هشدار خستگی راننده (Driver Fatigue Alert) در دوربین خودرو چگونه کار می‌کند؟

چند ساعت از شروع سفر گذشته و دوربین خودرو و ماشین با یک پیام صوتی، زمان استراحت را یادآوری می کند. دوربین از کجا فهمیده راننده خسته شده است؟ پاسخ به نوع سیستم بستگی دارد. بعضی مدل ها فقط مدت رانندگی را می شمارند و گروهی دیگر از تصویر جاده یا کابین داده می گیرند. در ادامه، سازوکار هر روش را جداگانه بررسی می کنیم تا مفهوم هشدار خستگی راننده (Driver Fatigue Alert) در مشخصات دوربین خودرو روشن شود.

هشدار خستگی راننده در دوربین خودرو چیست؟

هشدار خستگی راننده قابلیتی است که پس از مشاهده یک الگوی از پیش تعیین شده، از راننده می خواهد استراحت کند یا تمرکزش را به مسیر برگرداند. این الگو در همه دستگاه ها یکسان نیست. زمان سپری شده از شروع سفر، انحراف های تکراری خودرو و تغییر حالت چشم و صورت، سه ورودی رایج برای فعال کردن هشدار هستند.  خستگی در دوربین خودرو مانند سرعت یا دما با یک حسگر واحد اندازه گیری نمی شود. سیستم نشانه های قابل اندازه گیری را با آستانه های نرم افزاری مقایسه می کند. نام هشدار خستگی (Fatigue Alert) نیز به تنهایی سطح هوشمندی دوربین را نشان نمی دهد، نوع داده ورودی مشخص می کند دستگاه فقط زمان استراحت را یادآوری می کند یا رفتار راننده را نیز زیر نظر دارد.

هشدار زمان محور چگونه کار می کند؟

رایج ترین پیاده سازی در دوربین های ثبت وقایع خودرو (Dash Cam)، شمارنده زمان است. شمارش با روشن شدن دوربین یا تشخیص شروع رانندگی آغاز می شود و پس از رسیدن به مدت انتخاب شده، پیام صوتی یا نماد استراحت ظاهر می شود. در بعضی مدل ها می توان آستانه را روی ۲، ۳ یا ۴ ساعت قرار داد و گروهی دیگر پس از مدت ثابتی از رانندگی پیوسته هشدار می دهند. منطق بازنشانی به طراحی دستگاه وابسته است. برخی دوربین ها با ورود به حالت پارک، خاموش شدن دستگاه یا تغییر آستانه، شمارنده را صفر می کنند. مدلی که توقف خودرو را تشخیص ندهد، زمان روشن بودن را همچنان بخشی از رانندگی حساب می کند. پس نحوه تشخیص پایان سفر به اندازه زمان انتخاب شده اهمیت دارد.

در این روش، لنز نقشی در تشخیص حالت چشم یا صورت ندارد. شمارنده مستقل از نور کابین، عینک راننده و کیفیت خط کشی کار می کند. ارتباط آن با وضعیت واقعی بدن غیرمستقیم است؛ دستگاه از میزان خواب پیش از سفر، توقف کوتاه میان مسیر یا تغییر سطح هوشیاری اطلاعی ندارد.

تشخیص خستگی از روی حرکت خودرو چگونه انجام می شود؟

روش دوم به جای چهره راننده، نتیجه رفتار او روی مسیر را بررسی می کند. دوربین جلو خطوط جاده را پیدا می کند و موقعیت خودرو را نسبت به مرکز خط عبور می سنجد. انحراف آرام به کناره ها، بازگشت ناگهانی به مرکز و تکرار اصلاح مسیر، در کنار سرعت و جابه جایی جانبی خودرو، داده لازم برای برآورد کاهش تمرکز را می سازند. در سامانه های یکپارچه خودرو، الگوریتم می تواند ابتدا الگوی عادی رانندگی را از روی موقعیت خودرو میان خطوط و اصلاح های فرمان یاد بگیرد و رفتار بعدی را با آن مقایسه کند. این سیستم ها به داده هایی مانند سرعت، زاویه فرمان و حرکت جانبی خودرو دسترسی دارند؛ اطلاعاتی که هر دوربین ثبت وقایع نصب شده روی شیشه دریافت نمی کند. دوربین های مستقل معمولاً فقط تصویر جاده و در مدل های مجهز به موقعیت یاب ماهواره ای (GPS)، سرعت و مسیر حرکت را در اختیار دارند.

