据报道，知觉错误引发全部高速公路事故中的大约80％(Treat 等人，1977)，报道称疏忽是造成相撞的主要原因(Wang等人，1996)， 并且对于交通撞车的不及时察觉是一种驾驶员的基本错误 (Rumar，1990)。在例如车辆、火车、飞机、船舶、核反应堆、化学处 理等装置的操作过程中规因于酒精、非法和处方药品、身体状况或其 它失效缺陷影响的事故和错误给社会带来巨大的损失(本发明还涉及 不同于驾驶的其它情况，但是这里将以驾驶为例给出本发明)。
酒精、药品和交通安全国际理事会(ICADTS)在以下参考书目中 特别提供了关于酒精、非法药品和驾驶相关问题的总结：
(1)ICADTS酒精点火互锁工作组：酒精点火互锁设备I：专 题报告(2001)，ISBN：90-802908-4-x(特别参考第11页最后一段至 第12页最后一段)；
(2)ICADTS非法药品和驾驶工作组：工作组报告：非法药品 和驾驶(2000)，ISBN：90-802908-2-3；
(3)ICADTS对医学药品影响驾驶能力的处方及分配方针工作 组：对医学药品影响驾驶能力的处方及分配方针(2001)，ISBN： 90-802908-3-1。
特别考虑药品和酒精对知觉和眼睛运动的影响，参考文献如下：
(4)Page，T.E.(1998)：药品识别专家(DRE)对药品损害驾 驶员的响应：对DRE计划、警员和程序的总结。洛杉矶警察局 ( http://www.ci.la.ca.us/LAPD/traffic/dre/drgdrvr.htm)；
(5)Leigh，R.J.和Zee，D.S.：眼睛运动神经学，第三版，牛津大 学出版社(1999)；
(6)Adler，E.V.和Burns，M.(1994)药品识别专家(DRE)确 认研究。美国亚利桑那州，高速公路安全州长办公室总结报告；
(7)Bigelow，G.E.等人，(1984)药品中毒的识别形式：对象 (subject)检查程序的实验室评估。NHTSA，DOT HS 806 753(1985)。
参考资料(4)和(5)以及其他研究表明，包括中枢神经系统镇 静剂、吸入剂和苯环己哌啶(PCP)的众多药品(这里药品的含义包括 酒精、处方药品和非法药品)会影响知觉和眼睛运动。对眼睛运动的 影响包括水平和垂直的凝视性眼球震颤(眼球震颤是指当凝视目标时 眼球无意的但却明显的痉挛)、转向退化、瞳孔尺寸的变化以及白视 (blank staring)(参见参考文献(4)和(5))。有趣的是，一项用于 水平凝视性眼球震颤的测试显示为酒精使用的最佳预报器(参考资料 (4))。在参考资料(5)的第561-564页中，列出了药品对眼睛运 动的众多影响，并提供了对这些发现的参考资料。其他的影响包括记 忆和服从指令的困难、下降的注意力分配能力、感官运动神经协调退 化或瞳孔尺寸变化(一些类似的点火互锁专利已经开发将这些困难中 的某些，特别是感官运动神经协调作为反应时间)。各种身体情况可 以引发各种类型的眼球震颤。
在参考资料(4)中提供了对药品识别专家(DRE)程序和药品评 估和分类程序(DECP)的总结。DRE程序由洛杉矶警察局(LAPD) 启动并发展为人体的研究(例如参考资料(6)和(7))。由于血液 酒精含量(BAC)呼吸测试结果可能会低于法定水平，而被检测人仍 然可以表现为由于药品引起的费解的损害，因而对于DRE方法的最初 需求部分是受其驱动。在每个种类具有许多药品的情况下，DRE使用 一种具有七个分类的药品分类(categoration)系统。每种种类中的总 体影响是相同的。这些种类是：1.中枢神经系统镇静剂，2.吸入剂，3.苯 环己哌啶(PCP)，4.大麻，5.中枢神经系统兴奋剂，6.迷幻剂，7.麻醉 镇痛剂。当使用多种药品时，使用一种附加种类“多种药品使用”。
