Đang tải... (xem toàn văn)
Theo thống kê của Ban An toàn Giao thông Quốc gia, khoảng 80% các vụ tai nạn giao thông là do lái xe bị mất tập trung trong vòng 3 giây trước khi gây ra tai nạn. Những lý do phổ biến nhất là tài xế sử dụng điện thoại di động khi lái xe, nhặt vật rơi, buồn ngủ, đọc báo, trang điểm hay không nhìn về phía trước Đề tài: Thiết kế, xây dựng phần mềm cảnh báo buồn ngủ khi lái xe ôtô chạy trên smartphone sử dụng công nghệ theo dõi mắt thông qua camera trướcI. Đặt vấn đề:- Theo thống kê của Ban An toàn Giao thông Quốc gia, khoảng 80% các vụ tai nạn giao thông là do lái xe bị mất tập trung trong vòng 3 giây trước khi gây ra tai nạn. Những lý do phổ biến nhất là tài xế sử dụng điện thoại di động khi lái xe, nhặt vật rơi, buồn ngủ, đọc báo, trang điểm hay không nhìn về phía trước…Ngủ gật sau vô lăng là nguyên nhân dẫn tới 30% số tai nạn xảy ra, đặc biệt với những chuyến đi đường dài. Do đó, cảnh báo tài xế khi có hiện tượng buồn ngủ là một vấn đề cấp thiết và thiết thực nhằm làm giảm tỷ lệ tai nạn giao thông- Dựa trên những tính năng của smartphone, việc tích hợp phần mềm cảnh báo là khá dễ dàng. Nó mang tính cơ động cao, đáp ứng được yêu cầu thực tế, thời gian xử lý cảnh báo nhanh cho một ứng dụng yêu cầu thời gian thựcHơn thế nữa, giá thành của một chiếc smartphone ngày càng giảm, được nhiều người sử dụng
Đề tài: Thiết kế, xây dựng phần mềm cảnh báo buồn ngủ khi lái xe ôtô chạy trên smartphone sử dụng công nghệ theo dõi mắt thông qua camera trước I. Đặt vấn đề: - Theo thống kê của Ban An toàn Giao thông Quốc gia, khoảng 80% các vụ tai nạn giao thông là do lái xe bị mất tập trung trong vòng 3 giây trước khi gây ra tai nạn. Những lý do phổ biến nhất là tài xế sử dụng điện thoại di động khi lái xe, nhặt vật rơi, buồn ngủ, đọc báo, trang điểm hay không nhìn về phía trước… Ngủ gật sau vô lăng là nguyên nhân dẫn tới 30% số tai nạn xảy ra, đặc biệt với những chuyến đi đường dài. Do đó, cảnh báo tài xế khi có hiện tượng buồn ngủ là một vấn đề cấp thiết và thiết thực nhằm làm giảm tỷ lệ tai nạn giao thông - Dựa trên những tính năng của smartphone, việc tích hợp phần mềm cảnh báo là khá dễ dàng. Nó mang tính cơ động cao, đáp ứng được yêu cầu thực tế, thời gian xử lý cảnh báo nhanh cho một ứng dụng yêu cầu thời gian thực Hơn thế nữa, giá thành của một chiếc smartphone ngày càng giảm, được nhiều người sử dụng. II. Mục đích, mục tiêu: - Tìm hiểu về hiện tượng ngủ gật khi lái xe và tác hại của nó - Tìm hiểu về chu kỳ sinh học của mắt - Tìm hiểu công nghệ theo dõi mắt qua camera trên smartphone - Xây dựng phần mềm cảnh báo buồn ngủ trong khi lái xe III. Nội dung nghiên cứu: 1. Hiện tượng ngủ gật khi lái xe và tác hại: Ngủ gật là biểu hiện thường thấy khi mệt mỏi, như tập trung lái xe liên tục trong thời gian dài. Tài xế mất đi khả năng quan sát và phản ứng. Lái xe là công việc nặng nhọc, dù cơ bắp không vận động nhiều nhưng mắt và một số giác quan luôn trong tư thế tập trung cao độ. Theo thời gian, năng lượng cung cấp cho não dần bị cạn. Cơ thể đòi hỏi nghỉ ngơi và hiện tượng ngủ gật xuất