Chương 1: Giới thiệu một số khái niệm cơ bản về hành động, hành vi giao thông và hành vi giao thông bất thường. Từ đó, giới thiệu bài toán phân tích hành vi bất thường của người tham gia giao thông dựa trên dữ liệu cảm biến. Khảo sát, tổng hợp, phân tích một số nghiên cứu trước đây về phương pháp, kỹ thuật giải pháp phân tích, xử lý dữ liệu cảm biến; phân tích, nhận dạng, phát hiện hành động, hành vi giao thông nhằm làm rõ các vấn đề của bài toán đặt ra. Từ đó, đề xuất phương pháp nhận dạng hành vi bất thường dựa trên dữ liệu cảm biến của điện thoại.
Chương 2: Giới thiệu bài toán nhận dạng hành động giao thông. Hệ thống nhận dạng được xây dựng thực hiện nhận dạng các hành động giao thông cơ bản dựa trên hướng tiếp cận sử dụng dữ liệu đặc trưng thu được từ việc biến đổi dữ liệu cảm biến bằng tập thuộc tính đề xuất. Tập thuộc tính đặc trưng được lựa chọn phù hợp với yêu cầu bài toán, kết hợp các thuộc tính trên cả miền thời gian và miền tần số cũng như sự đóng góp của tham số Hjorth vào tập thuộc tính. Hệ thống nhận dạng là cơ sở cho hệ thống giải pháp nhận dạng hành vi bất thường ở chương 3.
Chương 3: Dựa trên kết quả của hệ thống nhận dạng hành động, đề xuất giải pháp nhận dạng hành vi giao thông, hành vi bất thường. Thực nghiệm được tiến hành trên cùng một tập dữ liệu với các phương pháp phổ biến khác như DTW, sử dụng kỹ thuật học sâu. Qua đó, làm rõ được ý nghĩa của giải pháp đề xuất. TỔNG QUAN VỀ NHẬN DẠNG HÀNH VI 1.1 Giới thiệu Ngày nay, an toàn giao thông và hỗ trợ lái xe an toàn là một trong những vấn đề đang nhận được sự quan tâm rất lớn từ các nhà quản lý cũng như người dân ở hầu hết các nước trên thế giới.
Theo báo cáo toàn cầu về an toàn giao thông đường bộ của tổ chức WHO, tai nạn giao thông là một trong 10 nguyên nhân làm chết 1.2 triệu người mỗi năm, một số nước có tỉ lệ cao tập trung vào các nước có thu nhập thấp và trung bình[1]. Trong đó, các tác nhân gây tai nạn thường là do hành động, hành vi bất thường của người điều khiển phương tiện. Vì vậy, việc hỗ trợ thông tin cảnh báo cho lái xe trong suốt hành trình của họ là một trong những cách làm hiệu quả để tránh tai nạn xảy ra. Có nhiều nghiên cứu đã thực hiện nhằm giải quyết về vấn đề này, các nghiên cứu tập trung vào hệ thống cảnh báo và hỗ trợ lái xe; có thể chia thành các hướng chính như sau: nhận diện các loại phương tiện (ô tô, xe buýt, tàu hỏa, xe đạp, đi bộ) [2][3]; xác định các kiểu lái xe (lái xe ẩu, lái xe trong tình trạng say rượu, lái xe trong tình trạng mệt mỏi, lái xe trong tình trạng buồn ngủ, lái xe không tập trung)[4] [5], phát hiện các sự kiện giao thông bình thường và bất thường (di chuyển, dừng, rẽ trái, rẽ phải, quay đầu với tốc độ nhanh, dừng đột ngột, đánh võng)[6], phát hiện tai nạn [7][8]; phát hiện, nhận dạng chất lượng đường đi và điều kiện, hiện trạng giao thông [8][9], đánh giá mức tiêu thụ năng lượng và ô nhiễm môi trường [9].
Các nghiên cứu trên cho thấy các bài toán phân loại phương tiện, nhận dạng hành động, hành vi giao thông là những bài toán cơ sở, hữu ích nhằm hỗ trợ người tham gia cũng như giám sát các hoạt động giao thông. Trong hệ thống giao thông đường bộ với điều kiện hạ tầng giao thông còn nhiều bất cập, các phương tiện chủ yếu là xe máy, xe đạp và các phương tiện công cộng phổ biến khác, phân tích và phát hiện được hành vi giao thông gặp nhiều khó khăn. Một số hệ thống chuyên dụng, thiết kế cho môi trường khác sẽ khó triển khai trong điều kiện, môi trường đô thị đặc thù ở Việt Nam. Do đó, hướng tiếp cận sử dụng dữ liệu thu từ thiết bị điện thoại thông minh đang được phổ biến rộng rãi ở các đô thị là một trong những giải pháp khả thi.
Vì điện thoại thông minh được sử dụng cho nhiều mục đích cá nhân khác nhau cũng như có giới hạn về năng lượng, sự đa dạng về chủng loại, chất lượng của thiết bị phần cứng dẫn đến yêu cầu cần phải xây dựng hệ thống, giải pháp phân tích, phát hiện hành động, hành vi sao cho phù hợp là một bài toán đặt ra cần được giải quyết. Do vậy, chương này làm rõ các khái niệm cơ bản về hành động, hành vi, hướng tiếp cận bài toán phân tích hành vi giao thông qua việc khảo sát, phân tích những nghiên cứu trước đây về dữ liệu cảm biến, hệ thống và mô hình nhận dạng, phát hiện. Từ đó, xác định phương pháp phân tích hành vi giao thông, phát hiện hành vi giao thông bất thường dựa trên cảm biến gia tốc của điện thoại thông minh.2 Một số khái niệm cơ bản 1.1 Hành động giao thông Hành động giao thông là việc người điều khiển thay đổi trạng thái của phương tiện trong quá trình tham gia giao thông[10]. Hành động giao thông được các đối tượng tham gia lưu thông sử dụng theo mục đích, thói quen của mình.
