Co je systém detekce ospalosti řidiče pomocí IR senzoru?

Účinnost systému detekce ospalosti při snižování počtu dopravních nehod při ospalosti

Autoři: Swapnadip Barman, Susanta Das, Kaushik Shee, Saurav Kumar Manjhi, Avali Banerjee

Abstraktní

Identifikace ospalosti je zásadní pro interakci člověka s počítačem a bezpečnost dopravy. Představujeme unikátní přístup, který kombinuje fyziologické a behaviorální markery k identifikaci ospalosti v reálném čase. Součástí našeho systému je kamera, elektroencefalogram (EEG) a na těle nošený akcelerometr. K identifikaci únavy na základě změn v očích a hlavě fotoaparát shromažďuje snímky obličejů a získává informace, jako je poměr stran očí a poloha hlavy. EEG zkoumá mozkovou aktivitu, zjišťuje únavu na základě změn mozkové aktivity extrakcí složek, jako jsou vlny alfa a theta. Akcelerometr na těle detekuje únavu měřením pohybů těla a získáváním informací, jako je zrychlení těla a úhlová rychlost. Navrhujeme souborovou techniku pro zlepšení celkové přesnosti kombinací výstupů mnoha klasifikátorů. Když jsme testovali náš systém na datové sadě účastníků, detekoval ospalost s 96.5% přesností, což překonalo nejmodernější přístupy.

Úvod

I. ÚVOD

Detekce ospalosti pomocí infračerveného (IR) senzoru je významnou aplikací v mnoha odvětvích, zejména pro bezpečnost řidičů v automobilovém průmyslu. Cílem tohoto systému je monitorovat úroveň ospalosti jednotlivce a informovat jej, když se chystají usnout. Zařízení dokáže pomocí infračervených senzorů identifikovat specifické fyziologické změny spojené s únavou.

Je důležité zdůraznit, že detekce ospalosti pomocí IR senzorů je pouze jednou z několika metod. Ke zlepšení přesnosti a spolehlivosti systému lze integrovat další přístupy, jako je analýza pohybů volantu nebo použití senzorů EEG (elektroencefalografie) pro sledování mozkové aktivity.

Celkově detekce ospalosti využívající infračervené senzory poskytuje nerušivý a efektivní způsob sledování úrovně ospalosti, přidává řidičům další vrstvu ochrany a možná předchází nehodám způsobeným vyčerpáním nebo usnutím za volantem.

II. OBJEKTIVNÍ

Cílem systému detekce ospalosti je detekovat indikátory ospalosti nebo vyčerpání u lidí, zejména těch, kteří obsluhují auta nebo stroje, a poskytovat včasná varování nebo zásahy k odvrácení nehod. Tato technologie je navržena tak, aby zlepšila bezpečnost sledováním a hodnocením řady fyziologických a behaviorálních indikátorů souvisejících s ospalostí. Aby informoval uživatele před vážným vyčerpáním, měl by být systém schopen detekovat včasné příznaky ospalosti, jako jsou změny v pohybech očí, výrazech obličeje nebo držení těla. Na základě důvěryhodných znaků, jako je délka zavření očí, frekvence mrkání, pohyby hlavy nebo změny srdeční frekvence a mozkové aktivity, by měla spolehlivě určit míru ospalosti nebo únavy. Systém by měl nepřetržitě a v reálném čase monitorovat úroveň ospalosti jednotlivce, poskytovat včasnou zpětnou vazbu a upozornění, aby se minimalizovaly nehody způsobené nepozorností nebo mikrospánky. Protože různí lidé vykazují různé vzorce ospalosti, systém by měl být konfigurovatelný a přizpůsobivý, aby zohlednil individuální odchylky a poskytoval personalizované alarmy a řešení.

ČTĚTE VÍCE

Proč je sněhová vločka speciální?

III. PODROBNOSTI KOMPONENTŮ

Arduino UNO R3: Arduino UNO je mikrokontrolér, který jako svůj řadič používá ATmega328. Deska Arduino UNO se běžně používá pro elektronické projekty a je oblíbená mezi nováčky. K dispozici je pouze deska Arduino UNO I. Nejoblíbenější deska Arduino je deska Arduino. Deska má 14 digitálních vstupních/výstupních pinů, 6 analogových vstupních pinů, jeden napájecí konektor, USB připojení, jedno resetovací tlačítko, ICSP header a další komponenty. Všechny tyto komponenty jsou připojeny k desce Arduino UNO, aby fungovala a byla využita v projektu. Desku lze nabíjet přes USB nebo přímo přes napájecí zdroj desky.

Snímač mrknutí oka: Tento snímač mrknutí očí používá infračervené záření k detekci mrknutí. Jak oko mrká, mění se variace v oku. Když je oko zavřené, výstup je vysoký; jinak je nízká. Tento snímač mrknutí oka detekuje mrknutí lidských očí pomocí infračervené technologie. Jak oko mrká, mění se variace v oku. Když je oko zavřené, výstup je vysoký; jinak je nízká.

Bzučák: Bzučák je druh hlasového zařízení, které mění zvukový model na zvukový signál. Většinou se používá k upozornění nebo upozornění. Může generovat hudbu, flétnu, bzučák, alarm, elektrický zvonek a další zvuky podle designu a použití. Typická použití zahrnují sirény, poplašná zařízení, požární poplachy, poplachy protivzdušné obrany, poplachy proti vloupání, časovače a tak dále. Je široce používán v domácích spotřebičích, poplašných systémech, elektronických hračkách, herních automatech atd.

Baterie: Zde jsme pro napájení našeho systému použili 9V DC baterii. Primárně je propojen s Arduino Uno a poté s dalšími periferiemi pro napájení.

