WO2019125098A1

WO2019125098A1 - Método de detección y gestión de fatiga mental durante la conducción basado en analisis de mirada y deteccion de objetos

Info

Publication number: WO2019125098A1
Application number: PCT/MX2017/000155
Authority: WO
Inventors: Dino Alejandro Pardo Guzman; Antonio MARIN HERNANDEZ; Marcos Antonio SANCHEZ GONZALEZ
Original assignee: Dino Alejandro Pardo Guzman
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2019-06-27

Abstract

Un método y detección y gestión de fatiga mental para aumentar la seguridad y confort de los conductores de tracto camiones, basado en análisis de mirada y detección de objetos en el camino, así como la gestión de mediante un asistente inteligente vial para evitar fatiga mental (cognitiva) con conversaciones y advertencias para el conductor.

Description

MÉTODO DE DETECCIÓN Y GESTIÓN DE FATIGA MENTAL DURANTE LA CONDUCCION BASADO EN ANALISIS DE MIRADA Y DETECCION DE

OBJETOS CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene su campo de aplicación preponderante en el monitoreo, detección y gestión de fatiga mental en conductores de tracto camiones, basado en análisis de mirada y detección de objetos en el camino, así como la gestión mediante un asistente inteligente vial.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Conducir cuando se lleva 17 horas despierto equivale haber bebido por encima del límite de alcohol permitido, que es de 0.8 gramos por litro de alcohol en sangre, en México ocurren aproximadamente 2.5 millones de accidentes viales por somnolencia y distracción al año, 750,000 personas terminan en el hospital y 45,000 quedan con alguna discapacidad, según cifras ae CONAPRA. Los accidentes automovilísticos por personas con somnolencia o distraídas (Visual o cognitiva) representan la primera causa de muerte y orfandad en niños entre los 0 y 14 años.

Actualmente podemos encontrar invenciones que nos ayuden a identificar o detectar somnolencia y distracciones durante la conducción, dentro de las invenciones utilizadas se encuentra sistemas inteligentes de visión artificial (lo más común) capaces de analizar miradas, porcentajes de parpadeo, movimiento de la cabeza y detección bucal (bostezos).

Sea demostrado que la utilización de teléfonos celulares durante la conducción en carreteras es una solución para evitar la fatiga y la somnolencia mientras que en la ciudad puede producir accidentes mortales, ante esta situación se piensa en la presente invención para reducir la monotonía producida por las largas horas de conducción con resultados altamente alentadores.

Dentro de la búsqueda de tecnologías desarrolladas similares a la presente invención se encuentra la patente no. US20050073136, detalla en su invención procedimientos y sistema para el análisis y la deducción de hacia dónde se encuentra la mirada del conductor, utilizando algoritmos de visión artificial (Cámara) Similar a la anterior, la patente no. US20070008151 describe método y sistema para el reconocimiento y / o desatención de conductores, especialmente causado por somnolencia y distracción, se describe detectando y evaluando movimientos de cabeza de la persona ante una perturbación ejercida sobre el vehículo. Con relación a las anteriores, la patente no. US7306337 menciona método y sistema informático para el seguimiento de la mirada del ojo mediante una cámara que dirige y centra luz hacia el ojo del sujeto que mira hacia un punto. Relacionado a las patentes anteriores y comparado con la presente invención, las patentes carecen de visibilidad de hacia dónde está dirigida la mirada del conductor ya que no detectan si está viendo un objeto o si solo tiene la mirada sin enfocar (Distracción cognitiva).

Dentro de la clasificación de conducción se encuentrj la patente no. US20100209881 Revindica un sistema para clasificar la habilidad de conducción de un vehículo basado en un diagnóstico de comportamiento de maniobras durante la conducción. Así mismo la patente no. US9265458 detallan en su invención el procedimiento y el aparato para la detección de la toxicidad de compuestos neuro-farmacéuticos basado en pruebas de seguimiento ocular que permite una medición cuantificable del comportamiento cognitivo, la función de un sujeto y su habilidad para conducir. Con relación, La patente no. ES2259527 se refiere a un sistema multi-sensoríal desarrollado para la monitorízación del estado de alerta de un conductor. Está compuesto por un sistema de monitorízación visual del conductor y de la posición lateral del vehículo, ambos basados en técnicas de visión artificial, y por un sistema de monitorízación del movimiento del volante.

