متن کامل – طراحی سیستم نظارت چهره راننده جهت تشخیص خستگی و عدم تمرکز حواس- قسمت ۹

تابع سیگموئید

Sigm

مجموع مربعات تفاضل

SSD (Sum of Squared Difference)

ماشین بردار پشتیبان

SVM (Support Vector Machine)

نرخ عدم آشکارسازی صحیح

TNR (True Negative Rate)

نرخ آشکارسازی صحیح

TPR (True Positive Rate)

فیلتر کالمن غیرمعطر

UKF (Unscented Kalman Filter)

مقدمه
تعریف سیستم‏های نظارت چهره راننده
همراه با توسعه صنعت خودرو در جهان، کاربرد فناوری‏های نوین در اتومبیل نیز افزایش یافته است. سیستم‏های حمل و نقل هوشمند[۱] یا به اختصار ITS، کاربرد کامپیوتر و فناوری اطلاعات و ارتباطات در شبکه‏های حمل و نقل انسان و کالا است. سیستم پیشرفته دستیار راننده[۲] یکی از بخش‏های سیستم حمل و نقل هوشمند محسوب می‏گردد. این سیستم‏ها برای بهبود کارایی خودرو و افزایش امنیت راننده و سرنشینان آن استفاده می‏شوند و در مواقع بحرانی، به راننده اعلام هشدار کرده یا به جای راننده تصمیم مناسب را برای کنترل و هدایت خودرو اتخاذ می‏کنند.
سیستم نظارت چهره راننده، یک سیستم بلادرنگ[۳] است که بر اساس پردازش تصویر چهره راننده، وضعیت جسمی و تا حدی وضعیت روحی او را تحت نظارت قرار می‏دهد. معمولا وضعیت راننده از بسته بودن پلک‏ها، نحوه پلک‏زدن، خیره بودن چشم‏ها به نقطه خاص، جهت نگاه چشم، خمیازه کشیدن و حرکت سر قابل تشخیص است. این سیستم در هنگام خواب‏آلودگی، خستگی و عدم توجه راننده به جاده، اعلام هشدار[۴] می‏کند.
ضرورت سیستم‏های نظارت چهره راننده
یکی از مهمترین عوامل موثر در تصادفات، خصوصا در جاده‏های بین شهری[۵]، خستگی، خواب‏آلودگی و عدم تمرکز حواس راننده است. خستگی و خواب‏آلودگی باعث کاهش درک و قدرت تصمیم‏گیری راننده برای کنترل خودرو می‏شود. تحقیقات نشان می‏دهد معمولا به طور طبیعی، پس از یک ساعت رانندگی، راننده دچار خستگی می‏شود. اما در ساعات ابتدایی بعد از ظهر، بعد از نهار و همچنین در نیمه شب، راننده در مدت زمان بسیار کمتر از یک ساعت احساس خواب‏آلودگی می‏کند. البته علاوه بر دلایل طبیعی، مصرف الکل، مواد مخدر و دارو‏هایی که منجر به کاهش هوشیاری می‏شوند نیز در خواب‏آلودگی راننده تاثیر‏گذار است [۱-۳]. عمده تصادفاتی که علت اصلی آن خستگی یا عدم تمرکز حواس اعلام می‏شود، در جاده‏های بین شهری و برای خودرو‏های سنگین رخ می‏دهد. اکثر این تصادفات در حدود ساعت ۶-۲ یا ۱۶-۱۵ به وقوع می‏پیوندد [۲].
در کشور‏های مختلف، آمار متفاوتی در مورد تصادفاتی که به علت خستگی و عدم تمرکز حواس راننده رخ می‏دهد، ارائه شده اما به طور کلی می‏توان گفت علت حدود ۲۰% از تصادفات و ۳۰% از تصادفات منجر به مرگ، خواب‏آلودگی و عدم تمرکز حواس راننده است. در تصادفات تک خودرو[۶] یا تصادفات خودرو‏های سنگین این رقم تا ۵۰% نیز گزارش شده است [۱, ۴-۱۰].
کشور ایران به لحاظ امنیت ترافیکی، نه تنها در بین کشور‏های دنیا، بلکه در بین کشور‏های در حال توسعه نیز وضعیت بحرانی دارد. بر اساس آمار پزشکی قانونی در سال ۱۳۸۶، بر اثر تصادفات رانندگی بیش از ۲۳۰۰۰ نفر کشته و ۲۴۵۰۰۰ نفر مجروح شده‏اند [۱۱]. بر اساس آمار اعلام شده، خسارت‏های ناشی از تصادفات در ایران بیش از ۶۵۰۰۰ میلیارد ریال (معادل ۶۷ میلیارد دلار) برآورد شده که حدود ۴/۶% تولید ناخالص ملی[۷] را تشکیل می‏دهد [۱۲]. این در حالی است که کشور استرالیا به عنوان یک کشور توسعه یافته، خسارت ناشی از تصادفات را حدود ۱۷ میلیارد دلار و معادل ۳/۲% تولید ناخالص ملی اعلام کرده است [۱۳].
با توجه به خسارات‏های جانی و مالی فراوان حاصل از خواب‏آلودگی و عدم تمرکز حواس راننده، طراحی و توسعه سیستم‏های تشخیص خواب‏آلودگی و عدم تمرکز حواس بسیار ضروری به نظر می‏رسد. یکی از بهترین روش‏های کاربردی برای این منظور، نظارت چهره راننده است. بر اساس مطالعات صورت گرفته، پیش‏بینی می‏شود استفاده از سیستم‏های تشخیص خواب‏آلودگی و عدم تمرکز حواس بتواند بین ۱۰% تا ۲۰% از تصادفات بکاهد [۱۴].
چالش‏های اساسی در سیستم‏های نظارت چهره راننده
در یک سیستم نظارت چهره راننده، دو مشکل اصلی مطرح است: «چگونگی اندازه‏گیری خستگی» و «چگونگی اندازه‏گیری تمرکز». این مشکلات به عنوان چالش‏های اصلی سیستم‏های نظارت چهره شناخته می‏شود. با وجود پیشرفت علم در زمینه فیزیولوژی و روان‏شناسی، هنوز هیچ تعریف دقیقی از خستگی ارائه نشده است. مسلما به دلیل عدم وجود تعریف دقیق خستگی، هیچ معیار قابل سنجشی[۸] نمی‏توان برای آن ارائه کرد [۹]. با این وجود ارتباطاتی میان میزان خواب‏آلودگی و دمای سطح بدن، مقاومت الکتریکی پوست، فعالیت و حرکت چشم، نرخ تنفس، نرخ تپش قلب و فعالیت مغزی وجود دارد [۳, ۹, ۱۵, ۱۶]. یکی از اولین و مهمترین نشانه‏های خستگی در چشم ظاهر می‏شود. بر اساس تحقیقات انجام شده، رابطه مستقیمی بین میزان خستگی و درصد بسته بودن پلک‏ها در یک مدت معین وجود دارد. به درصد بسته بودن پلک‏ها در یک دوره زمانی PERCLOS[9] می‏گویند. به همین دلیل تقریبا در تمام سیستم‏های نظارت چهره راننده، پردازش ناحیه چشم و بررسی میزان بسته بودن پلک‏ها به عنوان اولین و مهمترین معیار در اندازه‏گیری خستگی استفاده می‏شود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  fotka.ir  مراجعه نمایید.