An´ alisis individual de los indicadores

Los indicadores descritos en la secci´on 5.1 van a ser aplicados a los ensayos realizados por los usuarios en condiciones de privaci´on y sin privaci´on de sue˜no, y posteriormente ser´an utilizados como entradas en un clasificador basado en redes neuronales.

Se han evaluado todos los indicadores descritos para todos los usuarios y durante toda la duraci´on del ensayo. En la figura 6.20 se representan tres indicadores (desviaci´on est´andar de la posici´on del veh´ıculo sobre el carril, lanex y tlc medio) aplicados a un usuario concreto y durante 5 km de conducci´on. Seg´un la se˜nal de referencia, al ensayo con privaci´on de sue˜no le corresponde el estado de somnolencia, y sin privaci´on de sue˜no, el estado de vigilia.

Figura 6.19: Se˜nales de PERCLOS y posici´on del veh´ıculo en el carril en condiciones de vigilia y somnolencia, para un mismo tramo de conducci´on

La figura 6.20.a representa la desviaci´on est´andar, y su valor medio es mayor en el estado de somnolencia que en el de vigilia. Por otro lado, en la figura 6.20.b se representa el valor lanex, que es mayor en el estado de somnolencia y por ´ultimo en la figura 6.20.c se aprecia un valor medio de TLC m´as elevado con somnolencia que sin ella.

Generalizando para todos los usuarios, durante toda la duraci´on del ensayo, y gui´andose por la se˜nal de referencia, se han evaluado con un diagrama de barras de error el valor medio y la desviaci´on t´ıpica de todos los indicadores en los tres posibles estados a clasificar. La figura 6.21 representa dos de ellos.

Se aprecia en la figura 6.21.b. que los valores medios del TLC para estados diferentes son muy parecidos, por lo que la clasificaci´on ser´a complicada de realizar con ese indicador. Aplicando el dise˜no de la red neuronal descrito en la secci´on 5.3.1, y las entradas y salidas empleadas para el entrenamiento, validaci´on y test comentadas en la secci´on 5.2.1.3 se obtiene una tasa de aciertos como la mostrada en la tabla 6.4 del clasificador ternario empleado individualmente con cada uno de los siguientes indicadores: PERCLOS, posici´on del veh´ıculo en el carril, su media y su desviaci´on est´andar, movimiento del volante, su media y desviaci´on estandar, heading error, su media y desviaci´on est´andar, error cuadr´atico medio de la posici´on del veh´ıculo en el carril (mse), lanex, tlc superior a 2 s, tlc superior a 0.5 segundos, tlc medio y movimientos r´apidos del volante. Adem´as, se representa en la figura 6.22, los diagramas de tela de ara˜na correspondientes a la matriz de confusi´on de la ecuaci´on (6.1) del indicador TLC inferior a 2 segundos, para analizar la calidad del clasificador.

matriz conf usion tlc2 =

  0,86 0,46 0,10 0,13 0,53 0,47 0,20 0,15 0,42   (6.1)

En la figura 6.22.a se puede apreciar que las clasificaciones correctas del estado somnolencia se encuentran pr´oximas al v´ertice de clasificaci´on aleatoria pero el tri´angulo correspondiente a la matriz de confusi´on es externo al aleatorio y la calidad de los aciertos puede considerarse aceptable. Por otro lado, en la figura 6.22.b existen v´ertices del hex´agono de clasificaci´on que

6.3. Resultados en condiciones de simulaci´on 83 20 20.5 21 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5 25 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Distance (Km) Centimeters Std lp Awake Drowsiness

(a) Desviaci´on est´andar posici´on veh´ıculo en el carril

20 20.5 21 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5 25 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 Distance (Km) Centimeters Lanex Awake Drowsiness (b) Lanex 20 20.5 21 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5 25 −42 −40 −38 −36 −34 −32 −30 Distance (Km) Seconds Tlc average Awake Drowsiness (c) TLC medio

Figura 6.20: Indicadores en simulaci´on

(a) Desviaci´on est´andar del error del ´angulo de gui˜nada

(b) TLC inferior a 2 segundos

Figura 6.21: Representaci´on en diagrama de barras de error para tres estados de clasificaci´on y dos indicadores

se encuentran fuera del hex´agono de clasificaci´on aleatoria, lo que indica una baja calidad del clasificador.

Tabla 6.4: Clasificaci´on tres estados Indicador Tasa de acierto Lateral Position 18.75 Std Lateral Position 59.69 Steering Wheel 10.13 Std Steering Wheel 57.02 Heading 8.54 Std Heading 59.56 Mse 61.92 Lanex 52.90 Tlc 2 seg. 68.71 Tlc 0.5 seg. 54.47 Tlc medio 31.72

R´apidos mov. volante 9.37

PERCLOS 94.38

conducci´on, es inferior al 65 %, excepto en el TLC inferior a 2 segundos que se alcanza el 68 %. Estos resultados son insuficientes para cualquier sistema de evaluaci´on del estado del conductor por lo que en lo sucesivo se optar´a por una clasificaci´on binaria con objeto de elevar estos ratios.

(a) Aciertos (b) Errores

Figura 6.22: Representaci´on en tela de ara˜na para el indicador TLC inferior a 2 segundos

La figura 6.23 corresponde a la representaci´on en diagramas de barras de error, del valor medio y la desviaci´on t´ıpica de los indicadores anteriores cuando la clasificaci´on es binaria, apreci´andose que respecto a la clasificaci´on terciaria de la figura 6.21 la diferencia encontrada entre clases aumenta.

En la tabla 6.5 la tasa de aciertos se ha calculado seg´un se indic´o en la secci´on 6.2.1. Valores del 50 % de la funci´on objetivo f, explicada en la secci´on 5.2.1.2, representan una clasificaci´on aleatoria carente de inter´es, por lo que s´olo se tendr´an en consideraci´on valores superiores al 70 %. A la vista de la tabla los indicadores PERCLOS, TLC medio, mse, desviaci´on est´andar del error del ´angulo de gui˜nada y desviaci´on est´andar de la posici´on del veh´ıculo en el carril son los m´as adecuados, not´andose que son los indicadores m´as complejos los que proporcionan valores de la funci´on objetivo m´as elevados. Los valores de los indicadores de la

6.3. Resultados en condiciones de simulaci´on 85

(a) Desviaci´on est´andar del error del ´angulo de gui˜nada

(b) TLC inferior a 2 segundos

Figura 6.23: Representaci´on en diagrama de barras de dos indicadores con clasificaci´on binaria

Tabla 6.5: Indicadores sin optimizar

Indicador Tasa de acierto Especificidad Sensibilidad f

Lateral Position 66.71 92.45 18.75 55.6 Std Lateral Position 71.46 74.68 68.50 71.59 Steering Wheel 43.70 20.75 75.00 47.87 Std Steering Wheel 62.92 98.11 0 49.05 Heading 51.15 45.28 56.25 50.76 Std Heading 86.45 98.11 62.50 80.30 Mse 76.25 84.91 59.38 72.14 Lanex 69.98 100 15.63 57.81 Tlc 2 seg. 74.68 100 28.13 64.06 Tlc 0.5 seg. 66.45 100 6.25 53.12 Tlc medio 82.92 86.79 71.88 79.33

R´apidos mov. volante 55.86 84.91 3.13 44.02

PERCLOS 97.61 92.56 89.38 90.97

tabla 6.5 pr´acticamente coincide con los obtenidos en el trabajo de [Sandberg, 2011], a pesar de que el conjunto de datos analizado es totalmente diferente, lo cual valida la metodolog´ıa empleada.