专利名称：无能力监视器的制作方法
技术领域：
本发明涉及监视疏忽，并且尤其涉及监视车辆驾驶员或机械操作员中 的无能力。
背景技术：
探测睡意是重要的，因为睡意影响广泛范围的设备的操作员的能力， 这些设备包括机动车辆、航空器、船艇及工业设备。
WO03/039358公开了一种警戒监视器，其使用红外光测量眼皮和眼睛 运动的幅度和速度，以成比例地推导睡意的测量。此监视器寻求提供实时 警戒监视并能提供操作员的警戒的校正的测量。最近开始关心驾驶员的分 心的问题，而不仅是睡意。就分心来说，它们意味着驾驶员的视觉注意的 焦点从驾驶任务偏移到非视觉任务(例如与车辆中的其他人谈话，或使用 移动电话)或者可选的视觉任务，可选的视觉任务暂时降低驾驶安全(阅 读地图或导航系统、调节CD播放器或收音机等)。从而，驾驶员的分心涉 及对安全驾驶来说在方向和持续时间上不恰当地集中的注意。驾驶员的无 能力概念似乎主要应用于轨道工业中。其指使得驾驶员丧失意识的一些医 学或其它状况，而不仅是进入睡意睡眠的容易逆转的状态或分心。在一次 轨道碰撞之后，这在澳大利亚成为感兴趣的主要焦点，在该碰撞中，驾驶 员死于心脏病发作，但是火车继续向前走并脱轨，杀死了乘客。在这样的 事故中最可能涉及的医学状况是突然死亡(例如心脏病发作或中风)、糖尿 病患者中的低血糖、及癫痫发作。
在火车上存在警惕性探测的当前系统，其包括驾驶员每90秒(大约) 一次按动按钮或对火车控制作出一些调节(改变速度、应用刹车等)，否则 将会听到报警并且应用的刹车停止火车。然而，驾驶员仅仅必需约一秒钟 是适度地警惕的以在90秒的时间段中的任何时间按动按钮。他们能够容易 地每次睡着一分钟，重复地，而这不会被当前系统探测到。美国专利6102870使用诸如固视和跳视的眼跟踪器数据来推断诸如细 看、阅读、搜索、思考的精神状态和选择的意图。该系统增强了计算机软 件的响应度。
美国专利6346887使用基于视频的眼睛跟踪系统，其跟踪眼睛活动和 瞳孔直径及位置，以产生描绘能够用于估计警戒的眼睛活动的信号。
本发明的目的是提供WO03/039358中公开的类型的改善的警戒监视 器，其能够处理无能力。
发明内容
为达此目的，本发明提供一种用于监视无能力(incapacity)的系统， 其包括
a) 测量眼睛和眼皮运动的装置；
b) 连续地记录测量结果的存储装置；
c) 数据处理器，用于分析眼睛或眼皮运动，以获得对眼睛静止和域眼 皮闭合的持续时间的测量并测量与用于警戒对象的预定的值的偏差；
d) 报警装置，由达到预定的值的测量结果触发。
有时，驾驶员会是明显地直接向前看着，他们的眼睛大大睁开，但是 他们的注意力实际上集中在别处(例如产生压力的闯入的思考)。可选地， 在瞌睡的状态，他们可以使他们的眼睛睁开，但是不看任何东西并且意识 不到任何东西。这些状况都不能够被视频相机探测到。然而，WO03/039358 中公开的红外探测系统能够连续地测量睡意水平。当车辆在移动或机器在 操作时，应该触发报警的"分心"的最佳持续时间是2至5秒的量级。
WO03/039358中公开的红外探测系统还能够测量没有眼睛或眼皮运动 的时间段。延长的眼睛静止是"无能力"的好的标志。每分钟眼睛静止的 平均持续时间(DOQ)是包括扫视、眨眼、前庭-眼运动等的任何种的相继 的眼睛和眼皮运动之间的间隔的平均值。对许多对象，相对长的眼睛静止 时间段是典型的瞌睡状态。此发明部分基于对道路上的卡车驾驶员和实际 驾驶火车的火车驾驶员的该间隔的持续时间的分析。驾驶员通常每秒钟进 行数次某种眼睛或眼皮运动(扫视、眨眼、前庭-眼运动等)。
超过约6秒的眼睛静止时间段是很少的，并且在此发明中用作用于"潜在的无能力"报警的触发。优选地，其后跟随通过要求在给出报警后驾驶 员尽快按按钮的进一步的具体的测试。这将克服偶然的假阳性报警和不恰 当地施加刹车的问题。由不是由无能力引起的偶然的眼睛静止的延长的时 间段引起的报警能够通过操作员向潜在的无能力报警提供恰当的响应被容 易地消除。
由眼睛静止触发的每个潜在的无能力报警触发要求来自操作员的响 应。操作员的该动作表示报警是假阳性的，并且会视情况而定将操作员的 注意力集中回到驾驶或机器操作的任务上。
如果操作员不响应，则能够实施应急程序。应急程序会根据操作的车 辆或机器的类型变化，并可以包括刹住车辆以使其停止和/或传输报告至中 央控制台。
从而，在另一方面，本发明提供一种控制车辆或机器的方法，其中通 过如下步骤监视操作员-
a) 连续地监视操作员的至少一只眼睛中的包括扫视和眨眼的一个或多 个眼睛和眼皮运动；
b) 分析所述眼睛和眼皮运动，以获得对眼睛静止的测量并测量与用于 警戒对象的预定的值的偏差；
c) 当测量偏离预定的量时提供报警，该报警要求预定的时间段内的响
应；
d) 在预定的间隔内没有作出响应时，施加应急程序。 使用包括视频或数字相机技术的任何合适的技术来标识和测量恰当的
