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雷達融血氧儀判斷疲勞駕駛 盼降低交通事故風險
新知
第1804期
雷達融血氧儀判斷疲勞駕駛 盼降低交通事故風險
2024-12-20
【記者楊凱傑報導】2020年交通部指出駕駛人疲勞駕駛,發生車禍機率提升10倍。國立中山大學電機工程學系研究生陳優恆、鐘季勳、石如吟發明「應用於疲勞檢測之分數型鎖相迴路解調自我注入鎖定雷達」,透過高靈敏度的雷達系統及血氧儀獲取人體生理數據,以判斷司機是否處於疲勞狀態、降低交通風險。 傳統疲勞偵測方式多以攝影機觀察駕駛眼部或頭部動作,易受個體差異影響。而裝置採用「自我注入鎖定式雷達」(Self-Injection Locked, SIL),使用者可將雷達放置於汽車儀表板,不需配戴任何裝置即可精確偵測駕駛生理訊號,判斷駕駛是否處於疲勞狀態。此外,感測靈敏度比傳統紅外線雷達高,陳優恆說 :「人體胸腔起伏幅度極小,難以被紅外線雷達準確捕捉」,而SIL雷達可以將胸腔起伏引起的位置變化,轉換為呼吸訊號。 研究利用雷達偵測呼吸訊號,並用血氧儀量測心跳訊號,再透過演算法分析兩者之間是否同步,以此判斷駕駛是否處於疲勞狀態。系統會分析駕駛的呼吸和心率變異度(註)來判斷疲勞狀態。當人體放鬆時,心跳會隨著呼吸的節奏產生規律的變化,吸氣時心跳加快,呼氣時心跳減慢; 相反,當我們壓力大、疲勞或焦慮時,心率變異度與呼吸訊號同步性低,心跳的變化不會完全跟著呼吸的節奏。 註: 心率變異度 (HRV) 是指觀察每次心跳之間的時間差是否有變化的方法。 有感於疲勞駕駛引發的交通事故頻發,同時看見自身實驗室開發的SIL技術潛力,團隊決定開發一款高效、可靠的疲勞偵測系統,降低交通事故發生率。陳優恆補充,因雷達精確度需進一步提升,目前仍要血氧儀輔助偵測心率變異度,未來團隊計畫提升裝置的感測靈敏度,讓單一雷達模組同時偵測呼吸和心跳訊號,不需額外使用血氧儀。未來歐洲聯盟(European Union)將強制要求車輛配備駕駛疲勞評估功能,中國也可能跟進, 因此研究成果具商業價值。 敏實科技大學智慧車輛與能源系教授陳建中說:「研究團隊需要考慮如何將這項技術有效地整合到現有的車輛架構中。」他認為疲勞偵測系統雖然具有前景,但需要與車輛的其他系統如駕駛輔助系統、車載電腦等進行整合,才能發揮更大效用。
MAD³結合酒精偵測 提升疲勞駕駛預警普及度
新知
第1713期
MAD³結合酒精偵測 提升疲勞駕駛預警普及度
2019-11-13
【記者張珮慈綜合報導】現今因酒駕與疲勞駕駛而肇事的新聞層出不窮,但市面上並無同時預防兩者發生的裝置。為改善此狀況,中原大學資訊管理學系教授洪智力帶領該系四位學生,研發「MAD³-你的安全行車小幫手」,該裝置結合酒精與疲勞偵測,可安裝於各式車種,改善現行車輛內建疲勞預警系統無法普及安裝的問題。 團隊目前已完成實體裝置,唯現今各構造以電線連接,未來預計改良為透過藍牙無線傳輸,提高便利性。 圖/劉星瑜提供MAD³包含偵測酒精的手持棒、鏡頭與主機,團隊學生劉星瑜說:「為改善現今吹嘴式酒測棒的衛生疑慮,我們將入風處設計為風扇式,亦可多人使用。」只消朝著風扇處吹氣,手持棒內部的感測器便會偵測酒精濃度數值,而濕度感測器則依氣體中水分含量,判定是否以人為方式吹氣,同時加上物件偵測系統防止代吹。 MAD³結合手持裝置、鏡頭與微型電腦,為一外接系統,可安裝於任何車種。 