Asi mismo, las patentes CN101739548 y US20130166217 describen métodos y sistemas para la detección de fatiga, donde obtienen una imagen desde una cámara para la detección del rostro y los ojos con el fin de compararlas con un modelo de condiciones de fatiga preestablecido. Similarmente, la invención CN 104269028 y CN103886717, se diferencian de las anteriores porque realizan la detección y el seguimiento del rostro y los ojos del conductor para la comparación entre el valor PERCLOS obtenido con un valor previamente predeterminado, además los conductores que se encuentran en condiciones de fatiga de conducción pueden ser advertidos en tiempo real. Con relación a las anteriores, la patente CN102085099 describe lo mismo pero adicionalmente incluye un sistema de adquisición de imagen con un dispositivo de transmisión de infrarrojos para capturar datos de imagen del ojo del conductor.

La patente CN 103198616 describe un método y un sistema para detectar la fatiga de conducción basada en el reconocimiento de características en la cabeza y el movimiento del cuello de un conductor. Por otro lado, la patente CN104574819 menciona un método de detección de fatiga que se basa en la detección de las características de la boca en video en tiempo real, según la posición hendida, el grado de apertura y el tiempo que trascurre con la boca abierta, dando una alarma al conductor si se juzga que está en un estado de fatiga. El sistema de detección de fatiga del conductor de la patente CN203885510 se diferencia de la anterior en que la forma de la boca se juzga en base al área de los ojos humanos, a fin de bajar la probabilidad de conclusiones falsas, adicionalmente incluye una cámara CCD con un anillo circular coaxial en donde se encuentran dos grupos de diodos de infrarrojos. El sistema de iluminación de la patente CN105118237 también presenta en su invención una cámara con un filtro óptico de infrarrojos con diferente longitud de onda para el día y para la noche, de esta forma se resuelve el problema de detección de fatiga del conductor cuando se lleva un par de gafas que reflejan la luz.

Un algoritmo que monitorea el movimiento de la cabeza y ojos para detectar el estado de vigilancia de un conductor con una sola cámara ha sido presentado en la patente US6097295A Este sistema detecta robustamente la cabeza y características del rostro como los ojos y boca, además de calcular los casos de oclusión.

Existen métodos que se enfocan en la detección de la fatiga de un conductor midiendo el número de ajustes en períodos predeterminados y comparando estos resultados con el número de ajustes de dirección realizadas por un conductor en estado alerta promedio en el mismo período de tiempo. La investigación sugiere que los conductores fatigados o somnolientos generalmente ajustan el volante con menos frecuencia que los conductores de alerta. Por lo tanto, la patente US7138923B2 presenta un método de detección de la fatiga del conductor mediante el conteo del número de entradas de actividad del volante y la activación de la alarma cuando el recuento cae por debajo de un nivel mínimo.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Los detalles característicos de la presente invención, se muestran claramente en la siguiente descripción y en las figuras que se acompañan, las cuales se mencionan a manera de ejemplo, por lo que no deben considerarse como una limitante para dicha invención.

Breve descripción de las figuras: La figura 1 es un diagrama esquemático de las etapas del método, de la presente invención.

La figura 1 muestra las distintas etapas del método de detección y gestión de fatiga mental. Se inicia cuando la unidad de procesamiento recibe entradas [1A] de datos del sistema de visión artificial [1B] relacionadas al estado de fatiga de los operadores, se implementa un algoritmo de medición PCV (Porcentaje del Centro Vial) [1 E] para el rastreo fiducial (Punto de referencia) de la mirada con relación al centro de la carretera, definido por un área rectangular de 20° (horizontal) x 15° (vertical) centrado al rededor del principal punto de fijación del conductor, lo que permite detectar la dirección de la mirada o hacia donde está viendo el conductor. Así mismo, el procesador recibe dataset de los múltiples radares para detectar objetos [1 F] sobre la carretera, por último y al mismo tiempo recibe datos del sensor inercia (IMU) [1 D] para detección de conducción anormal [1G]