除了药品，眼睛运动和知觉还可受例如中风、癫痫、多重硬化、 不受控制的糖尿病等许多身体状况或危险以及操作者其它状态的影 响。对于这些影响，必须考虑它们产生的、类似于药品损害的影响(参 考资料(4))。参考美国专利申请公开文本2001/0028309A1第79- 82段，公开了多个这样的医学、心理学和行为情况的例子。
此外，还参考了以下现有技术：
US 3,780,311；US 4,901,058；US 4,912,458；US 3,665,447；WO 87/07724；US 2003/0037064A1；US 4,983,125；US 3,755,776；US 3,886,540；US 6,229,908和US 3,735,381。
总体上，这些文件大多数都涉及需要车辆驾驶员在其启动车辆之 前执行某种类型的测试的点火互锁的或类似的设备。但是，驾驶员必 须主动执行这样的测试是不利的。而且，所公开的损害测量还具有一 些其它缺点。

因此，本发明的总的目的是提供一种方法和系统，用于对驾驶员 或其它操作例如车辆、火车、飞机、船舶、核反应堆、成套设备、化 学处理等设备和/或装置人员的知觉损害自动执行适应性测试。
此外，本发明的一个目的是提供一种方法和系统，用于自动执行 对于驾驶员或其他参与上述设备和/或装置操作的人员的药品识别专家 (DRE)。
本发明的另一个目的是提供一种方法和系统，用于自动执行对于 驾驶员或其他参与上述设备和/或装置操作的人员的知觉损害的适应性 测试，其与例如中风、癫痫、多重硬化、不受控制的糖尿病等身体状 况和危险中的至少一种以及操作者的其它状态有关。
本发明的再一个目的是提供一种方法和系统，用于自动测试对于 驾驶员或其他参与上述设备和/或装置操作的人员的、例如中风、癫痫、 多重硬化、不受控制的糖尿病等身体状况和危险以及知觉适应性方面 的其它这样的状态的药品和/或酒精和/或身体状况或危险的影响。
此外，本发明的又一个目的是提供一种方法和系统，能够在没有 检测驾驶员(或任何操作设备和/或装置的其他人员)知觉适应性的某 一水平的情况下自动启动车辆(或上述其它设备和/或装置)的点火互 锁设备的作用。
本发明的再一个目的是提供一种方法和系统，用于在车辆驾驶和 设备或装置操作过程中分别进行车辆驾驶员或者设备或装置操作人员 的所述知觉适应性测试。
最后，本发明的一个目的是提供一种方法和系统，用于在相关车 辆驾驶员或操作上述设备和/或装置的其他任何人员的眼睛和/或头部 运动或反应的基础上自动执行所述的适应性测试。
这些目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求15的系统来 解决。
从属权利要求公开了根据本发明的方法和系统的有益实施方式。
附图说明
更具体地，联系附图，由下列本发明实施例的说明获得本发明的 特征和优点，在附图中示意性地显示了：
图1：根据本发明的优选实施例的基本组成部分；
图2：根据本发明系统的实施例的示意性框图；
图3：眼球震颤的眼睛运动组成的示意性曲线图；
图4：受损害和未受损害人员的增益的频域曲线图；
图5：进行人员知觉适应性测试方法的流程图的第一部分；
图6：在图5中所示流程图的第二部分。

将以一种安全装置的形式示例性地介绍根据本发明的系统，该安 全装置用于防止在受酒精、药品或其它失效缺陷影响下的人员启动或 操作例如汽车或车辆等存在潜在危险的设备。直至操作者已经执行知 觉适应性测试，该安全装置禁止车辆操作。例如，可以将测试结果和/ 或旁路(bypass)事件简单地记录在速度表、驾驶员智能卡、车队管理 系统中，或者通过例如GPRS或GSM数据的某种类型的通信方式发送 回办公室。一旦车辆或设备投入使用，根据本发明的装置还连续测试 类似的损害。该装置还可以用作便携设备，由警察用于例如对涉嫌药 品使用者的检查。
