Hệ thống phát hiện và cảnh báo sớm tài xế ngủ gật khi lái xe ô tô

– Hệ thống phát hiện và cảnh báo sớm tài xế ngủ gật khi lái xe ô tô là sản phẩm của thầy và trò Trường THPT Chi Lăng, huyện Chi Lăng với mục đích hạn chế tai nạn giao thông.

Ngủ gật là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra các vụ tai nạn giao thông và để lại những hậu quả nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe, tính mạng và tài sản của người tham gia giao thông. Để khắc phục tình trạng này, từ tháng 1 đến tháng 9/2022, nhóm nghiên cứu gồm: Nguyễn Mạnh Cường (giáo viên); Nguyễn Văn Triệu, Lê Thảo Anh Thy (học sinh) Trường THPT Chi Lăng, huyện Chi Lăng đã tiến hành nghiên cứu “Hệ thống phát hiện và cảnh báo sớm tài xế ngủ gật khi lái xe ô tô”.

Các thành viên nhóm nghiên cứu thử nghiệm hệ thống

Vật liệu để tạo ra hệ thống gồm: camera, máy tính, loa. Nhóm nghiên cứu đã dành nhiều thời gian tìm hiểu tài liệu liên quan đến lập trình Python, trí tuệ nhân tạo liên quan đến việc nghiên cứu, xây dựng kỹ thuật cho phép hệ thống học tự động (Machine Learning); xử lý dữ liệu, hình ảnh… Từ những kiến thức có được, các thành viên nhóm nghiên cứu tiến hành lập trình trên máy tính, tính toán và xây dựng cơ sở nhận diện hành vi ngủ gật; kiểm tra, vận hành thử nghiệm; xây dựng bộ cơ sở dữ liệu, ứng dụng Machine Learning nhằm nâng cao độ tin cậy của hệ thống và tối ưu hóa hệ thống. Sau khi lập trình, nhóm tiến hành lắp đặt hệ thống, cố định camera trên xe ô tô, đảm bảo nhìn rõ hình ảnh tài xế và kết nối các bộ phận với nhau.

Em Nguyễn Văn Triệu,  thành viên nhóm nghiên cứu cho biết: Nguyên lý hoạt động của hệ thống là hình ảnh khuôn mặt lái xe được camera thu nhận rồi được gửi đến máy tính. Tại đây, máy tính sẽ tính toán, phân tích các thông số trên khuôn mặt lái xe rồi đối chiếu với những dữ liệu đã được lập trình sẵn. Dựa vào giá trị nhận được, nếu nhận thấy lái xe đang rơi vào trạng thái buồn ngủ, ngủ gật hệ thống sẽ phát ra tính hiệu cảnh báo thích hợp thông qua loa.

Biểu hiện ngủ gật chủ yếu xuất phát từ hành động díu mắt hoặc ngáp. Để hệ thống nhận định được chính xác tình trạng này, nhóm đã xây dựng cơ sở dữ liệu nhận dạng người ngủ gật dựa trên các đặc điểm của khuôn mặt; tính toán và đưa ra các giá trị để nhận diện hành vi ngủ gật qua mắt, miệng. Các đặc điểm khuôn mặt như: khoảng cách giữa hai mắt; chiều rộng của mũi; độ sâu hốc mắt; hình dạng xương gò má; độ dài xương hàm được máy tính tiếp nhận và lưu lại. Khi giá trị khung hình mắt, miệng thay đổi (chớp mắt, nhắm mắt, nói chuyện, ngáp) hệ thống sẽ tiếp nhận và coi đó là cơ sở để đưa ra nhận định lái xe có đang ở trạng thái buồn ngủ hay không. Để phân biệt, tránh xử lý nhầm trong lúc lái xe nói, chớp mắt nhóm cũng đưa các giá trị thay đổi theo thời gian vào hệ thống, nếu hành vi thay đổi trong thời gian ngắn thì được xem là bình thường.

Thầy giáo Nguyễn Mạnh Cường, giáo viên Trường THPT Chi Lăng cho biết: Các dữ liệu về khuôn mặt lái xe sau khi xử lý sẽ được hệ thống máy tính lưu lại và hình thành bộ cơ sở dữ liệu, tại đây trí tuệ nhân tạo sẽ tự phân tích, học tập để có thể nhận định lái xe có biểu hiện buồn ngủ sớm và chính xác hơn, từ đó, đưa ra cảnh báo sớm hơn. Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng nhận dạng các tài xế trên xe để đưa ra bộ dữ liệu tối ưu phù hợp với từng người. Chi phí để tạo ra hệ thống này chưa đến 3 triệu đồng, nếu được sản xuất đại trà thì giá thành sẽ rẻ hơn.

Tại cuộc thi “Ý tưởng ứng dụng các giải pháp công nghệ đảm bảo trật tự an toàn giao thông” năm 2022 do Trung ương Đoàn, Ủy ban An toàn giao thông Quốc gia tổ chức, Hệ thống phát hiện và cảnh báo sớm tài xế ngủ gật khi lái xe ô tô xuất sắc đoạt giải nhì. Hy vọng rằng hệ thống sẽ sớm được áp dụng vào thực tiễn góp phần hạn chế tai nạn giao thông.