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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。
逢甲融光學雷達與iPhone 智能測距APP護視障者行動
新知
第1761期
逢甲融光學雷達與iPhone 智能測距APP護視障者行動
2021-12-22
【記者羅子恆綜合報導】走在人行道上,我們經常能看到導盲磚上停放著機車,或眾多雜物堆放在上面,對仰賴導盲杖的視障者造成不便。有鑑於此,逢甲大學資訊工程學系學生黃子騰、余睿霖及温子瑩組成團隊,以iPhone偵測物體距離的lidar技術發明「觸幕可見」手機APP,該發明榮獲「2021 APP移動應用創新賽」二獎。 由逢甲大學資訊工程學系黃子騰、余睿霖及温子瑩組成團隊參賽「2021 APP移動應用創新賽」。 圖/逢甲大學研發團隊提供「觸幕可見」是一款用來協助視障者行走的APP,不只能偵測物體與使用者的距離,更能辨識各種交通號誌,研發團隊希望除導盲杖外,能有另一種方式讓視障者生活更便利。研發團隊隊長黃子騰說:「盲人只能依靠導盲杖或導盲犬行走,所以我們希望能應用iPhone的lidar,提供他們其他獲得資訊與距離的方式。」黃子騰還補充,過去研究發現iPhone系統對視障者較友善,因此視障者有較高比例是iPhone手機的用戶。 逢甲大學研發團隊「沒有這一隊」於「2021 APP移動應用創新賽」中獲得二獎的殊榮。  圖/逢甲大學研發團隊提供該發明主要結合三種技術:lidar、Core ML及反饋系統。首先,lidar會以立體感知功能計算物體與使用者的實際距離。接著,機器學習系統Core ML會分析物體影像,之後拍到具高度相似的物體,系統就能直接判別,「此項技術主要告知視障者前方看到什麼東西。」團隊指導老師、逢甲大學資訊工程學系教授許芳榮解釋。最後,反饋系統會以震動及語音方式提醒視障者,黃子騰補充,系統偵測到物體就會以不同頻率的震動即時提示,語音系統也會同時告知前方物體的名字。 逢甲大學研發團隊「沒有這一隊」在學習各項技術,並討論如何應用於手機應用程式內。 圖/逢甲大學研發團隊提供「觀測的距離」是此次發明與導盲杖最大的差異,黃子騰說明,正常人的視野距離很遠,但導盲杖為便於攜帶,無法做太長,導致盲人只能知道自身範圍內的事物,他強調,「我們希望利用lidar去測定距離,並告知盲人5公尺內有什麼東西。」他更舉例說明,過去依靠紅外線或雷達的智慧導盲杖本身還是需敲擊,但導盲杖的震動提示將造成盲人辨識的困難。而針對其他穿戴式裝置,他解釋,對一般人來說價格過於昂貴,可能無法負擔。然而使用者體驗卻是該發明的最大困境,黃子騰說道:「一手拿手機,一手拿導盲杖,其實無法讓盲人很方便地使用。」許芳榮則提出可能解方,將該發明與手錶結合,使視障者能以配戴方式感測,再加上手錶本身即具震動功能,就能使視障者更方便使用。而視障者郭亦倫則認為,是否有幫助還必須看實際使用效果,「太慢或太頻繁的提醒都等於沒用。」他表示,要取代導盲杖可能還需一段時間使視障者習慣新的用路方式。 逢甲大學研發團隊與視障者進行相關溝通,進而研究出更貼近視障者生活的發明。 圖/逢甲大學研發團隊提供未來研究團隊希望結合物聯網及各種資料庫,來完善盲人生活,黃子騰期許道,透過物聯網的幫助,能讓盲人在更遙遠的地方收到通知,進而幫助盲人定位自己的位置。但結合物聯網還需大量的資料庫,許芳榮說:「要建立這些訊息,成本就會很高,所以未來比較大型的公司跨入該技術的市場可能性較大。」
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