سیستم تشخیص خواب آلودگی

خواب آلودگی راننده، کابوسی است که همواره بر روح و جان مسافران سایه انداخته است. متأسفانه این کابوس در جاده‌های کشورمان در اکثر موارد به واقعیت پیوسته و همواره شاهد از بین رفتن هموطنان عزیز در سطح جاده‌های کشور هستیم. ایران از لحاظ تلفات جاده‌ای رتبه نخست جهان را دارد و سالانه حدود ۳۰ هزار نفر از عزیزانمان در این حوادث، جان خود را از دست می‌دهند. گفتنی است که این موضوع محدود به کشور ما نبوده و در سراسر جهان معضل تصادفات جاده‌ای وجود دارد. برطبق آخرین تحقیقات انجام شده توسط مرکز تحقیقات خواب Loughborough انگلیس، خستگی راننده یکی از عوامل اصلی تصادفات جاده‌ای منجر به مرگ و یا آسیب‌های جدی در انگلیس است.
در این زمینه، شرکت‌های بزرگی همانند فورد و ولوو، دست به کار طراحی سیستم‌هایی برای تشخیص خواب آلودگی راننده شده‌اند.
● تئوری آزمون
اصولاً سیستم‌های شناسایی خواب آلودگی با شبیه‌سازی رانندگی، از قابلیت شناسایی خواب آلودگی راننده و هشدار دادن به راننده خواب آلود برخوردارند. شبیه‌ساز مورد بحث، از یک دوربین دیجیتال با یک پردازشگر سیگنال (DSP) تشکیل شده است. این سیستم، درصد نزدیک شدن پلک‌ها به یکدیگر را اندازه گرفته و با مقایسه آن با زمان استاندارد، در صورت وجود اختلاف برای این عامل، از طریق بازخوردی که در سیستم تعریف شده است، سیستم هشدار دهنده را فعال می‌کند. سیستم هشدار ممکن است به صورت یکی از روش‌های صوتی، لرزش صندلی و یا غربیلک فرمان عمل کند.
البته سیستم‌های دیگری نیز برای تشخیص خواب آلودگی رانندگان طراحی شده‌اند که عبارتند از: حسگرهای تعیین محل سر راننده، سیستم شناسایی خیرگی چشم راننده، اندازه‌گیری سیگنال‌های مغزی (EEG)، اندازه‌گیری امپدانس سطح پوست و در نهایت تصویربرداری از سطح جاده
● روش آزمون
Copilot سیستمی مبتنی‌بر ویدئوست که برای ثبت تعداد دفعات افت‌های آهسته پلک به کار می‌رود. این سیستم، از تجهیزات روشنایی برای شناسایی چشمان راننده استفاده می‌کند و با استفاده از یک دوربین، دو تصویر متوالی از راننده می‌گیرد.
۱) با استفاده از یک منبع روشنایی مادون قرمز ۸۵۰ نانومتری تهیه می‌شود که پرتویی متمایز از مردمک چشم راننده (اثر چشم قرمز) ایجاد می‌کند.
۲) از یک منبع روشنایی مادون قرمز ۹۵۰ نانومتری برداشته می‌شود که تصویری با مردمک تیره را ایجاد می‌کند. این دو تصویر، به استثنای روشنی مردمک، با یکدیگر یکسان هستند.
۳) با محاسبه اختلاف این دو تصویر، چشمان روشن را ارتقامی‌دهد. با اعمال حد بر روشنایی (پیکسل) تصویر، چشمان راننده در این تصویر شناسایی می‌شود.
اصولاً، تصویر چشم روشن و چشم تیره یکسان هستند به استثنای مردمک‌های درخشان در تصویر چشم روشن. تصویر متفاوت تمامی مشخصه‌های تصویری به استثنای مردمک‌های روشن را حذف کرده است.
Copilot برای نصب روی داشبورد و سمت راست فرمان‏، طراحی شده است. این سیستم مجهز به پایه‌ای چرخان با دو درجه آزادی است تا تنظیم سیستم توسط راننده را امکان‌پذیر سازد. نمای جلویی دستگاه، مشابه ترکیب آینه عقب ساخته شده است. به راننده آموخته می‌شود که جهت دستگاه خود را همانند آینه عقب تنظیم کند. زمانی که راننده تصویر خود را در صفحه دستگاه می‌بیند، دستگاه تنظیم است. میدان دید، به حدی باز است که حرکات مهم سر را در برمی‌گیرد. در فاصله ۳۰ سانتی‌متری دوربین، یک تصویر چهار گوش به اندازه ۳۰ سانتی‌متر به دست می‌آید. این اندازه اجازه می‌دهد تصویر ۴۲ سانتی‌متری نمای سر را در حالی منتقل کند که حداقل یک چشم در میدان دید باقی می‌ماند.
● خواب و تصادفات
از آنجا که کسب اطلاعات در زمینه حالات فیزیولژیکی راننده خواب آلود، الزام اولیه این آزمایش بود، این واقعیت که درصد بالایی از افراد یک یا چند رویداد خواب بیشتر نشان می‌دادند، برای ما به منزله تأیید مثبت طراحی آزمایش بود.
