روش‏هاي تشخيص خستگي و عدم تمرکز حواس راننده

مهمترين روش‏هاي استفاده شده براي تشخيص خستگي راننده عبارتند از: روش‏هاي مبتني بر سيگنال‏هاي بيوالکتريکي و عصبي، روش‏هاي مبتني بر نحوه رانندگي و کنترل خودرو، روش‏هاي مبتني بر نظارت چهره راننده و روش‏هاي ترکيبي. اما مسئله تشخيص عدم تمرکز حواس راننده پيچيده‏تر از تشخيص خستگي است. يک راننده ممکن است در ظاهر کاملا بيدار بوده و به جاده نگاه کند، اما تمرکز کافي بر روي رانندگي نداشته باشد. به عنوان مثال ممکن است راننده به دليل مشغله ذهني، تمرکز کافي براي رانندگي نداشته باشد. تشخيص عدم تمرکز حواس راننده مشکل است و امروزه تنها روش‏هاي مبتني بر نحوه رانندگي و روش‏هاي مبتني بر نظارت چهره راننده به صورت محدود مي‏توانند عدم تمرکز حواس راننده را تخمين بزنند. روش‏هاي کلي تشخيص خستگي و عدم تمرکز حواس در [17, 18] بيشتر مورد بررسي قرار گرفته است.

1-1- تعريف سيستم‏هاي نظارت چهره راننده
همراه با توسعه صنعت خودرو در جهان، کاربرد فناوري‏هاي نوين در اتومبيل نيز افزايش يافته است. سيستم‏هاي حمل و نقل هوشمند يا به اختصار ITS، کاربرد کامپيوتر و فناوري اطلاعات و ارتباطات در شبکه‏هاي حمل و نقل انسان و کالا است. سيستم پيشرفته دستيار راننده يکي از بخش‏هاي سيستم حمل و نقل هوشمند محسوب مي‏گردد. اين سيستم‏ها براي بهبود کارايي خودرو و افزايش امنيت راننده و سرنشينان آن استفاده مي‏شوند و در مواقع بحراني، به راننده اعلام هشدار کرده يا به جاي راننده تصميم مناسب را براي کنترل و هدايت خودرو اتخاذ مي‏کنند.
سيستم نظارت چهره راننده، يک سيستم بلادرنگ است که بر اساس پردازش تصوير چهره راننده، وضعيت جسمي و تا حدي وضعيت روحي او را تحت نظارت قرار مي‏دهد. معمولا وضعيت راننده از بسته بودن پلک‏ها، نحوه پلک‏زدن، خيره بودن چشم‏ها به نقطه خاص، جهت نگاه چشم، خميازه کشيدن و حرکت سر قابل تشخيص است. اين سيستم در هنگام خواب‏آلودگي، خستگي و عدم توجه راننده به جاده، اعلام هشدار مي‏کند.
1-2- ضرورت سيستم‏هاي نظارت چهره راننده
يکي از مهمترين عوامل موثر در تصادفات، خصوصا در جاده‏هاي بين شهري ، خستگي، خواب‏آلودگي و عدم تمرکز حواس راننده است. خستگي و خواب‏آلودگي باعث کاهش درک و قدرت تصميم‏گيري راننده براي کنترل خودرو مي‏شود. تحقيقات نشان مي‏دهد معمولا به طور طبيعي، پس از يک ساعت رانندگي، راننده دچار خستگي مي‏شود. اما در ساعات ابتدايي بعد از ظهر، بعد از نهار و همچنين در نيمه شب، راننده در مدت زمان بسيار کمتر از يک ساعت احساس خواب‏آلودگي مي‏کند. البته علاوه بر دلايل طبيعي، مصرف الکل، مواد مخدر و دارو‏هايي که منجر به کاهش هوشياري مي‏شوند نيز در خواب‏آلودگي راننده تاثير‏گذار است [1-3]. عمده تصادفاتي که علت اصلي آن خستگي يا عدم تمرکز حواس اعلام مي‏شود، در جاده‏هاي بين شهري و براي خودرو‏هاي سنگين رخ مي‏دهد. اکثر اين تصادفات در حدود ساعت 6-2 يا 16-15 به وقوع مي‏پيوندد [2].
در کشور‏هاي مختلف، آمار متفاوتي در مورد تصادفاتي که به علت خستگي و عدم تمرکز حواس راننده رخ مي‏دهد، ارائه شده اما به طور کلي مي‏توان گفت علت حدود 20% از تصادفات و 30% از تصادفات منجر به مرگ، خواب‏آلودگي و عدم تمرکز حواس راننده است. در تصادفات تک خودرو يا تصادفات خودرو‏هاي سنگين اين رقم تا 50% نيز گزارش شده است [1, 4-10].
