Nghiên cứu Khoa học
NHẬN DẠNG TRẠNG THÁI BUỒN NGỦ DỰA TRÊN KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH
1. Phát Biểu Vấn Đề
Tai nạn giao thông là một vấn nạn đe dọa nghiêm trọng tính mạng con người. Và đây không chỉ là vấn nạn ở Việt Nam ta mà là một hiện tượng mang tính toàn cầu. Cụ thể là, ở Việt Nam, số liệu thống kê gần đây cho thấy, trung bình mỗi ngày vẫn có hàng chục người bị thiệt mạng và hàng trăm người bị thương hoặc thương tật suốt đời bởi chính tai nạn giao thông; chẳng hạn như, chỉ tính từ ngày 16-12-2014 đến 15-9-2015, trên cả nước đã xảy ra 16.459 vụ tai nạn giao thông, làm chết 6.518 người, làm bị thương 14.868 người .Hiệp hội Du lịch Đường bộ An toàn Quốc tế (ASIRT) chỉ ra rằng, trong rất nhiều các nguyên nhân dẫn đến cái chết của con người thì, hiện nay, tai nạn giao thông đứng ở vị trí thứ 9 (sau dịch bệnh, chiến tranh, v.v...) và nếu tình hình không được cải thiện thì nó đứng ở vị trí thứ 5 vào năm 2030. Rõ ràng đây là một sự mất mát khủng khiếp, nó đồng nghĩa với mỗi ngày có hàng nghìn gia đình trên thế giới phải gánh chịu sự mất mát và đau thương từ sự “ra đi” hay từ sự tật nguyền, giảm hoặc mất khả năng lao động của người thân; xã hội mất đi những công dân tài năng, có thể đóng góp sức lao động trực tiếp hay gián tiếp tạo ra của cải vật chất cho xã hội. Chính vì vậy, an toàn giao thông được xem là vấn đề quan trọng không chỉ của Việt Nam mà là của mọi quốc gia trên thế giới. Một trong những nguyên nhân chính gây ra tai nạn giao thông là do lái xe ngủ gật. Theo ước lượng của Cơ quan Quản lý An toàn Giao thông Quốc lộ Hoa Kỳ (SHSA), tại Hoa Kỳ, mỗi năm có khoảng 328.000 vụ tai nạn giao thông xảy ra do sự buồn ngủ và mệt mỏi của lái xe, đã dẫn đến khoảng 6.400 người chết, gây thiệt hại 109 tỷ USD hàng năm (chưa kể tổn thất của các phương tiện giao thông). Các nghiên cứu của cơ quan này cũng cho thấy 52% số vụ tự gây tai nạn của các xe tải hạng nặng là do sự buồn ngủ của lái xe; và 37% người dân trưởng thành được khảo sát cho biết họ đã ngủ gà ngủ gật khi lái xe ít nhất một lần. Ngủ gật là biểu hiện thường thấy khi mệt mỏi, như tập trung lái xe liên tục trong thời gian dài; khi đó khả năng quan sát và phản ứng của lái xe bị giảm đáng kể, không 2 kịp phản xạ để tránh tình huống nguy hiểm khi tới gần chướng ngại vật hoặc phương tiện giao thông khác. Chính vì vậy, buồn ngủ ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng lái xe; và chỉ cần vài giây ngủ gật thì tai nạn có thể xảy ra và gây ra những hậu quả nặng nề.Trước tình hình tai nạn giao thông diễn biến ngày càng phức tạp với mức độ ngày càng nghiêm trọng, vấn đề đảm bảo an toàn giao thông đối với nhiều quốc gia trên thế giới đã trở thành vấn đề vô cùng quan trọng và cấp thiết. Xã hội ngày càng phát triển, văn minh thì sự an toàn và sức khỏe của con người càng phải được đề cao. Tương quan giữa tỷ lệ tai nạn và số giờ lái xe. Trong những năm qua, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã và đang nỗ lực không ngừng trong việc nghiên cứu và phát triển các phương tiện giao thông thông minh, có độ an toàn cao. Do đó, sử dụng các hệ thống trợ giúp theo dõi mức độ cảnh giác của lái xe và cảnh báo lái xe lúc mệt mỏi là việc làm có ý nghĩa nhằm phòng chống tai nạn. Cho đến nay, nhiều hệ thống phát hiện và cảnh báo lái xe ngủ gật đã được xây dựng và phát triển; trong đó, phải kể đến hệ thống phát hiện và cảnh báo lái xe ngủ gật Ridy.