● الگوی انتخاب
برای انجام آزمایش، جمعی متشکل از ۶۰ مرد سالم در سنین بین ۲۲ تا ۲۸ سال، از میان ۲۲۰ متقاضی انتخاب شدند. به این افراد، توصیه می‌شد که هر گونه غیرواقعی بودن شبیه‌سازی را نادیده گرفته و برطبق مقررات ترافیکی جاده (محدودیت‌های سرعت و امثالهم) رانندگی کنند. به افراد تحت آزمایش چیزی در خصوص طول یا مسافت آزمایش در دست انجام گفته نشد. اهداف و مقاصد آزمایش نظیر خواب آلودگی، تشخیص و امثالهم به افراد گفته نشد و سئوالات مربوط به این موضوعات به‌طور مؤدبانه بی‌پاسخ می‌ماندند. افراد می‌بایستی مسیرهای زیر را در شبیه‌ساز می‌پیمودند تا بتوان در ادامه تحقیقات از نتایج حاصله سود برد.
- خط مبنا: مسیری ۴ کیلومتری، بدون هیچ‌گونه مه، پیچ و خم و ترافیک
- استرس: ۱۲۰ کیلومتر مسیر مه آلود (با ۵۰ متر وضوح میدان دید) و پیچ‌های ناگهانی و ترافیک کم
- کنترل و تست: مسیری ۱۰ کیلومتری با پیچ و خم‌های زیاد و سراشیبی در محیط واقعی خیابان (با ترافیک و عابرین) و کمی مه آلود
● رویدادهای خواب
رویدادهای خواب، موقعیت‌هایی هستند که در آنها، راننده چشمانش را به مدتی بیش از یک ثانیه، بسته نگه می‌دارد. در سرعت ۵۰ کیلومتر در ساعت، خودرو مسافتی حدود ۱۵ متر را در مدت یک ثانیه طی می‌کند. صدها رویداد از این دست، بین ۶۹ درصد از افراد ثبت شد که طولانی‌ترین رویداد، طی مسافتی حدود ۱۲۰ متر، به مدت ۸ ثانیه بود. تعداد افزایش رویدادهای خواب، بر حسب طول زمان رانندگی در منطقه مه آلود و استرس بدون محرک، به حداکثر ۶۰ تا ۱۱۰ کیلومتر می‌رسد. نیل به این حد، از چند طریق قابل توجیه است:
۱) ۹ نفر خوابشان برد و تصادفات شدیدی را موجب شدند. به این افراد اجازه داده نمی‌شد آزمایش را کامل کنند، لذا هیچ سهمی در کل آمارهای به دست آمده نداشتند.
۲) برخی رانندگان، خوابشان می‌برد و به مرحله ایجاد تصادف، بسیار نزدیک شدند، اما موفق شدند خودروی خود را کنترل کرده و آزمایش را با هوشیاری خاصی ادامه دهند.
۳) منطقه شلوغ آزمایشی، در ۱۳۰ کیلومتری، توجه راننده را جلب کرده و هوشیاری او را تقویت می‌کند.
● تصادفات ناشی از خواب
حدود ۴۵ درصد از سوانح شدید، نتیجه بلاواسطه و منحصر بفرد خواب افتادگی راننده است. هر راننده‌ای که چندین ثانیه را با چشمان بسته رانندگی کرد، یا با انبوهی از خودروهای در حال حرکت تصادف کرد و یا با عابر در حال گذر از خیابان برخورد کرد. همین رویداد رانندگی در منطقه کنترل شده، در هیچ یک از آزمایش‌ها مشکلی ایجاد نکرد. از این‌رو می‌توان نتیجه گرفت که تصادف ناشی از خواب آلودگی و استرس، در منطقه استرس‌زا رخ می‌دهد.
● تحلیل نتایج
برای تشخیص اتوماتیک افت پلک، یک بسته نرم‌افزاری اختصاصی موسوم به ALISA (تصویر یادگیری انطباقی و تحلیل سیگنال) برای تصاویر IR دوربین به کار رفت. چهارم تصویر متوالی از چهره راننده در کنار تصاویر عادی‌سازی شده توسط ALISA به کار برده شد. اندازه نقاط سیاه همزمان با تغییر اندازه نقاط تحت کنترل چشم، تغییر می‌کند. زمانی که پلک کاملاً بسته می‌شود، نقطه سیاه نیز ناپدید می‌شود. تعیین حد طول زمان۴، پلک زدن عادی را از شروع خواب، متمایز می‌کند.
خواب آلودگی غالباً، به مرور زمان افزایش می‌یابد. این امر در شکل ۲ که طرح درصد افت پلک برای راننده جاده را نشان می‌دهد، قابل مشاهده است.
این نرم‌افزار، به ما قدرت تحلیل نتایج به دست آمده از آزمایش شبیه‌ساز Copilot را می‌دهد.
● نتیجه‌گیری
در انگلیس افزون‌بر ۲۵ درصد از تصادفات و به‌طور خاص حدود ۶۰ درصد تصادفات جاده‌ای، ناشی از خستگی راننده در حین رانندگی است. در ایران، شرایط متفاوت از انگلیس بوده، اما درصدی از تصادفات جاده‌ای، ناشی از خواب آلودگی و خستگی رانندگان بوده است.
در این زمینه، انجام اقدامی بسیار ضروری به نظر می‌آید. از طرفی با توجه به تحقیقات انجام شده، سیستم فوق از قابلیت مناسبی در شناسایی و اعلام اخطار به راننده خواب آلوده برخوردار است.
سیستم‌های مشابه این سیستم، در خودروهای روز دنیا به صورت تجاری نیز درآمده است. مثلاً، خودروی فورد و سیتروئن C۴. پیش‌بینی می‌شود که استفاده از این سیستم طی ۱۰ سال آتی، رشد بسیار چشمگیری داشته باشد. همچنین، با ترکیب این تکنولوژی با سیستم GPS می‌توان نتایج بسیار مطلوب‌تری را در خصوص ایمنی سرنشینان وسایل نقلیه پیش‌بینی کرد

اکبر آجامی
http://www.ajcar.blogfa.com