2019 Fiscal Year Research-status Report
Driver state estimation based on body movement and its application to the safe driving support
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19K14924
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
秋月 拓磨 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40632922)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 行動特徴 / 注意力 / 覚醒度 / 不安全行動 / 副次動作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，運転中のドライバの注意力や覚醒度の低下を早期に，精度よく検知することを目的とし，従来の心拍などの生理指標に加えて，ドライバの身体の動きに着目したドライバ状態推定手法を提案する．その基礎検証として，本研究課題では，ドライバの注意力低下が生理指標および四肢の動きに及ぼす影響を調査する．またその変化を検出するための基本アルゴリズムを検討する．このことによって，ドライバの注意力低下を早期に，精度よく検知するための定量指標の確立をめざす．この目標に対して，本年度は（1）検証用データの収集，および（2）注意力低下が身体動作に及ぼす影響の検討，の大きく2つの課題について研究をすすめた．
（1）については，検証用データ収集のための実験デザインを検討した．高速道路上の定常走行運転は，ドライバの機能低下を誘発する単調作業とされる．そこで，注意力が低下した状態での運転状態を再現する目的で，ドライビングシミュレータ内に高速道路を模した実験コースを作成し，実験参加者には一定速度で走行する前方車両を追従するよう指示する．1回の走行時間を15分程度とし，これを規定の回数繰り返すことで，漫然運転の状態を再現することとした．
（2）については，注意力，および覚醒度の低下した状態を定量的に取り扱うため，2つの指標を導入した．1つ目は，運転中の眠気レベルを測定する目的でドライバの顔表情を映像で記録し，評価者がビデオ観察して表情やしぐさから眠気のレベルを6段階で評価する．複数の評価者間で平均した値を眠気の基準変数とする．2つ目は，注意力のレベルを測定するため，運転中の実験参加者にヴィジランス課題を課し，このとき測定した反応時間を注意力の基準変数とする．また，これらの指標の妥当性を質問紙による主観評価，および心電図・脳波の生理指標の変化とそれぞれ比較し，妥当性を確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要で述べたように，2019年度は提案する行動特徴に基づくドライバ状態推定手法の構築にむけて，大きく以下の2項目を実施した．（1）検証用データの収集，および（2）注意力低下が身体動作に及ぼす影響の検討，である．
（1）については，実験デザインの検討を完了し，所属機関における研究倫理審査の申請を行い，承認を得た．
（2）については，（1）の実験デザインに沿って実験参加者7名を対象に実験を行い，検証用データを収集した．実験では，行動計測として，運転操作に伴う手足や頭部の身体挙動を小型慣性センサを用いて加速度・角速度データとして取得した．また，生理計測として，脳波，心電図を，また，覚醒度評価のための顔表情映像を記録した．併せて，主観的な疲労度や覚醒度とその強度を質問紙をつかって取得した．これらの収集したデータについて，覚醒度と注意力の主観・客観指標を比較して，両者の傾向がおおむね一致することを確認した．また，両者の傾向から注意力低下状態が再現できていることを確認した．ただし，実験参加者の年齢層や性別の構成に偏りがあるため，今後，引き続いて計測実験を行い，NHTSAのガイドライン等を基にして20-50代の4つの年齢層と男女比がそれぞれ可能な限り均等な構成となるようにする．
このほか，これまでの成果について，国際会議ICICIC2019などの国内外の学術会議にて公表した．
以上の内容から，本課題の調査は当初計画に対しておおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は，前年度の成果を受けて，検証用データの拡充，および注意力・覚醒度の低下が四肢の挙動に及ぼす影響の検討をすすめる．
第一に，前年度に引き続き，単調運転を対象に計測実験を行い，検証用データを拡充する．また，収集したデータに対して，注意力と覚醒度の基準変数をもとに「眠気あり/なし」「漫然あり/なし」の状態ラベルを作成し，データセットを作成する．このとき，状態ラベル作成のためのしきい値は，統計学的な有意差をもとに選択し，またその妥当性を心電図・脳波の生理指標の変化と併せて確認する．
第二に，注意力・覚醒度低下が四肢の挙動に及ぼす影響の検討を行う．先行研究では，長時間の単調運転において，タスクの実行に必要のない動作（副次行動）が増加する傾向が指摘されている．さらに，副次行動の発生数と覚醒レベルの間には関係があることが指摘されている (Roge, et al., 2001) ．そこで，先述のデータセットをもとに，ドライバの身体挙動のデータを状態ラベル（眠気あり/なし，漫然あり/なし）で群分けして分析することで，注意力・覚醒度低下が四肢の挙動に及ぼす影響を調査する．また，注意力・覚醒度低下と関係のある行動をしらべ，検知対象とすべき不安全行動を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
運転行動の計測実験を行うに当たり，当初調達を予定していた生体計測装置の一部を安価な民生品で代替えすることができた．そのため，当初計画より経費の節約ができた．一方，検証用のデータセット構築のために，運転行動の計測実験を前年度に引き続いて行う必要がある．未使用額は，実験実施に際して必要となる実験協力者への謝金等の経費に充てることとしたい．またそのほかに，当初計画の通り，国際会議への参加・発表等に係る経費，および数値解析用ソフトウェアの維持・管理に係る経費の使用を予定している．
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Research Products
(14 results)