Người dùng có thể dễ dàng gắn Ridy lên bảng điều khiển, kính chắn gió hoặc gương hậu trong thời gian chỉ 60 giây, và nó được nối nguồn điện của xe. Sử dụng camera tích hợp sẵn (được lắp các đèn LED hồng ngoại để dùng ban đêm), cùng công cụ phân tích hình ảnh thời gian thực, thiết bị này liên tục quan sát gương mặt của tài xế và xác định số lần chớp mắt, ngáp, số lần và thời gian tài xế không nhìn vào đường đi và một số biểu hiện khác. Nếu xác định có tình trạng buồn ngủ hoặc mệt mỏi, Ridy sẽ phát cảnh báo âm thanh.
Một khâu khó khăn của việc phát hiện lái xe ngủ gật là cần phải giải quyết vấn đề phát hiện mặt người trong tình trạng nghiêng, tức là khuôn mặt không thẳng với camera thu nhận. Do vậy, trạng thái lắc lư của xe hay chớp mắt của lái xe càng gây khó khăn cho khâu này, vốn dĩ cũng đã là khâu khó khăn trong bài toán phát hiện mặt người. Các kỹ thuật cảnh báo nhằm đánh thức lái xe được sử dụng có thể là cảnh báo âm thanh, như đưa ra các lời khuyên “bạn buồn ngủ”, “Bạn đang buồn ngủ, hãy dừng xe lại ngay”.
Hoặc rung chỗ ngồi, rung tay lái, phun khí vào cổ lái xe hoặc chuyển sang chế độ lái tự động hoặc dừng. Do đó, để góp phần làm giảm thiểu tai nạn giao thông do tình trạng ngủ gật của lái xe, nên tôi chọn nghiên cứu đề tài “Phát hiện buồn ngủ khi lái xe ô tô dựa trên trạng thái mắt từ camera ” để thực hiện đồ án này bởi vì một hệ thống phát hiện buồn ngủ hiệu quả và thân thiện có thể giúp dành lại cuộc sống cho nhiều người và làm cho thế giới trở thành một nơi tốt hơn để sống.
2. 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
- Xây dựng phần mềm cảnh báo buồn ngủ trong khi lái xe
Tìm hiểu các phương pháp tổng quát cho hệ thống giải quyết các vấn đề về sự mệt mỏi và buồn ngủ của người lái xe
- Tìm hiểu về các phương pháp nhận dạng khuôn mặt người được hỗ trợ trên nền tảng thư viện mã nguồn mở OpenCV.
- Tìm hiểu về các thuật toán nhận diện khuôn mặt và phần mắt sử dụng Haar Cascade Classifiers trong OpenCV.
- Tìm hiểu những thuật toán phát hiện tình trạng người lái xe buồn ngủ dự trên cử chỉ gương mặt.
3. Bố Cục
Báo cáo gồm có ba chương với các nội dung chính như sau: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan
Chương này trình bày tổng quan các vấn đề liên quan đến đề tài của luận văn. Nội dung chủ yếu xoay quanh các chủ đề chính: Các ưu điểm, nhược điểm; các phương pháp tổng quan; giới thiệu về các hệ thông hiện có hiện nay.
Chương 2: Mô tả giải thuật
Chương này tập trung vào trình bày và giải thích chi tiết mô hình nhận dạng đề xuất và các thuật toán, kỹ thuật cho việc phát hiện tình trạng buồn dựa vào chỉ gương mặt.
Chương 3: Thực nghiệm và đánh giá kết quả
Chương này trình bày chi tết quá trình thực nghiệm bao gồm môi trường thực nghiệm, các giai đoạn thực nghiệm và kết quả thực nghiệm qua từng giai đoạn, từ đó đưa ra các nhận xét, đánh giá.
Chương 4: Kết luận và hướng phát triển
Chương này đưa ra những phương hướng phát triển trong tương lai.
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC DUY TÂN
Phòng 503 - K7/25 Quang Trung, Tp Đà Nẵng
(0236) 3827111(Ext 503)
feee@duytan.edu.vn