hiện. Bên cạnh đó, cơ thể ở tư thế ngồi cố định, rung, ồn, xóc trên xe cũng dễ làm lái xe mệt mỏi, vì thế cũng phát sinh cảm giác thèm ngủ. Ngủ gật thường có biểu hiện dẫn đến thiếu tập trung, cơ thể rơi vào trạng thái vô thức. Mắt lim dim trong giây lát, rồi bất chợt tỉnh lại. Cơ cổ thả lỏng, đầu gục xuống giống như tư thế cúi gằm mặt. Cơ thể rơi vào trạng thái vô thức, tài xế mất đi khả năng điều khiển xe, chạy không ổn định, lấn làn. Lái xe không kịp phản xạ để tránh tình huống nguy hiểm khi tới gần chướng ngại vật hoặc phương tiện giao thông khác. Chính bởi thế ngủ gật là một trong những nguyên nhân gây ra những tai nạn nghiêm trọng. 2. Chu kỳ sinh học của mắt: Theo các nhà khoa học, trung bình mỗi người nháy mắt 15 - 20 lần/phút, 1.200 lần/giờ và 28.800 lần/ngày. Bình quân chúng ta dành khoảng 10% thời gian khép mắt trong lúc tỉnh thức. Số lần nháy mắt như vậy vượt quá sự cần thiết để làm trơn tròng mắt. Vì vậy, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu nhằm lý giải hiện tượng con người chớp mắt nhiều lần. Các nhà nghiên cứu phát hiện, bộ não tranh thủ nghỉ ngơi khi chúng ta chớp mắt. Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng nháy mắt liên tục không phải báo hiệu điềm xấu hoặc có ai đó đang nhắc đến bạn. Hiện tượng này sinh ra có thể là điều kiện giúp não nghỉ ngơi chốc lát, tạo cơ hội cho tâm trí có chút lơ đễnh trong một giây, thậm chí một vài giây. Khi tâm trí chúng ta không tập trung vào việc nào đó, một số khu vực ở não thuộc dạng hệ thống tồn tại mặc định hoạt động, cho phép tâm trí chúng ta chuyển sang dạng đang nhàn rỗi - hiện tượng mà giới khoa học đã khám phá từ nhiều thập niên qua. 3. Công nghệ theo dõi mắt qua camera trên smartphone: -Đây là một lĩnh vực khá mới mẻ, nó mới chỉ được tìm hiểu và nghiên cứu sâu trong thời gian gần đây. Ứng dụng rõ nét nhất mà chúng ta thấy là các tính năng trên những chiếc điện thoại của Samsung và LG: + Smart Stay (Samsung Glaxy SIII) : nhận diện xem người dùng có đang nhìn vào thiết bị không để giữ cho màn hình sáng. + Smart Scroll (Samsung Galaxy SIV) : điều hướng lên xuống trên màn hình chỉ cần dùng mắt. + Smart Video ( LG Optimus G Pro) hay Smart Pause (Samsung Galaxy SIV): giúp người dùng điều khiển video bằng mắt: tự động Pause/Play video - Công nghệ nói trên cụ thể như sau: + Trích xuất các phần đồng tử và phản xạ giác mạc đáng chú ý: Hình ảnh do camera chụp lại sẽ được đưa vào phần mềm xử lý ảnh. Đặc điểm của đồng tử là sậm màu hơn so với phần còn lại của mắt, và ngược lại, sự phản xạ giác mạc thì lại nhạt hơn, do vậy phần mềm sẽ sử dụng đặc điểm này để trích xuất riêng rẽ các phần của mắt. Kích cỡ của đồng tử thay đổi phù hợp với ánh sáng xung quanh, và đó là cơ sở để phần mềm trích xuất một cách chính xác, không để lấy thừa hay thiếu phần đồng tử. + Thu hẹp dần phần trích xuất chính xác: Từ các phần được trích xuất, công nghệ sẽ áp dụng các quy tắc chính xác liên quan tới mối quan hệ giữa camera và vị trí khuôn mặt, cũng như các yếu tố khác gồm kích cỡ đồng tử ngay trước khi hình ảnh được chụp, nhằm thu hẹp dần