圖/劉星瑜提供在疲勞檢測上,則透過可用於分析圖像、人工智慧(Artificial Intelligence, AI)技術之一的「深度學習」,以鏡頭進行臉部辨識及抓取駕駛眼部特徵,計算眼睛閉合度為檢測疲勞依據,並以智慧語音做出提醒。 MAD³同時具有偵測酒精濃度與疲勞的功能,是團隊認為優於現行系統的優點之一。 圖/劉星瑜提供劉星瑜表示,現有防止疲勞的裝置大多已內建在車內,如車內疲勞駕駛預警系統,其會在駕駛員出現疲勞、打哈欠等狀態時進行即時分析,與語音和燈光提示。但該內建系統無法適用於每種汽車,而MAD³為外接式裝置,不管何種車型都能使用,另一方面,若駕駛不願檢測,或未能通過酒精濃度篩檢,此裝置便會連接汽車的發動系統,使之無法啟動。MAD³體積小,可直接放於儀表板旁,目前以有線方式連接,團隊希望可再改良,以藍牙無線方式結合各構造,提高便利性。為達更加全面的防禦機制,團隊同時預計結合行為辨識功能,劉星瑜說:「當駕駛做出危險行為,如滑手機、手伸到其它地方拿東西等,MAD³便能以智慧語音提醒。」「維持感測器訊號以及硬體的穩定度則較困難。」團隊學生黃揚倫表示,由於團隊經費有限,只能使用市售電線並以手工連接,因此訊號常會被干擾。黃揚倫解釋,起初在硬體上採用的樹莓派,即一種單晶片電腦,遇到需要龐大計算量的驗算法時,經常無法順利運行,為此他們積極申請學校贊助獲取資金,以替換為現今使用的微型電腦。而團隊亦希望先將MAD³推廣至租車公司,當業者裝上此裝置,便可防止租車者酒後與疲勞駕駛,同時保護汽車本身。民眾張宏全表示,此裝置同時具備防止酒駕與疲勞駕駛的功能,確實很方便,「如果在防止疲勞的機制上,加入類似聊天機器人的功能,一定更有幫助!」張宏全笑著說。
eBus監控 防疲勞駕駛遏阻事故
新知
第1663期
eBus監控 防疲勞駕駛遏阻事故
2017-11-02
【記者王若穎綜合報導】據內政部警政署數據分析,駕駛人行為肇事如分心、疲勞駕駛等比例高達總事故95%以上。因此,國立交通大學學生團隊開發「醫巴—eBus」行動應用程式(Mobile Application, APP),可監控駕駛者的清醒程度,期望避免交通事故發生,獲得「2017 Hami軟體開發大賽」亞軍。 「醫巴—eBus」是影像式的安全監測系統,運用臉部辨識技術搭配雲端系統資料庫,以掌握駕駛人的狀態。 圖/截自程式「醫巴—eBus」是影像式的安全監測系統,與一般常見的指夾式血氧劑、小米手環等接觸式裝置不同。由於人體疲勞時,血液的含氧量會降低,使得血流速減慢。程式運用臉部辨識技術,偵測人臉上密集的微血管,並透過演算法抓出變化頻率後,即可計算駕駛者的心率、血流量等生理資訊。團隊成員、電控工程研究所學生張立欣表示,攝影機一秒可以截取30張以上的畫面,因此能觀察血液的變化。當駕駛者處於疲憊狀態時,程式能夠給予警示或發出求援訊息。團隊目前正與物流業者、公車業者洽談與測試。資深產業分析師鍾文榮指出,如果企業能後端監控司機的精神狀態,讓駕駛者無疲勞時才可駕車,司機就會注意自己的精神狀態,而降低疲勞駕駛的行為。而在政府的相關法規方面,他們也已跟經濟部的資訊工業策進會合作,嘗試推廣資訊技術。然而,由於現在並無明確的指標判斷疲勞狀態,團隊目前亦和醫院蒐集病人生理資訊數據、進行相關研究。張立欣更進一步說道,現階段長期照護使用的是穿戴式裝置,可能會引發老人家皮膚不適,而影像式監測系統則不需接觸皮膚,即可取得人體生理訊號,因此未來可能延伸到長照領域。
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