la EP2314207 describe un sistema que utiliza el análisis del parpadeo y de la temperatura facial.

En concreto, la patente europea EP1867281A1, de Delphi Tech, Inc., describe un sistema de monitorización del ojo que hace un seguimiento del movimiento de un ojo, y que incluye los pasos de detectar la existencia de un elemento vecino alrededor del ojo durante un determinado tiempo y formar un contorno para este elemento vecino. Se analizan unos "candidatos a ojo" y se determina si estos candidatos caen fuera del contorno definido por el elemento vecino.

El documento FR2773521A da a conocer un procedimiento y dispositivo para detectar y prevenir la somnolencia del conductor de un vehículo automóvil. El dispositivo de monitorización y alarma tiene un detector de vídeo opto-electrónico y un módulo electrónico instalados en el interior del espejo retrovisor interior, con el detector inmediatamente detrás del cristal del espejo sin plateado. La imagen de la cara del conductor/a es escaneado para localizar a los ojos, y se controla la tasa de parpadeo mediante un algoritmo de reconocimiento particular. Si esta cae por debajo de un umbral predeterminado se activa una alarma.

El algoritmo de reconocimiento requiere un ajuste muy fino del eje del detector de video (cámara) y obliga a proveer un sistema mecánico automático de alineación, basado por ejemplo en un cardan o similar en el interior del retrovisor, lo cual complica la instalación y el software asociado.

El documento US5689241 (A) describe un aparato para la detección del sueño y alertar un conductor que usa un mecanismo de control óptico auto centrado con capacidad de hacer zoom, y un sensor de temperatura que analiza la zona de la boca y la nariz. En este documento el aparato se describe como un artefacto independiente opcional y no se concreta dónde debería estar el artefacto. El sensor de temperatura es una cámara térmica para detectar la temperatura de la nariz y la boca, con el fin de que en caso de fatiga ésta se reduzca y se pueda detectar.

Cabe citar también el documento US2010214105A1, "Método para detector la somnolencia de un operador de vehículo", en la que, ya que a diferencia de EP1867281, incorpora información detallada de nuevas "formas" con las que se podría detectar la fatiga en el rostro del conductor (ángulo de la cabeza) , además, establece un tiempo de monitoreo y una respuesta que despierte o alerte al conductor en caso de sopor o somnolencia. Sin embargo, no se indica dónde se debe disponer la cámara que se va a usar para detectar esta fatiga, así como tampoco justifica el tiempo de monitoreo y aviso. Se proveen métodos para determinar los niveles de fatiga del conductor, pero no se proporcionan formas de aplicarlo para la seguridad vial y la conducción. Esta patente da algunos detalles sobre sistema de detección del ojo, así como algoritmos ya existentes que son usados para detectar la fatiga, el ojo cerrado o la cabeza inclinada.

Un inconveniente es que al conductor no se le permite girar ni inclinar la cabeza más allá de un determinado lapso de tiempo, pues el sistema interpreta que se produce somnolencia.

En definitiva, los sistemas conocidos de detección de fatiga adolecen de alguno o varios de los inconvenientes siguientes:

la producción de la señal de alarma se produce inmediatamente producida la señal de somnolencia, o una vez transcurrido un periodo de tiempo fijo, independientemente de la velocidad del automóvil, y por lo tanto de la distancia recorrida durante el tiempo de somnolencia, lo cual puede dar lugar a "falsos positivos"; requieren una gran precisión en la alineación del eje de la cámara con el ojo, por lo que, para ser fiables, precisan de dispositivos que aseguren la precisión, lo cual encarece y complica el conjunto; por lo general, son sistemas deductivos, que tienden a determinar un estado de somnolencia o fatiga una vez que éste se ha producido; y los inventores no conocen ningún sistema conocido en el estado de la técnica, que permita realizar la detección de somnolencia durante la noche.

La presente invención tiene por finalidad un sistema de detección de somnolencia que de solución conjunta a los anteriores inconvenientes, proporcione un sistema fiable y seguro, sin necesidad de complicar los alineamientos de las cámaras; que no proporcione falsos positivos; predictivo de la producción de situaciones de somnolencia;

que permita detectar somnolencia durante trayectos nocturnos; susceptible de ser incorporado de serie en los vehículos automóviles; y que sea económico.

Explicación de la invención A tal finalidad, el objeto de la presente invención es un sistema de detección de somnolencia o distracción de un conductor de un vehículo automóvil, del tipo citado al inicio, que en su esencia se caracteriza por comprender además:

al menos una cámara térmica para la medición de la temperatura del ojo y contornos del conductor; y

un dispositivo lógico para producir una señal de alarma y al menos una respuesta física en el automóvil, seleccionada de entre: una alarma acústica, una alarma visual interior, el encendido de los intermitentes, la desaceleración del vehículo y el endurecimiento...