کشور ايران به لحاظ امنيت ترافيکي، نه تنها در بين کشور‏هاي دنيا، بلکه در بين کشور‏هاي در حال توسعه نيز وضعيت بحراني دارد. بر اساس آمار پزشکي قانوني در سال 1386، بر اثر تصادفات رانندگي بيش از 23000 نفر کشته و 245000 نفر مجروح شده‏اند [11]. بر اساس آمار اعلام شده، خسارت‏هاي ناشي از تصادفات در ايران بيش از 65000 ميليارد ريال (معادل 67 ميليارد دلار) برآورد شده که حدود 4/6% توليد ناخالص ملي را تشکيل مي‏دهد [12]. اين در حالي است که کشور استراليا به عنوان يک کشور توسعه يافته، خسارت ناشي از تصادفات را حدود 17 ميليارد دلار و معادل 3/2% توليد ناخالص ملي اعلام کرده است [13].
با توجه به خسارات‏هاي جاني و مالي فراوان حاصل از خواب‏آلودگي و عدم تمرکز حواس راننده، طراحي و توسعه سيستم‏هاي تشخيص خواب‏آلودگي و عدم تمرکز حواس بسيار ضروري به نظر مي‏رسد. يکي از بهترين روش‏هاي کاربردي براي اين منظور، نظارت چهره راننده است. بر اساس مطالعات صورت گرفته، پيش‏بيني مي‏شود استفاده از سيستم‏هاي تشخيص خواب‏آلودگي و عدم تمرکز حواس بتواند بين 10% تا 20% از تصادفات بکاهد [14].
1-3- چالش‏هاي اساسي در سيستم‏هاي نظارت چهره راننده
در يک سيستم نظارت چهره راننده، دو مشکل اصلي مطرح است: «چگونگي اندازه‏گيري خستگي» و «چگونگي اندازه‏گيري تمرکز». اين مشکلات به عنوان چالش‏هاي اصلي سيستم‏هاي نظارت چهره شناخته مي‏شود. با وجود پيشرفت علم در زمينه فيزيولوژي و روان‏شناسي، هنوز هيچ تعريف دقيقي از خستگي ارائه نشده است. مسلما به دليل عدم وجود تعريف دقيق خستگي، هيچ معيار قابل سنجشي نمي‏توان براي آن ارائه کرد [9]. با اين وجود ارتباطاتي ميان ميزان خواب‏آلودگي و دماي سطح بدن، مقاومت الکتريکي پوست، فعاليت و حرکت چشم، نرخ تنفس، نرخ تپش قلب و فعاليت مغزي وجود دارد [3, 9, 15, 16]. يکي از اولين و مهمترين نشانه‏هاي خستگي در چشم ظاهر مي‏شود. بر اساس تحقيقات انجام شده، رابطه مستقيمي بين ميزان خستگي و درصد بسته بودن پلک‏ها در يک مدت معين وجود دارد. به درصد بسته بودن پلک‏ها در يک دوره زماني PERCLOS مي‏گويند. به همين دليل تقريبا در تمام سيستم‏هاي نظارت چهره راننده، پردازش ناحيه چشم و بررسي ميزان بسته بودن پلک‏ها به عنوان اولين و مهمترين معيار در اندازه‏گيري خستگي استفاده مي‏شود.
مشکل اساسي ديگر، اندازه‏گيري ميزان توجه راننده به جاده است. ميزان توجه راننده را مي‏توان از جهت سر و جايي که چشم‏ها به آنجا نگاه مي‏کند تا حدي تخيمن زد. اما مشکل اين است که اگر جهت سر به سمت جلو و نگاه به سمت جاده باشد، لزوما راننده به جاده توجه نمي‏کند. به عبارت ديگر نگاه کردن به جاده به معني توجه کردن به آن نيست [9].
جدا از چالش‏هاي اصلي سيستم‏هاي نظارت چهره راننده، پياده‏سازي بلادرنگ سيستم بر روي سخت‏افزار‏هاي معمول، کاهش خطاي سيستم در آشکارسازي چهره، کاهش خطاي رديابي چهره، افزايش کارايي روش‏هاي استخراج ويژگي و افزايش دقت الگوريتم‏هاي تشخيص خواب‏آلودگي و عدم تمرکز حواس از ديگر مشکلات اين سيستم‏ها محسوب مي‏شود.
