專利名稱：無能力監(jiān)視器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)視疏忽，并且尤其涉及監(jiān)視車輛駕駛員或機械操作員中 的無能力。
背景技術(shù)：
探測睡意是重要的，因為睡意影響廣泛范圍的設(shè)備的操作員的能力， 這些設(shè)備包括機動車輛、航空器、船艇及工業(yè)設(shè)備。
WO03/039358公開了一種警戒監(jiān)視器，其使用紅外光測量眼皮和眼睛 運動的幅度和速度，以成比例地推導(dǎo)睡意的測量。此監(jiān)視器尋求提供實時 警戒監(jiān)視并能提供操作員的警戒的校正的測量。最近開始關(guān)心駕駛員的分 心的問題，而不僅是睡意。就分心來說，它們意味著駕駛員的視覺注意的 焦點從駕駛?cè)蝿?wù)偏移到非視覺任務(wù)(例如與車輛中的其他人談話，或使用 移動電話)或者可選的視覺任務(wù)，可選的視覺任務(wù)暫時降低駕駛安全(閱 讀地圖或?qū)Ш较到y(tǒng)、調(diào)節(jié)CD播放器或收音機等)。從而，駕駛員的分心涉 及對安全駕駛來說在方向和持續(xù)時間上不恰當(dāng)?shù)丶械淖⒁?。駕駛員的無 能力概念似乎主要應(yīng)用于軌道工業(yè)中。其指使得駕駛員喪失意識的一些醫(yī) 學(xué)或其它狀況，而不僅是進入睡意睡眠的容易逆轉(zhuǎn)的狀態(tài)或分心。在一次 軌道碰撞之后，這在澳大利亞成為感興趣的主要焦點，在該碰撞中，駕駛 員死于心臟病發(fā)作，但是火車?yán)^續(xù)向前走并脫軌，殺死了乘客。在這樣的 事故中最可能涉及的醫(yī)學(xué)狀況是突然死亡(例如心臟病發(fā)作或中風(fēng))、糖尿 病患者中的低血糖、及癲癇發(fā)作。
在火車上存在警惕性探測的當(dāng)前系統(tǒng)，其包括駕駛員每90秒(大約) 一次按動按鈕或?qū)疖嚳刂谱鞒鲆恍┱{(diào)節(jié)(改變速度、應(yīng)用剎車等)，否則 將會聽到報警并且應(yīng)用的剎車停止火車。然而，駕駛員僅僅必需約一秒鐘 是適度地警惕的以在90秒的時間段中的任何時間按動按鈕。他們能夠容易 地每次睡著一分鐘，重復(fù)地，而這不會被當(dāng)前系統(tǒng)探測到。美國專利6102870使用諸如固視和跳視的眼跟蹤器數(shù)據(jù)來推斷諸如細(xì) 看、閱讀、搜索、思考的精神狀態(tài)和選擇的意圖。該系統(tǒng)增強了計算機軟 件的響應(yīng)度。
美國專利6346887使用基于視頻的眼睛跟蹤系統(tǒng)，其跟蹤眼睛活動和 瞳孔直徑及位置，以產(chǎn)生描繪能夠用于估計警戒的眼睛活動的信號。
本發(fā)明的目的是提供WO03/039358中公開的類型的改善的警戒監(jiān)視 器，其能夠處理無能力。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)此目的，本發(fā)明提供一種用于監(jiān)視無能力(incapacity)的系統(tǒng)， 其包括
a) 測量眼睛和眼皮運動的裝置；
b) 連續(xù)地記錄測量結(jié)果的存儲裝置；
c) 數(shù)據(jù)處理器，用于分析眼睛或眼皮運動，以獲得對眼睛靜止和域眼 皮閉合的持續(xù)時間的測量并測量與用于警戒對象的預(yù)定的值的偏差；
d) 報警裝置，由達(dá)到預(yù)定的值的測量結(jié)果觸發(fā)。
有時，駕駛員會是明顯地直接向前看著，他們的眼睛大大睜開，但是 他們的注意力實際上集中在別處(例如產(chǎn)生壓力的闖入的思考)?？蛇x地， 在瞌睡的狀態(tài)，他們可以使他們的眼睛睜開，但是不看任何東西并且意識 不到任何東西。這些狀況都不能夠被視頻相機探測到。然而，WO03/039358 中公開的紅外探測系統(tǒng)能夠連續(xù)地測量睡意水平。當(dāng)車輛在移動或機器在 操作時，應(yīng)該觸發(fā)報警的"分心"的最佳持續(xù)時間是2至5秒的量級。