Posteriormente se aplica a los tres datos (Visón artificial y radares e IMU) un algoritmo basado en máquinas vectoriales de soporte [1 H] para fusionar, procesar y analizar para comparar con patrones predeterminados de base de datos para detectar fatiga mental [11]. Si es positiva la detección, se ejecuta el protocolo del sistema de gestión de crisis [1 J]. Si no termina [1 K] y comienza de nuevo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de detección y gestión de fatiga mental para aumentar la seguridad y confort de los conductores de tracto camiones, basado en análisis de mirada y detección de objetos en el camino, así como la gestión mediante un asistente inteligente vial para evitar fatiga mental (cognitiva) con conversaciones y advertencias para el conductor, caracterizado por: a. Una base de datos con patrones predeterminados de modo de conducción para la clasificación de modo de conducción anormales, recopilación de datos de historial fisiológico para cada conductor y protocolos de gestión de crisis;

b. Una unidad de procesamiento de datos recibe y analiza señales del sistemas de visión, detecta síntomas de fatiga en el conductor para detectar fatiga mental del mismo y monitorear modo de conducción;

c. Un módulo de visión artificial con sistema óptico de iluminación VIS-NIR; d. Al menos un sensor IMU para caracterizar los movimientos de conductor y cuantificar su modo de conducción;

e. Módulo de gestión conversacional afectivo para comunicación efectiva con el conductor y en su caso gestión de crisis;

f. Un sistema de alarma vibratoria dispuesto bajo el asiento del conductor para alertar la fatiga;

g. Al menos dos radares automotrices de 24GHz de rango de 10 a 20 m para detección de objetos en el camino como ciclistas, automóviles, personas y cualquier objeto perceptible por el conductor;

h. Un algoritmo de medición PCV (Porcentaje del Centro Vial) para el rastreo fiducial (Punto de referencia) de la mirada con relación al centro de la carretera, definido por un área rectangular de 20° (horizontal) x 15° (vertical) centrado al rededor del principal punto de fijación del conductor, i. Un algoritmo basado en máquinas vectoriales de soporte para fusionar, procesar y analizar datos generados por algoritmo de análisis de mirada y datos de radares para comparar con patrones predeterminados de base de datos para detectar fatiga mental;

2. Un método como el indicado en reivindicación 1 , donde la base de datos con patrones predeterminados de modo de conducción para ia clasificación de estilo, habito y modo de conducción anormales contiene los siguientes patrones: a) cambios azarosos de carril, b) Cambios abruptos de velocidad, c) Liberación simultanea de acelerador y freno, d) Frenados abruptos frecuentes y e) conducción zigzagueante. Para estilo, habito y modo de conducción normal d) Mirada hacia el retrovisor para cambio de carril, e) Velocidad constante y f) Frenada rápida y desaceleración solo si hay objetos de frente (por medio de RADAR);

3. Un método como el indicado en reivindicación 1 , donde la base de datos contiene recopilación de datos de historial fisiológico para cada conductor referente a: a) Edad, b) Años de experiencia como conductor, c) Consumo de fármacos, d) Identificación de enfermedades e e) Historial de accidentes;

4. Un método como el indicado en reivindicación 1 , donde el protocolo de gestión de crisis incluye: a) habilita conversación telefónica de manos libres y sugerir comunicarse con alguno de sus contactos frecuentes, b) Informa noticias calificadas colectivamente como relevantes/interesantes por los conductores y comenta o pregunta en tono provocativo sobre el tema (al mismo tiempo que se detecta pasividad o falta de participación de un conductor en lo individual para sugerir una nueva actividad o grupo de discusión) y c) concurso de chistes grabados por los mismos conductores con su smartphone antes de subir al vehículo;

5. Un método como el indicado en reivindicación 1 , donde el sistema de visión artificial ejecuta un algoritmo de análisis de mirada para determinar la dirección de la vista del conductor;