Systém detekce ospalosti založený na Arduinu často integruje více senzorů a modulů pro sledování a identifikaci indikátorů únavy. Deska Arduino funguje jako hlavní řídicí jednotka systému detekce ospalosti. K desce Arduino jsou připojeny různé senzory, které zachycují relevantní data. Infračervený senzor lze použít k detekci zavření očí, sledování pohybů očí a kvantifikaci frekvence mrkání.

Data z vestavěných senzorů přijímá deska Arduino. Shromážděná data jsou poté analyzována pomocí vhodných algoritmů k extrakci klíčových charakteristik ospalosti. Například data sledování očí lze použít k výpočtu frekvence mrkání nebo trvání zavření očí.

Vygenerovaná data jsou poté analyzována pomocí programu detekce ospalosti založeného na Arduinu. Pro detekci indikátorů ospalosti systém porovnává zaznamenaná data s předem stanovenými prahy nebo vzory. Tyto příznaky mohou zahrnovat prodloužené zavření očí a rychlé mrkání.

Jakmile systém identifikuje ospalost, je řidiči odeslán alarm. Výstrahou mohou být hlasité výstrahy, vizuální výstrahy nebo vibrace. Deska Arduino ovládá výstupní mechanismus, který na základě naměřené úrovně ospalosti generuje příslušný alarm.

ČTĚTE VÍCE

Proč můj topný systém fouká studený vzduch?

Je důležité si uvědomit, že konkrétní detaily implementace a výběr senzorů se mohou lišit v závislosti na preferencích a potřebách designu systému detekce ospalosti. Platforma Arduino umožňuje přizpůsobení a škálovatelnost tím, že umožňuje integraci senzorů a vývoj vlastních algoritmů.

VI. NAVRHOVANÉ ROZLOŽENÍ MODELU

VII. VÝSLEDEK

Když nastartujeme motor auta, systém detekce ospalosti se automaticky zapne. Kdykoli během jízdy řidič usne a jeho oči zůstanou zavřené déle než 5 sekund, začne bzučák zvonit, dokud nebude řidič upozorněn. Takto funguje náš systém.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Systém detekce ospalosti může být kombinován s funkcemi vozidla, jako je řízení a brzdy, aby automaticky informoval řidiče nebo dokonce podnikl kroky k zabránění nehodě. Použití pokročilejších technik zpracování obrazu, jako jsou algoritmy hlubokého učení, může zvýšit přesnost systému při identifikaci ospalosti. Tato technologie může být spojena s aplikací pro chytré telefony, která řidiči umožňuje sledovat úroveň ospalosti v průběhu času a dokonce nastavit připomenutí, aby si udělal přestávky. Tato technologie může být potenciálně kombinována s výstražným systémem v kabině, který řidiči poradí, aby si udělal přestávku, pokud je jeho ospalost vysoká.

Reference

[1] J. He, W. Choi, Y. Yang, J. Lu a X. Wu, Detekce ospalosti řidiče pomocí nositelných zařízení: Studie proveditelnosti senzoru přiblížení, Appl. Ergon., sv. 65, s. 473–480, 2017. [2] R. P. Balandong, R. F. Ahmad, S. M. Ieee a M. N. Mohamad, A Review on EEG-Based Automatic Sleepiness Detection Systems for driver, IEEE Access, no. březen 2018. [3] J. Gabhane, D. Dixit, P. Mankar, R. Kamble a S. Gupta, Drowsiness Detection and Alert System: A Review, sv. 6, č. Iv, s. 236–241, 2018. [4] A. Sahayadhas, K. Sundaraj a M. Murugappan, Detekce ospalosti řidiče na základě senzorů: Přehled, s. 16937–16953, 2012. [5] O. Sinha , S. Singh, A. Mitra, S. K. Ghosh a S. Raha, Vývoj systému detekce ospalého řidiče založeného na analýze detekce mrknutí oka na základě EEG a IR. Springer Singapore, 2018. [6] M. Teplan, Základy měření EEG, Meas. Sci. Rev., sv. 2, č. 2, s. 1–11, 2002.

copyright

Copyright © 2023 Swapnadip Barman, Susanta Das, Kaushik Shee, Saurav Kumar Manjhi, Avali Banerjee. Toto je článek s otevřeným přístupem distribuovaný pod licencí Creative Commons Attribution License, která umožňuje neomezené použití, distribuci a reprodukci na jakémkoli médiu za předpokladu, že je původní dílo řádně citováno.

ČTĚTE VÍCE

Jak aktualizuji svůj informační a zábavní systém Honda?

Pouliční neštěstí jsou typickým zázrakem našeho každodenního života. Každý rok tyto pouliční neštěstí podnítily četná úmrtí, smrtelná zranění a peněžní neštěstí po celém světě. Indie se umístila na prvním místě v počtu nešťastných průjezdů v ulicích přes 199 zemí oznámených ve World Road Statistics, 2018, následovaná Čínou a USA. Podle Globální zprávy WHO o bezpečnosti silničního provozu za rok 2018 představuje Indie prakticky 11 % dopravních nehod na světě. Jedním z hlavních důvodů těchto nehod je ospalost řidičů. V souladu s tím je důležité vytvořit strategii, která rozpozná lenost řidiče a sníží počet nehod. V tomto dokumentu jsme navrhli rozpoznávací, vyhýbací a výstražný systém, abychom minimalizovali pouliční nehody, které jsou způsobeny ospalostí řidičů pomocí mikrokontroléru Arduino, snímače mrknutí oka, IR dálkového ovládání a IR vzdáleného přijímacího modulu.