WO03/039358中公開的紅外探測系統(tǒng)還能夠測量沒有眼睛或眼皮運動 的時間段。延長的眼睛靜止是"無能力"的好的標(biāo)志。每分鐘眼睛靜止的 平均持續(xù)時間(DOQ)是包括掃視、眨眼、前庭-眼運動等的任何種的相繼 的眼睛和眼皮運動之間的間隔的平均值。對許多對象，相對長的眼睛靜止 時間段是典型的瞌睡狀態(tài)。此發(fā)明部分基于對道路上的卡車駕駛員和實際 駕駛火車的火車駕駛員的該間隔的持續(xù)時間的分析。駕駛員通常每秒鐘進 行數(shù)次某種眼睛或眼皮運動(掃視、眨眼、前庭-眼運動等)。
超過約6秒的眼睛靜止時間段是很少的，并且在此發(fā)明中用作用于"潛在的無能力"報警的觸發(fā)。優(yōu)選地，其后跟隨通過要求在給出報警后駕駛 員盡快按按鈕的進一步的具體的測試。這將克服偶然的假陽性報警和不恰 當(dāng)?shù)厥┘觿x車的問題。由不是由無能力引起的偶然的眼睛靜止的延長的時 間段引起的報警能夠通過操作員向潛在的無能力報警提供恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)被容 易地消除。
由眼睛靜止觸發(fā)的每個潛在的無能力報警觸發(fā)要求來自操作員的響 應(yīng)。操作員的該動作表示報警是假陽性的，并且會視情況而定將操作員的 注意力集中回到駕駛或機器操作的任務(wù)上。
如果操作員不響應(yīng)，則能夠?qū)嵤?yīng)急程序。應(yīng)急程序會根據(jù)操作的車 輛或機器的類型變化，并可以包括剎住車輛以使其停止和/或傳輸報告至中 央控制臺。
從而，在另一方面，本發(fā)明提供一種控制車輛或機器的方法，其中通 過如下步驟監(jiān)視操作員-
a) 連續(xù)地監(jiān)視操作員的至少一只眼睛中的包括掃視和眨眼的一個或多 個眼睛和眼皮運動；
b) 分析所述眼睛和眼皮運動，以獲得對眼睛靜止的測量并測量與用于 警戒對象的預(yù)定的值的偏差；
c) 當(dāng)測量偏離預(yù)定的量時提供報警，該報警要求預(yù)定的時間段內(nèi)的響
應(yīng)；
d) 在預(yù)定的間隔內(nèi)沒有作出響應(yīng)時，施加應(yīng)急程序。 使用包括視頻或數(shù)字相機技術(shù)的任何合適的技術(shù)來標(biāo)識和測量恰當(dāng)?shù)?br> 眼睛運動可以監(jiān)視眼皮運動和掃視。然而，WO03/039358中公開的設(shè)備和 算法是優(yōu)選的。


圖1是示例火車駕駛員中眼睛靜止的各個時間段的頻率的頻率柱狀圖; 圖2是示例汽車駕駛員中眼睛靜止的各個時間段的頻率的頻率柱狀圖; 圖3根據(jù)本發(fā)明的無能力監(jiān)視器的一個實施例的流程圖。
具體實施例方式
6本發(fā)明中使用的眼睛監(jiān)視設(shè)備與發(fā)明人更早的專利申請WO03/039358 中描述的那種相同。WO03/039358描述了在兩只眼睛上具有傳感器(IR-LED 和光電晶體管)的眼鏡。其原因是雙眼協(xié)調(diào)隨睡意改變，其使得必須從兩 只眼睛記錄。然而，基于發(fā)明人的進一步研究，似乎隨著睡意的進行，雙 眼協(xié)調(diào)的測量變得更不精確。從而，在不要求雙眼協(xié)調(diào)的測量的地方，對 所有其它參數(shù)，從一只眼睛的記錄是足夠的。
現(xiàn)在優(yōu)選地安置兩個紅外發(fā)射器和至少一個光電晶體管探測器位于一 只眼睛以下的下眼鏡架部件上。在裝配器件到個體時，給該個體選擇提供 最好信號的發(fā)射器。
當(dāng)前，用于監(jiān)視睡意的視頻相機方法具有實踐和理論的問題。如果相 機的幀速率能夠提高到約500Hz (其容許測量速度和AVR)，則一些理論問 題在將來可以客服。此時，紅外發(fā)射和探測是優(yōu)選的技術(shù)。
圖1是4個小時中兩個火車駕駛員中沒有眼睛或眼皮運動的59310個 間隔的頻率柱狀圖。圖2是6個小時中七個汽車駕駛員中沒有眼睛或眼皮 運動的141278個間隔的頻率柱狀圖。如從圖1和2示例的調(diào)查結(jié)果能夠看 到的，4或5秒或更長時間的眼睛靜止時間段足夠少，使得要求來自操作員 的響應(yīng)的報警不是太頻繁而令人討厭和煩惱。能夠通過對每種類型的車輛 或機器的駕駛員或操作員進行初步采樣調(diào)査來確定恰當(dāng)?shù)臅r間。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計用于火車上的無能力監(jiān)視器的操作的流程圖。