phần trích xuất để có được sự chính xác cao nhất. Quá trình này sẽ giúp đảm bảo khả năng phát hiện chuẩn xác đồng tử và sự phản xạ giác mạc ngay cả khi điều kiện hình ảnh nghèo nàn, từ đó tạo điều kiện cho việc tính toán ánh nhìn. 4. Xây dựng phần mềm: - Qua những phân tích trên ta thấy, công nghệ theo dõi mắt là khá phức tạp, yêu cầu những điều kiện kỹ thuật cao, tuy nhiên trong khuôn khổ phần mềm cảnh báo buồn ngủ khi lái xe ta không đi sâu mà chỉ quan tâm tới các yếu tô cơ bản, côt lỏi để xây dựng nên phần mềm. Phần mềm hoạt động bằng cách nhận diện trạng thái nhắm, mở của mắt: Khi người lái xe buồn ngủ và nhắm mắt, lập tức sẽ có âm thanh cảnh báo nguy hiểm. Cụ thể là thông qua thiết bị camera có nút nhận diện độ sáng trên màn hình, có điểm nhận độ sáng trên tròng mắt so với độ sáng môi trường xung quanh khuôn mặt. Khi tài xế nhắm mắt, camera sẽ phát hiện tròng mắt không còn sáng và sẽ tự động phát ra âm thanh báo động giúp tài xế tỉnh dậy. - Các module chính trong phần mềm: + Module quan sát: dùng camera trước của smartphone quan sát, theo dõi chuyển động của mắt và đầu của người lái xe, liên tục gửi thông tin tới module phân tích. + Module phân tích: phân tích các thông tin nhận được từ module quan sát, so sánh với các dữ liệu về trạng thái bình thường của lái xe, nếu nhận thấy sự khác biệt thì sẽ gửi thông báo tới module trả kết quả + Module trả kết quả: phản ứng từ thông tin do module phân tích gửi tới,, báo hiệu cho người lái xe biết những rủi ro mà mình đang mắc phải. IV. Kết quả: Xây dựng được phần mềm có những tính năng sau: - Lập tức phát ra âm thanh cảnh báo nguy hiểm khi người lái xe có dấu hiệu buồn ngủ - Hệ thống tự động trả lời tin nhắn hoặc cuộc gọi: trong khi lái xe, mọi tin nhắn hay cuộc gọi tới sẽ được trả lời tự động bởi 1 tin nhắn mẫu, ví dụ: “Tôi đang lái xe, sẽ trả lời lại sau”. Tuy nhiên, nếu nhận được thêm nhiều cuộc gọi từ 1 số điện thoại, hệ thống sẽ cho rằng đây là một cuộc gọi quan trọng và báo hiệu cho tài xế biết để xử lý, có thể dừng xe và nghe điện thoại - Đưa ra lời khuyên, gợi ý: khi nhận thấy một tần suất tương đối lớn những dấu hiệu buồn ngủ của lái xe, phần mềm sẽ đưa ra lời khuyên để khắc phục tình trạng này. Ví dụ: khuyên tài xế nên dừng và xuống xe, vận động cơ thể chừng 10-15 phút lấy lại sự tỉnh táo, rồi mới tiếp tục lái. Hoặc là gợi ý tài xế uống 1 tách trà hay cà phê. - Số điện thoại khẩn cấp: cung cấp danh sách số điện thoại khẩn cấp của cảnh sát, y tế, xe kéo, đại lý lốp. - Hướng dẫn các bước sửa chữa, kiểm tra xe cơ bản: thay lốp, kiểm tra nhớt động cơ, kiểm tra bộ tản nhiệt,… - Tích hợp luật an toàn giao thông đường bộ: phục vụ việc tra cứu cho lái xe khi cần thiết Thông báo cho lái xe Module trả kết quả Module phân tích Module quan sát . Đề tài: Thiết kế, xây dựng phần mềm cảnh báo buồn ngủ khi lái xe ôtô chạy trên smartphone sử dụng công nghệ theo dõi mắt thông qua camera trước I. Đặt. tượng ngủ gật khi lái xe và tác hại của nó - Tìm hiểu về chu kỳ sinh học của mắt - Tìm hiểu công nghệ theo dõi mắt qua camera trên smartphone - Xây dựng phần