一个基本思想是评估执行例如驾驶任务的操作者的知觉适应性。 知觉能力不仅受到酒精、药品和身体状况的影响，同时还受例如年龄 和经验等其它因素的影响。因此，本发明的一个主题是测试酒精、药 品等对知觉的影响，而不是用于测试酒精、药品等本身的存在。这非 常重要，这是因为例如药品的特定浓度可以具有非常不一样的影响。 任何一种药品的影响都取决于一些附加因素，例如剂量、使用者耐药 性、新陈代谢、是如何用药的、药品纯度、使用者期望、共生疾病、 疲劳度以及其它药品或物质的存在。
本发明使用公认的医药技术以检测滥用药品的非常确实的影响。 其计划将药品和酒精的已知影响(参见例如上述参考资料(5))和新 的以及已知的评估程序结合起来。DRE方法的部分可以自动进行，并 且可以将来自其它研究的新的补充刺激源同新的刺激源和方法一起使 用。通过新技术的结合来实现这一点。该技术的使用类似于血液酒精 点火互锁设备如何使用(参见参考资料(1)，特别是在第11页最后 一段和第12页最后一段之间，通过参考作为本公开内容的一部分)， 并且类似于其他点火互锁设备如何使用(根据上述的美国专利中的至 少之一)。
眼睛运动的背景信息：
可以将眼睛运动分成两个基本类别——快相位和慢相位的眼睛运 动。跳视是快相位的眼睛运动，而凝视、平滑追视、转向和前庭眼睛 反射都是慢相位的眼睛运动。下列定义来自Carpenter，R.H.S.，1998，《眼 睛的运动》，第二版，Pion，伦敦。
注视被定义为暂停在眼睛可以吸收信息的信息区域上。对于有效 的注视，暂停必须持续至少大约150ms，即大脑利用这些信息的时间。 尽管将其称为“注视”，但是眼睛仍然是运动的，当“注视”在一个 目标或区域上时，进行类似漂移(典型地在每秒4度的范围内)、震 颤(典型地在每秒20-40度的范围内)以及微跳视(典型地在每秒200 度的范围内)的微小运动。这些微小运动是非常小幅度的，或者非常 慢的，并且是定义注视的一部分。
平滑追视是注视的一种细分类；也就是说，在运动目标上的注视 或者当观察者处于运动中时在静止物(或运动目标)上的注视。当我 们追踪目标时，眼睛使用第一跳视将视网膜中央凹放在目标上，然后 执行较慢的连续运动，衣追踪目标，且这种运动取决于目标的速度。 这种以80至160度每秒之间的速度范围缓慢连续运动形成了平滑追 视。非常重要的是，如果没有平滑运动的目标，则不能随意发生平滑 追踪运动或平滑追视。也就是说，我们需要平滑运动的目标以能够进 行平滑追视。在固定的视野内随意地执行平滑追视的努力导致了一系 列的跳视。这样，平滑追视不同于跳视，它不是自愿的而是是在刺激 控制下进行的一种感觉运动反射。
跳视是在人的凝视在两点间变化时发生的迅速的眼睛运动。跳视 运动在幅度、周期、速率和方向上变化。大于五度视角幅度的跳视的 时间周期为大约20-30ms；此后每增加一度可以增加两微秒。峰值速 率典型为从幅度小于0.1度的每秒10度到大幅度的大于每秒700度的 范围内。此外，跳视不像平滑追视运动那样跟随目标。由此，WO 2004/034905A1公开了使用刺激引导和测试跳视眼睛运动且不是平滑 追视运动。
图1表示内部坐有驾驶员的车辆车厢以及根据本发明安装在车厢 内的系统的示意性优选实施例的侧视图。该系统包括刺激产生设备1， 眼睛运动和/或头部运动和/或瞳孔反应记录设备2，计算、控制和输出 设备3，和声音产生单元4。
图2表示根据本发明系统的更详细替代性结构的示意性框图。该 系统包括计算和控制单元20，该单元20被连接用于接收来自一个或多 个相机21、状态显示器22和手动控制器23的输入信号。该计算和控 制单元20产生输出信号，用于控制例如车辆点火设备24、转速表25 和/或通信设备26。此外，该计算和控制单元20产生用于控制视觉刺 激产生设备27、一个或多个眼睛照明器28和/或声音产生设备29的输 出信号。
对应于在图1中所示的结构，刺激产生设备1优选地包括单元27 和28，记录设备2优选地包括单元21，而计算、控制和输出设备3优 选地包括单元20。声音产生单元4对应于单元29。
