بخشی از مقاله
خلاصه
خواب آلودگی راننده یکی از علل اصلی وقوع تصادفات رانندگی در نظر گرفته شده است. سیستم های تشخیص خواب آلودگی بر دو نوع سیستمهای نظارتی و مبتنی بر حرکت خودرو می باشند . که هرکدام مزایا و معایبی دارند. روشهای نظارتی با استفاده از حسگرهای عملکرد راننده به دلیل آنکه دارای مزاحمتی برای راننده نیستند، نسبت به سایر روشها عملی تر میباشند. در این پژوهش، ابتدا تصاویری از چشمهای بسته و باز برای آموزش به سامانه طراحی شده داده میشوند. سپس با استفاده از سامانه آموزش دیده، بسته بودن چشمها برای مدت طولانی شناسایی میشود.
در این سامانه تصاویر چشم های باز و بسته از 5 نفر و از هر نفر 40 عکس شامل عکسهای چشمهای چپ و راست برای فاز آموزش استفاده گردید. ابتدا ازالگوریتم PCA برای استخراج ویژگیها استفاده شده و به سامانههای مختلف دستهبندی کننده داده میشود. در فاز آزمایش همان تعداد تصاویر جدید مورد استفاده قرار گرفت.
چهار روش دسته بندی فاصله ی اقلیدسی ، Max likelihood ، شبکه های عصبی و به عنوان روش پیشنهادی سیستم ایمنی مصنوعی، مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت و نتایج نشان داد که دو روش نخست با وجود عدم نیاز به فاز آموزش ، زمان آزمایش بیشتری نیاز داشتند . استفاده از شبکه های عصبی علیرغم کوتاه بودن زمان آزمایش، به زمان آموزش زیادی نیاز دارند. در حالیکه سیستم ایمنی مصنوعی هم برای فاز آموزش و هم برای فاز آزمایش نیاز به زمان کوتاهی دارد. این در شرایطی هست که درصد شناسایی در روش های مختلف، تقاوت چندانی ندارند .
.1 مقدمه
افزایش تعداد خودرو در جهان و در نتیجه آن افزایش آمار تصادفات خسارات و تلفات ناشی از تصادفات سبب شد تا محققین به دنبال کشف علل اصلی تصادفات رانندگی باشند . خواب آلودگی راننده یکی از علل اصلی وقوع تصادفات رانندگی در نظر گرفته شده است. خواب آلودگی راننده، کابوسی است که همواره بر روح و جان مسافران سایه انداخته است . متاسفانه این کابوس در جاده های کشورمان در اکثر موارد به واقعیت پیوسته و همواره در سطح جاده های کشور شاهد از بین رفتن هموطنان عزیزمان هستیم . متاسفانه کشور ایران در بحث تلفات جاده ای در جهان رتبه نخست را دارد و سالیانه حدود 30 هزار نفر از عزیزانمان در این حوادث جان خود را از دست می دهند
گفتنی است که این موضوع محدود به کشور ما نبوده و در سراسر جهان معضل تصادفات جاده ای وجود دارد . در راستای مسئله ی تشخیص خواب آلودگی و امکانات موجود برای جلوگیری از این نوع حوادث اقداماتی در زمینه های مختلف صورت گرفته است .
.2 مروری بر کار های انجام شده
در این بخش نگاه کلی به اقدامات انجام شده در زمینه ی تشخیص هوشیاری شده است . امروزه یکی از علل اصلی تصادفات خواب آلودگی و خستگی راننده می باشد. به طور کلی، روش های تشخیص خواب آلودگی در دو دسته زیر تقسیم می شوند :
.1روش های نظارتی که خود بر دو دسته هستند :
· حسگر شاخص های فیزیولوژیکی
· حسگر عملکرد راننده
.2روش های مبتنی بر حرکت خودرو در روش های نظارتی وسایل اصلی حسگرها و دوربین هایی است که علائم فیزیکی راننده را ثبت میکنند. سپس این علائم به یک سامانه فرستاده میشود تا در آنجا مورد پردازش قرار گیرند و میزان خواب آلودگی راننده مشخص شود. در روش های مبتنی بر حرکت خودرو ، رفتارخودرو به عنوان مثال حرکت و زاویه چرخ ها و... مورد بررسی قرار میگیرد تا با مطالعه رفتار خودرو سطح هوشیاری راننده تعیین گردد. هر کدام از این روش ها مزایا و معایب خاص خود را دارند.