循環(huán)程序的第一步是檢查是否佩戴帶有發(fā)射器和探測器的眼鏡架。如 果沒有佩戴它們且火車在預(yù)設(shè)的最小速度(諸如在檔場)以上，則給出報 警提示火車駕駛員帶上眼鏡。如果沒有收到響應(yīng)，則給出剎車報警，并且
然后，如果沒有給出響應(yīng)，則火車的剎車系統(tǒng)自動致動。
當(dāng)探測到眼睛靜止的時間段大于預(yù)定的時間段時，提供要求火車駕駛
員按下按鈕的報警，并且此響應(yīng)返回探測器到正常的探測循環(huán)。
如果在恰當(dāng)?shù)念A(yù)定時間段(約2秒)內(nèi)沒有給出響應(yīng)，則火車剎車系
統(tǒng)致動。
如果沒有探測到大于預(yù)定的最大值的眼睛靜止的時間段，則不給出報 能夠通過選擇將提供較少的報警且不會增加事故的風(fēng)險的值來確定眼睛靜止的時間段和響應(yīng)所需的時間。
從以上描述，能夠看到本發(fā)明提供了無能力的獨特的測量和操作機器 或車輛的人的能力的可靠的預(yù)測器。
本領(lǐng)域技術(shù)人員意識到能夠通過不同于那些描述的設(shè)備和方法的實施 例來獲得此發(fā)明的好處而不脫離此發(fā)明的核心教導(dǎo)。
權(quán)利要求
1、一種用于對機器操作員或車輛操作員的無能力進行監(jiān)視的系統(tǒng)，包括a)用于測量操作員的至少一只眼睛的包括掃視和眨眼在內(nèi)的一個或多個眼睛和眼皮運動的裝置；b)用于連續(xù)地記錄測量結(jié)果的存儲裝置；c)數(shù)據(jù)處理器，用于分析所述眼睛或眼皮運動，以獲得眼睛靜止的時間段和/或眼皮閉合的持續(xù)時間的測量；d)潛在的無能力報警裝置，其由達(dá)到預(yù)定值的所述測量結(jié)果觸發(fā)。
2、 如權(quán)利要求1所述的無能力監(jiān)視系統(tǒng)，其中，用于測量眼皮運動的 所述裝置是數(shù)字或視頻相機。
3、 如權(quán)利要求1所述的無能力監(jiān)視系統(tǒng)，其中，用于測量眼皮運動的 所述裝置包含至少一個安裝于眼鏡架上的紅外發(fā)射器和也安裝于該眼鏡架 上的至少一個紅外探測器。
4、 如權(quán)利要求1、 2或3所述的無能力監(jiān)視系統(tǒng)，其包括致動裝置， 以響應(yīng)于潛在的無能力報警。
5、 如權(quán)利要求4所述的無能力監(jiān)視系統(tǒng)，其包括用于在所述潛在的無 能力報警沒有被響應(yīng)時激活應(yīng)急程序的裝置。
6、 如權(quán)利要求5所述的無能力監(jiān)視系統(tǒng)，其應(yīng)用在火車中，其中，所 述應(yīng)急程序激活車輛剎車系統(tǒng)。
7、 一種對對象的無能力進行監(jiān)視的方法，包括以下步驟a)連續(xù)地監(jiān)視操作員的至少一只眼睛的包括掃視和眨眼在內(nèi)的一個或 多個眼睛和眼皮運動；b)分析所述眼睛和眼皮運動，以獲得眼睛靜止的時間段的測量； C)當(dāng)所述測量結(jié)果達(dá)到預(yù)定值時提供潛在的無能力報警，該報警要求 在預(yù)定的時間段內(nèi)被響應(yīng)；d)在預(yù)定的時間間隔內(nèi)沒有作出響應(yīng)時，應(yīng)用應(yīng)急程序。
全文摘要
一種監(jiān)視對象的無能力的方法，包括以下步驟連續(xù)地監(jiān)視對象的至少一只眼睛的眼睛和眼皮運動；分析眼睛和眼皮運動，以獲得對眼睛靜止和沒有眼睛或眼皮運動的間隔的持續(xù)時間的測量；以及當(dāng)眼睛靜止的持續(xù)時間超過預(yù)定的值時提供潛在的無能力報警并要求預(yù)定的時間段內(nèi)的響應(yīng)，及在預(yù)定的間隔內(nèi)沒有作出響應(yīng)時，應(yīng)用應(yīng)急程序。
文檔編號A61B3/113GK101426418SQ200780007325
公開日2009年5月6日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月1日
發(fā)明者M·約翰斯 申請人:奧普特勒特私人有限公司