关于Optalert
博主调研过国内国际的一些疲劳预警的方案，这里讲讲在这方面做得不错的澳大利亚的一家公司Optalert。
简介
Optalert是一家创新的医疗技术公司，在疲劳/清醒检测和监测领域处于领先地位。当前Optalert的高级团队拥有科学家、硬件和软件工程师、数据分析师、数学家以及遍布全球的专门客户支持团队。客户涉及多种行业，包括：采矿、天然气和石油、道路运输、汽车、科学研究、药物试验和神经研究。
产品
技术方案
Optalert声称能在困倦发生的前期阶段做出预警。
这里先对两个概念做一下解读：drowsiness和fatigue。这两个词有着相近的意思，平时也经常可以互通互用，但是在疲劳检测领域上却存在着不可忽视的差别。前者代表的是介乎清醒和睡着两者之间的状态，是睡着前的困倦的状态。而后者则更多的表达一个人没有能量精力，比如上完一节体育课精疲力竭，但是这就和快要睡着的状态有所不同了。
Optalert的技术方案主要是针对困倦drowsiness，检测结果包含三种不同的状态：
这里分析一下困倦状态下一个人可能会有的表现，这些都会或者将会成为技术方案的检测因子：
1. 低频率的眨眼
2. 眼皮变得沉重
3. 频繁的打哈欠
4. 看不见/忽视马路上的标识
5. 在两车道之间来回摆动
6. 很难抬起头
7. 记不起几分钟前走过的路
接着谈谈眼睑测量（blepharometry）
2018年，Murray Johns博士引入了眼睑测量这一术语，指的是对眼睑运动的独特研究。利用红外反射、电子眼图或视频眼睑测量，可以客观量化眼睑运动。Optalert的技术方案中使用到了眼睑测量法和一些已申请专利的独有算法，根据经实验和产业验证可行的Johns Drowsiness Scale（JDS™），精确量化困倦或清醒程度。
关于Johns Drowsiness Scale（JDS™）
JDS是一个最高10分的量表；0表示“非常警觉”，10表示“非常昏昏欲睡”。JDS用于定义操作员使用Optalert的早期预警睡意检测产品所经历的确切睡意程度。
关于困倦的程度技术方案中提出有三个明确的界限：
- 3分或以上：每分钟操作失误的风险只会随着得分数上升到3分以上而略微增加
- 4.5分或以上：该风险显著增加
- 高于5分：操作失误的风险（即昏昏欲睡的车祸风险）足够高，事实上，比清醒的驾驶员高出几倍
同行评议的研究表明，随着睡意程度的增加，操作失误的风险也随之增加。“操作失误”一词是指一个人不能做出适当的反应，例如对视觉刺激没有反应（例如，对停车信号有反应）或在通过弯道时没有转动方向盘。如果操作失误与执行安全关键任务的需要一致，则会发生昏昏欲睡的驾驶碰撞。
独立研究显示，中等风险水平的JDS分数表明，性能受损相当于血液酒精浓度为0.05，这是许多国家道路上的法定限值。高风险JDS分数对应于相当于BAC水平0.08的损伤。这些损伤程度分别类似于清醒17小时和21小时。
最近的证据表明，JDS可以应用于其他能够测量眼睑孔径的传感器技术，即使是在相对较低的采样率下。Optalert还将其在眼睑测量、算法开发和数据生成方面的广泛专业知识用于识别其他神经性脑功能退化的生物标记物，如癫痫发作、ADHD、帕金森氏症、阿尔茨海默氏症、警觉性和运动神经元病。
对比两个标准：Johns Drowsiness Scale（JDS™）& Blood alcohol concentration（BAC）
前者测量困意程度，后者衡量醉酒程度。研究表明，清醒超过17小时对注意力和反应时间的影响与BAC为0.051的司机相同。与BAC读数一样，困倦对人的影响也大不相同，虽然前一天晚上你可能睡得很好，但长时间睡眠不足的累积效应可能意味着你不应该开车或做出其他重要决定。判断一个人是否在足够清晰的情况下驾驶的唯一有效的方法是在驾驶时对其进行准确测量，Optalert系统不仅能做到这一点，还能对有危险的驾驶员发出预警。JDS量表和Optalert睡意预警检测产品用于测量个体的睡意，共同提供有价值的信息，以显示驾驶员何时需要停止驾驶。
这里引入一个新的概念：幅度-速度比值（amplitude-velocity ratios ，AVR）
2003年，Optalert的创始主管和世界著名的睡眠研究者Murray Johns博士引入了眨眼的振幅速度比（AVR）作为测量眨眼相对运动速度的方法。研究发现，在清醒的人里边，每次眨眼时上眼睑运动的幅度（大小）与峰值速度（速度）存在密切相关性。还有研究表明，眨眼闭合阶段的AVR与眨眼重新打开阶段的ACR不同，尽管它们的振幅通常是相同的。这些比值避免了用绝对值校准振幅或速度的弊端。经研究发现在不同的人之间的比率也是非常的稳定，这意味着不必针对个人进行调整。
上图为清醒（Alert）和困倦（Drowsy）两种状态下的AVR图。横轴为速度，纵轴为幅度。可见通过AVR可以很好的区分出这两种状态。
参考资料
1. Optalert官方网站：https://www.optalert.com/
2. Measuring drowsiness with the JDS™