Thông thường, các hành động được phân biệt dựa vào hai thay đổi cơ bản đó là thay đổi vận tốc và thay đổi hướng di chuyển của phương tiện. Từ đó, có thể đưa ra một số hành động thường gặp đó là hành động dừng, di chuyển, chờ, quay đầu, đổi hướng sang trái, sang phải, phanh với các tính chất và mức độ khác nhau. Trong hệ thống phân tích, giám sát giao thông, việc định nghĩa và nhận dạng các hành động tùy thuộc vào mục đích, yêu cầu của từng bài toán, dựa trên đánh giá tính chất, mức độ của các hành động đó trong những hoàn cảnh, điều kiện cụ thể để giải quyết yêu cầu đặt ra[11]. Với mục đích nghiên cứu của mình, chúng tôi chỉ tập trung vào bốn hành động cơ bản liên quan đến đổi hướng điều khiển phương tiện và thay đổi tốc độ phương tiện đó là: hành động dừng, hành động đi thẳng, rẽ trái và rẽ phải.
Từ đó, phân tích, đánh giá tính chất của mỗi hành động cơ bản này để phân tích, nhận dạng được hành vi bất thường.2 Hành vi giao thông Hành vi giao thông là sự biểu hiện thay đổi trạng thái của phương tiện theo những cách thức, mức độ, tính chất khác nhau trong quá trình lưu thông [10][11] [12] [13]. Hành vi giao thông được đánh giá dựa trên các phương pháp khác nhau. Trong đó, một trong những phương pháp thường được sử dụng đó là dựa trên tính chất cảu một hành động giao thông hoặc sự lặp đi lặp lại của các hành động một cách liên tục trong điều kiện, tình huống và môi trường cụ thể. Do đó, yếu tố mức độ, tính chất của một hành động hoặc sự lặp đi lặp lại chuỗi hành động lặp đi lặp lại là cơ sở quan trọng nhằm đánh giá hành vi giao thông là bình thường hay bất thường.
Sự bất thường của một hành vi có thể được hiểu là những phản ứng hay việc thực hiện điều khiển, sử dụng phương tiện theo những trạng thái không bình thường khi có các yếu tố khách quan, chủ quan tác động đến đối tượng trong quá trình tham gia giao thông. Việc nhận biết, phân biệt được loại hành vi giao thông là điều kiện cơ sở cho các hệ thống, ứng dụng vào những dịch vụ khác nhau nhằm thông tin, phản hồi, điều chỉnh hành vi của cá nhân tham gia giao thông với các mục đích khác nhau như giảm tránh những nguy cơ tiềm ẩn hoặc có thể hỗ trợ xây dựng, phát triển các hệ thống mô phỏng, giám sát, quản lý hệ thống giao thông đô thị. Để nhận dạng hành vi giao thông bất thường có các phương pháp khác nhau. Trong đó, phương pháp thường được sử dụng là đánh giá sự bất thường dựa vào hành vi giao thông bình thường.
Do vậy, việc xác định rõ thế nào là hành vi bình thường và bất thường trong những điều kiện cụ thể là cần thiết nhằm giảm thiểu sự nhầm lẫn khi phân tích, nhận dạng.3 Sử dụng dữ liệu cảm biến để phân tích hành vi Phân tích, nhận dạng hành vi giao thông được thực hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới nhằm phân loại được hành vi của người tham gia lưu thông phục vụ cho nhiều mục đích trong các lĩnh vực khác nhau như bảo hiểm, y tế, giao thông cũng như các bài toán quản lý và quy hoạch đô thị. Trong đó, một trong những yêu cầu quan trọng của việc phân tích hành vi là tìm ra những hành vi có nguy cơ tiềm ẩn khi tham gia giao thông như hành vi đi quá tốc độ cho phép hoặc quy định của luật giao thông; hành vi thay đổi tốc độ, hướng điều khiển phương tiện một cách đột ngột; hành vi điều khiển phương tiện trong trạng thái không tỉnh táo hoặc khi say rượu, cũng như một số hành vi giao thông khác trong điều kiện phức tạp của giao thông đô thị. Do sự đặc thù của các vùng miền và yếu tố văn hóa tác động đến hành vi của người điều khiển giao thông khác nhau nên các hệ thống phân tích hành vi đa dạng phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của từng bài toán nên các cách thức xây dựng hệ thống cũng khác nhau. Trong đó, thường sử dụng một trong ba cách thức thông dụng xây dựng hệ thống phân tích hành vi: thứ nhất, tín hiệu từ các thiết bị thu được gửi lên xử lý thực hiện phân tích, nhận dạng trên máy chủ sau đó gửi lại thiết bị nhận thông tin thông qua hạ tầng mạng.
Thứ hai, là các tín hiệu được thu thập và phân tích, nhận dạng và hiển thị thông tin về hành vi trên chính các thiết bị cá nhân đang sử dụng. Thứ ba, đó là dữ liệu được thu thập trên thiết bị sau đó tiến hành phân tích, nhận dạng, kết quả thu được gửi lên máy chủ để hiển thị, mô phỏng và là thông tin đầu vào cho những ứng dụng, dịch vụ khác. Mỗi dạng hệ thống có những ưu điểm, nhược điểm khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu bài toán cũng như sử dụng loại dữ liệu đầu vào để xây dựng và thiết kế hệ thống. Hiện nay, một số nguồn dữ liệu phổ biến được sử dụng để phân tích hành vi giao thông như đó là dữ liệu hình ảnh, video, âm thanh và dữ liệu cảm biến.