刺激产生设备1：
刺激产生设备1的一个例子包括商业上可获得的二极管激光器 (见www.lasershow.se)，根据现有技术可知，该激光器可以产生彩色 图像刺激。图像刺激由单独的激光束形成，该激光束非常快地到处运 动以产生图像的印象。该激光束由两个在电机轴上具有镜子的小电磁 电机(x和y轴)控制。可以实现很多不同的激光，包括红、蓝、绿激 光。可以使用简单廉价的激光，例如那些通用的、在一群人前面介绍 用的指向设备。在最终产品上将会使用汽车级激光器。可以在驾驶员 前面使用其他的刺激产生设备，例如常规的计算机显示器和发光二极 管(LED)。可以使用任何光源，甚至普通的闪光，特别是高强度LED 型闪光。
刺激产生设备1的另外一种例子可以是计算机投影仪，例如那些 用于会场介绍的、由Barco制造的投影仪。这种类型的投影仪将来会变 得更小、更便宜和达到汽车级。
此外，可以将透明的和选择性反射膜应用于挡风玻璃的所有或若 干部分，以便通过刺激产生设备1将光学刺激投射到该挡风玻璃上。 该反射膜可以选择成专门反射最适于本发明的特定波长。
优选地，安装在仪表板的眼睛照明器被用于照亮驾驶员的脸，以 用于提高眼睛追踪记录性能，并被用于例如产生使瞳孔反应的短暂光 闪。在美国专利5,422,690中介绍了瞳孔反应计算的例子。但是，如下 面所述，与美国专利5,422,690的主要区别是：根据本发明，瞳孔对光 刺激的反应是由远程安装的相机探测的。
刺激产生设备1不必非要校准于(calibrated to)车辆内部。但是， 校准可以允许将所用的激光指向内部的特定物体。例如，该激光可以 指向驾驶员会按压的按钮。
眼睛/头部运动/瞳孔反应记录设备2
记录设备2可以利用多种商业上可用的眼睛和头部追踪传感器之 一，例如来自Seeing Machine的FaceLAB(见 www.seeingmachines.com)，或来自Tobii Technology、Smarteye、 SensoriMotoric Instruments、Siemens、Applied Science Laboratories、 Delphi等公司的设备。该眼睛和头部追踪设备必须要满足由分类的眼 睛运动的时空特性所决定的精确度需求。相关的眼睛和头部测量包括 但不限于：一只或两只眼睛的斜视和偏视角，一只或两只眼睛的平均 斜视和偏视角，三维头部位置，三维头部方向、眼睑闭合度和瞳孔尺 寸。眼睛运动记录设备2的其他可以应用的例子包括镜片或头部安装 型的眼睛追踪器(美国专利申请公开号US2001/0028309A1(Torch)公开 了许多其它例子之一)。根据本发明的优选实施例使用具有高图像分 辨率和周围光线测量的汽车级眼睛运动传感器。
必须考虑与远程安装的眼睛运动记录设备2相关的两个基本问 题。首先，在任何相机中，眼睛的图像细节随着眼睛和相机之间距离 的增加而变得越来越少。由于相机是远程安装的，例如安装在车辆仪 表板内或仪表板上，而并没有接近眼睛，因此用更高分辨率的相机或 更稳固的探测算法式能补偿图像细节的损失。根据本发明，优选地使 用高分辨率的相机和稳固的探测算法式。即使进一步远离驾驶员安装 相机，现代和未来高分辨率的相机能够提供可以和在美国专利 5,422,690中所述相比拟的图像细节。而且，安装在两个伺服系统(用 于在x维度和y维度上控制相机方向)上的、具有变焦镜头的远程相 机可以主动地跟随驾驶员或操作者移动的头部。这样，计算机视觉软 件优选地稳定在眼睛中缩放的图像并由于在眼睛上提供高的分辨率而 获得高质量的测量。