1-4- مفاهيم خستگي، خواب‏آلودگي و عدم‏تمرکز‏حواس
در اين بخش مفاهيم خستگي ، خواب‏آلودگي و عدم تمرکز حواس از ديدگاه فيزيولوژي و روان‏شناسي مورد بررسي قرار مي‏گيرد. هر چند از لحاظ فيزيولوژي و روان‏شناسي مفاهيم خستگي و خواب‏آلودگي با هم متفاوت است، اما در اين گزارش مشابه بسياري از مقالات ارائه شده در اين زمينه، خستگي و خواب‏آلودگي دو مفهوم مترادف هم تلقي مي‏شوند. همچنين اصطلاحات مراقبت و هوشياري به يک معنا بوده و منظور حالت طبيعي و ايده‏آل راننده است. در مقابل اصطلاح هوشياري و مراقبت، مفهوم کاهش هوشياري مطرح مي‏شود که ممکن است شامل خواب‏آلودگي يا عدم تمرکز و يا هر دو باشد.
1-4-1- خستگي و خواب‏آلودگي
هنوز يک تعريف دقيق براي خستگي و معيار کمي براي اندازه‏گيري آن ارائه نشده است. خستگي در سه نوع مختلف بروز مي‏کند: خستگي اعصاب حسي ، خستگي ماهيچه‏اي و خستگي ادراکي . از اين سه نوع خستگي، تنها خستگي اعصاب حسي و ماهيچه‏اي قابل اندازه‏گيري هستند و تاکنون روشي براي اندازه‏گيري خستگي ادراکي کشف نشده است [7, 9]. مهمترين علل خستگي و خواب‏آلودگي به هنگام رانندگي عبارتند از [1, 2]:
• مدت زمان طولاني کار
• جابجايي زمان خواب و رانندگي
• استفاده از مواد الکلي يا دارو‏هايي که عدم تمرکز حواس و خواب‏آلودگي به همراه دارند
• رانندگي طولاني مدت
• رانندگي بدون خواب کافي (کمتر از 8 ساعت) قبل از آن
• بيماري
با وجود اين که هنوز تعريف دقيقي براي خستگي ارائه نشده، اما ارتباطاتي ميان ميزان خواب‏آلودگي و دماي سطح بدن، مقاومت الکتريکي پوست، فعاليت و حرکت چشم، نرخ تنفس، نرخ تپش قلب و فعاليت‏هاي الکتريکي مغز وجود دارد [3, 9, 15, 16]. در اين ميان، بهترين ابزار براي اندازه‏گيري خستگي و خواب‏آلودگي، بررسي فعاليت‏هاي الکتريکي مغز است. اما براي دريافت سيگنال‏هاي الکتريکي مغز بايد الکترود بر روي سر راننده نصب شود که از نظر عملي کار دشواري است.
پس از فعاليت‏هاي الکتريکي مغز، مهمترين نشانه خستگي در چشم ظاهر مي‏شود. بر اساس تحقيقات به عمل آمده، يکي از راهکار‏هاي تعيين ميزان هوشياري، زمان تاخير بين تحريک عصب بينايي و انجام واکنش است. اين زمان تاخير را با پارامتري به نام PVT نشان مي‏دهند که سرعت عمل فرد نسبت به تحريکات بينايي را بيان مي‏کند. از طرفي ثابت شده که رابطه بسيار نزديکي بين PVT و درصد بسته بودن پلک‏ها در يک دوره زماني (PERCLOS) وجود دارد [8]. بنابراين رابطه بسيار نزديکي بين ميزان خستگي و درصد بسته بودن چشم برقرار است. اين معيار در تشخيص خستگي و خواب‏آلودگي نقش بسيار موثري دارد.
1-4-2- عدم تمرکز حواس
يکنواختي يک عمل خاص مي‏تواند باعث کاهش تمرکز حواس شخصي شود که آن عمل را انجام مي‏دهد. يکنواختي به دو دليل عمده ايجاد مي‏شود: عدم علاقه شخص و تکراري بودن عمل. در مورد رانندگي معمولا يکنواختي به دليل تکراري و قابل پيش‏بيني بودن عمل ايجاد مي‏شود. رانندگي طولاني مدت در جاده‏هاي بدون پيچ و خم و با ترافيک روان تاثير منفي بر عملکرد راننده دارد. در اين گونه موارد شخص دچار خستگي نشده، ولي به دليل يکنواختي رانندگي، به تدريج تمرکز حواس وي از موضوع رانندگي خارج شده و راننده کنترل دقيقي بر روي خودرو نخواهد داشت. از ديگر علل عدم تمرکز حواس مي‏توان به مشغله ذهني، صحبت کردن راننده با سرنشينان خودرو يا تلفن همراه و گوش دادن به موسيقي اشاره کرد [7, 9].
ميزان توجه راننده را مي‏توان از جهت سر و جايي که چشم‏ها به آنجا نگاه مي‏کند تا حدي تخيمن زد. اما مشکل اصلي اين است که اگر جهت سر به سمت جلو و نگاه به سمت جاده باشد، لزوما راننده به رانندگي توجه نمي‏کند [9].

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.