眼睛运动可以监视眼皮运动和扫视。然而，WO03/039358中公开的设备和 算法是优选的。
图1是示例火车驾驶员中眼睛静止的各个时间段的频率的频率柱状图; 图2是示例汽车驾驶员中眼睛静止的各个时间段的频率的频率柱状图; 图3根据本发明的无能力监视器的一个实施例的流程图。
具体实施例方式
6本发明中使用的眼睛监视设备与发明人更早的专利申请WO03/039358 中描述的那种相同。WO03/039358描述了在两只眼睛上具有传感器(IR-LED 和光电晶体管)的眼镜。其原因是双眼协调随睡意改变，其使得必须从两 只眼睛记录。然而，基于发明人的进一步研究，似乎随着睡意的进行，双 眼协调的测量变得更不精确。从而，在不要求双眼协调的测量的地方，对 所有其它参数，从一只眼睛的记录是足够的。
现在优选地安置两个红外发射器和至少一个光电晶体管探测器位于一 只眼睛以下的下眼镜架部件上。在装配器件到个体时，给该个体选择提供 最好信号的发射器。
当前，用于监视睡意的视频相机方法具有实践和理论的问题。如果相 机的帧速率能够提高到约500Hz (其容许测量速度和AVR)，则一些理论问 题在将来可以客服。此时，红外发射和探测是优选的技术。
图1是4个小时中两个火车驾驶员中没有眼睛或眼皮运动的59310个 间隔的频率柱状图。图2是6个小时中七个汽车驾驶员中没有眼睛或眼皮 运动的141278个间隔的频率柱状图。如从图1和2示例的调查结果能够看 到的，4或5秒或更长时间的眼睛静止时间段足够少，使得要求来自操作员 的响应的报警不是太频繁而令人讨厌和烦恼。能够通过对每种类型的车辆 或机器的驾驶员或操作员进行初步采样调査来确定恰当的时间。
图3是根据本发明的设计用于火车上的无能力监视器的操作的流程图。
循环程序的第一步是检查是否佩戴带有发射器和探测器的眼镜架。如 果没有佩戴它们且火车在预设的最小速度(诸如在档场)以上，则给出报 警提示火车驾驶员带上眼镜。如果没有收到响应，则给出刹车报警，并且
然后，如果没有给出响应，则火车的刹车系统自动致动。
当探测到眼睛静止的时间段大于预定的时间段时，提供要求火车驾驶
员按下按钮的报警，并且此响应返回探测器到正常的探测循环。
如果在恰当的预定时间段(约2秒)内没有给出响应，则火车刹车系
统致动。
如果没有探测到大于预定的最大值的眼睛静止的时间段，则不给出报 能够通过选择将提供较少的报警且不会增加事故的风险的值来确定眼睛静止的时间段和响应所需的时间。
从以上描述，能够看到本发明提供了无能力的独特的测量和操作机器 或车辆的人的能力的可靠的预测器。
本领域技术人员意识到能够通过不同于那些描述的设备和方法的实施 例来获得此发明的好处而不脱离此发明的核心教导。
权利要求
1、一种用于对机器操作员或车辆操作员的无能力进行监视的系统，包括a)用于测量操作员的至少一只眼睛的包括扫视和眨眼在内的一个或多个眼睛和眼皮运动的装置；b)用于连续地记录测量结果的存储装置；c)数据处理器，用于分析所述眼睛或眼皮运动，以获得眼睛静止的时间段和/或眼皮闭合的持续时间的测量；d)潜在的无能力报警装置，其由达到预定值的所述测量结果触发。
2、 如权利要求1所述的无能力监视系统，其中，用于测量眼皮运动的 所述装置是数字或视频相机。
3、 如权利要求1所述的无能力监视系统，其中，用于测量眼皮运动的 所述装置包含至少一个安装于眼镜架上的红外发射器和也安装于该眼镜架 上的至少一个红外探测器。
4、 如权利要求1、 2或3所述的无能力监视系统，其包括致动装置， 以响应于潜在的无能力报警。
5、 如权利要求4所述的无能力监视系统，其包括用于在所述潜在的无 能力报警没有被响应时激活应急程序的装置。
6、 如权利要求5所述的无能力监视系统，其应用在火车中，其中，所 述应急程序激活车辆刹车系统。
7、 一种对对象的无能力进行监视的方法，包括以下步骤a)连续地监视操作员的至少一只眼睛的包括扫视和眨眼在内的一个或 多个眼睛和眼皮运动；b)分析所述眼睛和眼皮运动，以获得眼睛静止的时间段的测量； C)当所述测量结果达到预定值时提供潜在的无能力报警，该报警要求 在预定的时间段内被响应；d)在预定的时间间隔内没有作出响应时，应用应急程序。
全文摘要
一种监视对象的无能力的方法，包括以下步骤连续地监视对象的至少一只眼睛的眼睛和眼皮运动；分析眼睛和眼皮运动，以获得对眼睛静止和没有眼睛或眼皮运动的间隔的持续时间的测量；以及当眼睛静止的持续时间超过预定的值时提供潜在的无能力报警并要求预定的时间段内的响应，及在预定的间隔内没有作出响应时，应用应急程序。
文档编号A61B3/113GK101426418SQ200780007325
公开日2009年5月6日 申请日期2007年2月28日 优先权日2006年3月1日
发明者M·约翰斯 申请人:奥普特勒特私人有限公司