قابلیت هشدار خروج از خط (LDWS) فقط عبور ناخواسته از مرز خط عبور را تشخیص می دهد. این رویداد به تنهایی خستگی را نشان نمی دهد، تغییر مسیر بدون راهنما، وزش باد، پیچ جاده یا فرار از مانع نیز همان هشدار را فعال می کند. تحلیل چند انحراف و اصلاح فرمان در یک بازه زمانی، ارتباط رفتار خودرو با کاهش تمرکز را دقیق تر مشخص می کند.

دوربین داخل کابین چگونه نشانه های خستگی را تشخیص می دهد؟

سیستم پایش راننده (DMS) از دوربینی که رو به صورت راننده است استفاده می کند. ابتدا چهره و نقاط اصلی اطراف چشم، ابرو، دهان و سر در تصویر پیدا می شوند. نرم افزار تغییر آن ها را در قاب های متوالی دنبال می کند تا بسته شدن چشم، پلک زدن، خمیازه، چرخش صورت و افتادن سر را از حرکت های عادی جدا کند. یکی از شاخص های شناخته شده در این حوزه، درصد زمان بسته بودن چشم ها (PERCLOS) است. این شاخص سهم زمانی را نشان می دهد که چشم ها در یک بازه مشخص دست کم ۸۰ درصد بسته بوده اند. الگوریتم های دقیق تر آن را همراه با مدت بسته ماندن پلک، جهت نگاه، حالت سر و رفتار خودرو بررسی می کنند. نور مادون قرمز (IR)، اجزای صورت را در کابین تاریک بدون روشن کردن فضا ثبت می کند. لنز کابین و چراغ مادون قرمز فقط امکان تصویربرداری از راننده را فراهم می کنند، تشخیص خستگی به پردازنده و الگوریتم پایش راننده (DMS) یا تشخیص خستگی با هوش مصنوعی (AI Fatigue Detection) نیز نیاز دارد.

الگوریتم چگونه از چند نشانه به یک هشدار می رسد؟

بازشدن دهان هنگام صحبت از نظر تصویر به خمیازه شباهت دارد. نگاه کوتاه به آینه و پایین آمدن سر روی دست انداز نیز شبیه نشانه های کاهش هوشیاری ثبت می شوند. سیستم های پیشرفته به جای یک قاب، توالی رفتار را در چند ثانیه یا چند دقیقه تحلیل می کنند. چند خمیازه، مالیدن چشم، طولانی شدن بسته ماندن پلک و انحراف خودرو امتیاز خستگی را افزایش می دهند. ریزخواب، دوره ای بسیار کوتاه از خواب و قطع هوشیاری است که می تواند با بسته شدن چشم، افتادن سر یا کاهش واکنش همراه باشد. در الگوریتم هایی که ریزخواب را جداگانه شناسایی می کنند، همین نشانه  به تنهایی هشدار را فعال می کند.

در دوربین های هوشمند ناوگانی، پردازش داخل دوربین انجام می شود و رویداد همراه با کلیپ و اطلاعات مسیر به سامانه مدیریت می رسد. بعضی سامانه ها چند کلیپ را کنار هم قرار می دهند تا خستگی به صورت یک روند دیده شود. ترکیب چند نشانه، رفتار عادی را با دقت بیشتری از الگوی کاهش هوشیاری جدا می کند.