بهترین روش در بین این روش ها ، روش های مبنی بر آثار طبیعی فیزیولوژیک انسان می باشد که به دونوع انداره گیری تغییرات سیگنال های فیزیولوژیک و اندازه گیری تغییرات فیزیکی دسته بندی میشوند . در نوع اول به دلیل اینکه حسگر ها مستقیما به بدن وصل میشوند موجب اذیت و آزار راننده میشود و نیز در زمان های طولانی ممکن است دقت حسگر به دلیل تعرق بدن راننده کاهش پیدا می کند . پس بطور کل عملی ترین روش ، زیر نظر گرفتن عملکرد راننده برای تشخیص خواب آلودگی است که به کمک دوربین صورت می گیرد . این روش ، روش نظارت از راه دور می باشد و هیچ گونه مزاحمتی برای راننده به وجود نمی آورد . در مجموع، بهترین راه تشخیص خواب آلودگی و عدم هشیاری، اندازه گیری امواج مغزی و تپش و ضربان قلب است
در هنگام خواب آلودگی، ظاهر و چهره فرد دچار تغییرات محسوسی می شود که مهمترین این تغییرات درچشم و دهان و وضعیت نشستن است. با تصویربرداری از راننده و کمک گرفتن از روشهای پردازش تصویر می توان ویژگی های بصری خواب آلودگی را استخراج کرد. افراد در شرایط خستگی و خواب آلودگی بعضی رفتارهای بخصوصی را از خود نشان میدهند که به راحتی در تغییرات ظاهری مانند چشم،قابل مشاهده است .بطور مثال طولانی تر شدن زمان پلک زدن، حرکت آرام پلک، نزدیک شدن پلکها به یکدیگر یا حتی بسته بودن پلکها ،خیرگی چشم ، خمیازه کشیدن، بیحسی، پایین افتادن مکرر سر ،خماری و خمودگی در ظاهر از رایج ترین ویژگیهای بصری یک شخص خواب آلوده می باشند
.3 روش پیشنهادی
فرایند خواب رفتن در هنگام رانندگی را می توان به صورت کاهش تدریجی هوشیاری در نظر گرفت . مهم ترین مسئله ای که در مورد سیستم های هوشمند تشخیص خواب آلودگی باید در نظر گرفته شود ، این است که با چه دقت و سرعتی می توان در مراحل اولیه خواب آلودگی را تشخیص دهند . برای تشخیص خواب آلودگی معیار مشخص و دقیقی وجود ندارد پس باید بر اساس اثرات آن ، میزان سطح هوشیاری را تعیین کرد . بر این اساس روش های متعددی برای تشخیص خواب آلودگی ارائه شده است که هر کدام نقاط ضعف و قدرت بخصوص دارند. در هر کدام از این روش ها پارامتر های مختلفی مورد استفاده قرار گرفته است که ممکن است مربوط به راننده یا خودرو باشند .
در این تحقیق عملکرد ظاهری راننده مورد بررسی قرار گرفته است . در شکل - 1 - نمای کلی کار نشان داده شده است
شکل . 1 بلوک دیاگرام روند کلی کار
در فاز آموزش ابتدا مجموعه داده آموزشی متشکل از تصاویر چشم چپ و راست در وضعیت باز و بسته به عنوان ورودی به سیستم داده می شود سپس به روش PCA ویژگی های هر تصویر استخراج می شود . برای هر تصویر با استفاده از PCA تعداد 10 ویژگی را استخراج گردید و برای آموزش به سیستم دسته بند داده می شوند