1. Sistema de detección de somnolencia o distracción del conductor de un vehículo automóvil, del tipo de los que comprenden al menos una cámara óptica (1) de captura del ojo del conductor y su contorno, que enfoca una zona de enfoque determinada, conectada a un computador (3) que está implementado con un programa (31) adaptado para detectar el cierre de un ojo, producir una señal de "ojo ausente" (6) cuando se detecta el cierre del ojo o que el ojo está ausente de la zona de enfoque, y para medir un tiempo en que la el ojo permanece cerrado o fuera de la zona de enfoque, caracterizado porque comprende además:

al menos una cámara térmica (2) para la medición de la temperatura del ojo del conductor; y

un dispositivo lógico (4) que produce una señal de alarma y al menos una respuesta física en el automóvil, seleccionada de entre: una alarma acústica, una alarma visual interior, el encendido de los intermitentes, la desaceleración del vehículo y el endurecimiento de la dirección, cuando se produce al menos una de las siguientes circunstancias:

dicho tiempo medido es igualo superior a un tiempo umbral (Tu) , ó

dicha temperatura del ojo está fuera de un rango de temperaturas predeterminado.

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha cámara óptica (1) y dicha cámara térmica (2) están integradas en un retrovisor (12) del vehículo automóvil.

3. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho tiempo umbral (Tu) se determina de manera que disminuye cuando la velocidad (V) del vehículo aumenta.

4. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho tiempo umbral (Tu) es calculado como el tiempo necesario para que el automóvil recorra una distancia fijada desde el momento en que se ha producido la señal de "ojo ausente" (6) .

5. Sistema según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha distancia fijada recorrida por el automóvil desde el momento en que se ha producido la señal de "ojo ausente" (6) está comprendido entre 45 y 70 m.

6. Sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha distancia fijada recorrida por el automóvil desde el momento en que se ha producido la señal de "ojo ausente" (6) es de 50 m.

7. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho tiempo umbral (Tu) es calculado como:

Tu =a· In (V) + b,

siendo "Tu" el tiempo umbral, "V" la velocidad del automóvil, y "a", "b" dos constantes que dependen de las unidades empleadas.

7. Sistema según las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque dicho tiempo umbral (Tu) es calculado como Tu = -5, 718 . In (V) + 20, 357,

estando "Tu" expresado en metros y estando "V' expresado en km/h.

9. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una sonda de temperatura ambiente (15) del habitáculo del vehículo, que envía la temperatura detectada a dicho computador (3) , el cual genera una señal de "exceso de temperatura" (14) cuando la temperatura detectada es igualo superior a valor máximo predeterminado de temperatura ambiente.

10. Sistema según la reivindicación 9, caracterizado porque cuando se genera la señal de "exceso de temperatura" (14) , el sistema provoca la bajada de al menos una ventanilla (17) o un cambio en las condiciones del climatizador (18) del vehículo automóvil.

11. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un sensor de la concentración de CO2 (13) en el aire del habitáculo del vehículo, que envía el valor de la concentración de CO2 detectado a dicho computador (3) , el

cual genera una señal de "exceso de CO2 (16) cuando dicho valor de concentración es igualo superior a un valor máximo predeterminado.

12. Sistema según la reivindicación 10, caracterizado porque cuando se genera la señal de "exceso de CO/, el sistema provoca la bajada de al menos una ventani15 lla (17) o un cambio en las condiciones del climatizador (18) del vehículo automóvil.

54

52

I I 18 I I -ª 17 I 10 il -ª I -ª ~ --Lr'-11 Z ª ~

FIG.1

r--'------"'--'---'----------'~-'-~-----. -'~ '--'-'~--'--"J"~I I o ~ o ~ o ~ 1 ~ ~ ~ ~ ~ ~

1" L I '

;I i~ ~~j~ T-·--"---r··-----·r----~-, I, "' , .ifl' '-----1

'

I I 1"

Km/h _1 I 1", ) /1' 1 13 Km/h j I ¡ , , / I 15 Km/h .1 [

1, ' y, ' , 1

16Km/h '

i 18 Km/hl

Km/h ~

Km/h_1

Km/h 1

Km/h 29 Km/h 31 Km/h

f

."- 35 Km/h I

G)

. 38 Km/h ~l 42 Km/h 1

N -1

46Km/h I 51 Km/h -1 -I~"" 56 Km/h _1 ~I C» 61 Km/h I .,

9'1

Km/h]

......

...lo.

Km/h .J

Km/h J 90 Km/h -5' 98Km/h I 3: 108 Km/h 1 +

, 119 Km/h -1 ~ ~ I

131 Km/h J ' I I (..) O I 1 144 Km/h J. l! ~ I I

L.____159 Km/h~___L____.___L... _____.L____._L.____ , J.I