تفاوت هشدار خستگی (Fatigue Alert) با سیستم پایش راننده (DMS) و هشدار خروج از خط چیست؟

این قابلیت ها می توانند در یک محصول کنار هم قرار بگیرند، ولی جای یکدیگر را نمی گیرند. دوربین جلو بدون دید مستقیم به صورت، بسته ماندن چشم را اندازه نمی گیرد. دوربین کابین نیز زمانی نقش سیستم پایش راننده (DMS) دارد که پردازش رفتاری در مشخصات یا دفترچه آن تأیید شده باشد.

از روی مشخصات دوربین چگونه نوع هشدار را تشخیص دهیم؟

گزینه هایی مانند «هشدار پس از ۲ ساعت» یا «یادآوری بعد از ۴ ساعت رانندگی» یک سیستم زمان محور را نشان می دهند. عبارت هایی مانند پایش راننده (Driver Monitoring)، سیستم پایش راننده (DMS)، تشخیص بسته شدن چشم (Eye Closure Detection) یا تشخیص خستگی با هوش مصنوعی (AI Fatigue Detection) به پایش مستقیم راننده اشاره دارند. در دوربین های طراحی شده برای پایش روز و شب، لنز کابین، نور مادون قرمز و الگوریتم تشخیص رفتار در کنار هم کار می کنند.

عبارت هشدار خروج از خط (Lane Departure Warning یا LDWS) به تحلیل خطوط جاده مربوط است. برای تشخیص نوع سیستم، چهار مورد را در دفترچه دستگاه بررسی می کنیم: داده ورودی، شرط فعال شدن، شیوه بازنشانی و نوع اعلان. درج عبارت هشدار خستگی (Fatigue Alert) بدون توضیح این موارد، تحلیل چشم راننده را تأیید نمی کند.

چه عواملی دقت هشدار خستگی را تغییر می دهند؟

در هشدار زمان محور، آغاز شمارش پیش از حرکت باعث پخش زودهنگام پیام می شود. ادامه شمارش هنگام توقف نیز زمان استراحت را جزو سفر حساب می کند. در مدلی که خاموش شدن را پایان سفر می داند، قطع کوتاه برق شمارنده را صفر می کند و هشدار را دیرتر به صدا درمی آورد. اتصال به وضعیت خودرو، موقعیت یاب ماهواره ای (GPS) یا تشخیص حالت پارک، این اختلاف را کاهش می دهد. روش مبتنی بر مسیر به خطکشی قابل مشاهده، زاویه نصب صحیح و سرعت کافی نیاز دارد. خط محو، باران شدید، پیچ تند و تغییر خط پی درپی مرجع تحلیل را تغییر می دهند. در سیستم داخل کابین نیز عینک تیره، پوشاندن صورت، خروج سر از قاب و زاویه نامناسب لنز، نقاط قابل ردیابی را کاهش می دهند. نور مادون قرمز و قرارگیری مستقیم دوربین مقابل راننده، تصویر پایدارتری برای تحلیل شب فراهم می کنند.

هشدار چگونه اعلام می شود؟

دوربین های ثبت وقایع معمولی از بوق، پیام صوتی یا نماد فنجان روی نمایشگر استفاده می کنند. سیستم های ناوگانی کلیپ رویداد را نیز برای مدیر ناوگان ارسال می کنند. کنترل فرمان، ترمز یا توقف خودرو جزو وظایف هشدار خستگی (Fatigue Alert) در یک دوربین نصب شده روی شیشه نیست و به سامانه های یکپارچه خودرویی مربوط می شود. برای شناخت عملکرد واقعی این قابلیت در میان فناوری های دوربین خودرو، چهار سؤال کافی است: سیستم چه داده ای را می خواند، در چه شرایطی فعال می شود، چه چیزی روند آن را بازنشانی می کند و هشدار را چگونه اعلام می کند؟ پاسخ این پرسش ها سطح واقعی قابلیت را دقیق تر از عبارت هشدار خستگی راننده (Driver Fatigue Alert) در جدول مشخصات نشان می دهد.