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困倦检测技术:不放过一个瞌睡的瞬间

2014年01月29日16:38    

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由“瞌睡”引发的悲惨交通事故接连不断。2012年4月日本发生的一起惨痛的交通事故至今仍令人记忆犹新,一辆载有旅客的观光巴士在关越机动车道上撞上隔音壁,造成7名乘客死亡。

现场未发现刹车痕迹和滑行擦痕,警察宣布这起事故是由打盹驾驶引起的。据推测汽车当时以90km/h以上的时速撞上了侧壁。2011年2月,在爱知县的东名机动车道上,因被打盹驾驶的卡车追尾,导致母女3人死亡。4个月后,在名神机动车道上发生了5辆车起火、2人死亡的重大事故,据引发事故的汽车驾驶员供述:“在那一瞬间,打了个盹儿”。

在困倦驾驶造成的交通事故中,大多是根本未减速的碰撞及车辆脱离车道撞到行人的悲惨事故。像长途卡车这种24小时连续驾驶而引起的交通事故大多是由打瞌睡而引起的。

据日本警察厅统计,日本交通事故造成的死亡人数每年都在减少,1970年最高时为1万6765人,2013年为4373人,只有最高时的1/4。但从具体原因来看,由超速等危险驾驶造成的交通事故大幅减少,但未仔细确认、漫不经心、困倦驾驶等人为失误造成的事故数量并未减少。估计很多驾驶员都有过在旅行归途及探亲途中因单调的驾驶而犯困的经历。

防止在驾驶过程中打瞌睡的技术终于实现了。图为富士通研究所开发的耳夹式“困倦检测传感器”。已在2013年的“CEATEC JAPAN”上展出。当检测到驾驶员困倦时,向智能手机发出警告。

今后要进一步减少交通事故,事前掌握驾驶员的疲劳、瞌睡等状态无疑是非常有效的。因此,各车企纷纷着手开发困倦检测技术。如果有了这种技术,不仅可以有效防止交通事故,对社会也有巨大的积极作用。通过提前检测驾驶员的困倦从而察觉危险来防止事故的技术从很早以前就一直在研究,如今随着技术的进步,终于要变成现实了。

困倦检测的第一步是检测表明驾驶员困倦增强的特征性动作和人体信号。因此,必须定义困倦的征兆。现在,一般作为困倦征兆使用的指标大致有三个:第一是包括睁开方式及瞳孔大小在内的眼睛的转动和状态,第二是脑波变化,第三是心率变化。

利用图像识别检测困倦的技术已进入实用阶段

其中,已开始实用化的是检测眼睛转动和状态的技术。检测困倦的最大难度是在不给驾驶员造成负担的前提下掌握驾驶员的困倦状况。也就是说,要在不给驾驶员佩戴任何传感器、不限制驾驶员动作和服装的前提下,准确检测出驾驶员的状态。

检测眼睛转动和状态的方法是目前最不给驾驶员造成负担的。具体就是利用安在驾驶员前方的摄像头来捕捉眼睛的转动和状态。如果从该图像可以检测出困倦时发生的特征性动作,便可以向驾驶员发出警告。

这种方法的关键是从图像中找出眼睛的转动和状态的图像识别。最近几年,图像识别技术的进步显著。数码相机中也有配备面部识别及检测闭眼照片功能的产品。

这种方法面临的课题是要应对周围环境的变化。比如,需要能在有无眼镜、有无墨镜、光线少的夜晚、日光强烈的状态、红外线强的傍晚等很多不同环境下使用的识别技术。这需要开发企业的技术积累。

已有汽车配备了这种技术。其中,备受关注的领先企业是澳大利亚Seeing Machine公司。该公司的技术已被美国卡特彼勒公司(Caterpillar)用在矿山用卡车上。矿山一般是24小时不间断作业。夜间工作的驾驶员发生事故的情况严重,因此Caterpillar公司作为困倦检测技术采用了该系统。Seeing Machine公司的困倦检测技术还被很多其他汽车厂商采用。

Seeing Machine公司的技术的特点是即使戴着眼镜和墨镜,不管是早上还是夜间驾驶时,都能检测出困倦。该系统将闭眼时间稍长的状态作为困倦信号检出,利用设在驾驶席座椅上的警报器提醒驾驶员。除困倦检测功能外,还配备有掌握视线脱离前方的频率以检测出驾驶员注意力下降的功能,以及检测出驾驶员在驾驶过程中拨打手机的功能等。

如上所述,利用图像识别检测困倦的技术只用车载摄像头来捕捉特征,因此优点是给驾驶员造成的负担小。但是,有不少人指出困倦表现为眼睛转动的现象时已处于“微睡”状态,即使警告也已经晚了。要想及早准确地检测出困倦,捕捉人体信号的方法可能更为有效。

 

(责编:值班编辑、庄红韬)

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