由远程装置造成的、特别影响瞳孔反应测量的第二个问题是周围 光线。美国专利5,422,690和例如在US2002/0188219A1中公开的类似 方法公开了一种装置，其中眼睛被与周围光线遮蔽，创造了一个黑暗 环境作为瞳孔反应的起点。瞳孔在黑暗环境中的休息状态是非常活跃 的(dialated)，因此短暂的光闪造成了比例如在日光下休息状态的更 大的反应。为了测试瞳孔在周围光线条件下的反应，需要测量周围的 光线并且需要适于周围照明条件的算法式。周围光线的测量可以通过 相机传感器或通过在驾驶员面部附近安装的光电三极管的光测量而实 现。信噪比同样也是在黑暗条件下最高，并作为周围光线的函数而减 小。随着信噪比减小，测量变得更加困难，但是只要进行周围光线的 测量，足够大影响的准确分类仍然是可以的。
计算、控制和输出设备3：
优选地，计算、控制和输出设备3包括商业上可获得的、包含函 数和软件程序的电子部件，用于：
a)控制通过刺激产生设备1产生的刺激，
b)对由眼睛/头部运动/瞳孔反应记录设备2探测到的眼睛/头部运 动/瞳孔反应数据的分类，
c)作出知觉损害决定，和
d)在计算、控制和输出设备3上进行输出。
在下面将更详细地介绍这些部件和函数：
a)将控制通过刺激产生设备1产生的刺激(刺激产生)解释为用 于更后面的每个引起的眼睛运动的(或视觉的)性能指标。
b)对由眼睛/头部运动/瞳孔反应记录设备2探测到的眼睛/头部运 动/瞳孔反应数据的分类包括通过探测和计算或者确定驾驶员的一个或 多个视觉性能指标，然后从量化的指标中量化知觉适应性的值：
知觉适应性的量化：
知觉适应性(PS)是平滑追视(SP)、瞳孔反应(PR)、头部协 调(HC)、转向(V)、跳视速率(SV)和其它视觉运动(O)的函 数：
PS＝f(SP，PR，HC，V，SV，O)
一种实现PS函数的方法是：
PS＝A*SP+B*PR+C*HC+D*V+E*SV+F*O
A，B，C，D，E，F∈[0，…1]
也可以使用其它函数(例如对参数平方、参数的根等)，以根据 函数的目的实现该函数。
如下面所述，通过检测和计算或独立地确定来量化视觉指标SP、 PR、HC、V、SV和O。每个指标的范围典型地从0到100(如果相应 地标准化的话)。PS函数是这些指标的加权的和。选择加权因子A-F， 使得对于给定的情况，例如某种设置(相机传感器、刺激产生器、驾 驶室环境等)和/或环境状态(白天、夜晚，直射的阳光)和/或其它条 件，指标(SP、PR、HC、V、SV和O)的组合尽可能产生最佳的驾驶 员知觉适应性的量化。加权因子也可以为负的值和/或函数。
可以通过以下几种方法调整加权因子：神经网络、指标统计分析、 测量中噪声量或指标置信度(通过噪声量和测量精确度计算而得)。 在一些情况下，例如如果指标并未给予足够精确的信息和/或如果信噪 比较低和/或如果将要实现更简单或廉价的方法/系统，一个或多个因子 (除了其中一个因子以外全部的)可以为0。
给予驾驶员的刺激决定了可以在特定时刻被检测和评估的指标。 例如，只有刺激描述一个具有适当平滑追视速度的可追踪目标时，才 可以计算平滑追踪行为的性能，反之亦然。某些刺激模式可以同时给 几个指标计算提供输入，例如带有突然方向改变的平滑追视模式，这 种情况下的SP、SV和O的性能。因此，由刺激产生来驱动指标的计 算。
这样，通过使用如上所述的、带有所选性能指标的加权组合的知 觉适应性函数，量化驾驶员或操作者的知觉适应性。
最简单的方法和系统配置将只使用平滑追视刺激描述并计算知觉 适应性PS＝f(SP)。见参考资料(4)、(5)、(7)，可以将选择 平滑追视(SP)，作为用于酒精和许多其它药品测试的视觉指标的优 选。这样简单的方法和系统配置的优点包括：较短的测试时间(因为 只要检测和评估平滑追视刺激)，较简单的硬件(例如，由于不需要 测量瞳孔，因此图像分辨率不必很高，进而相机配置可以更便宜)， 较简单的软件(在作出判断时不考虑其它指标)等。
但是，随着上述另外的视觉指标的加入，方法和系统变得更加灵 敏和稳固。这样，本方法和系统可以有多种形式。例如，可以实现仅 仅包括基于平滑追视的计算，或者包括平滑追视和瞳孔反应的组合， 或者包括平滑追视、瞳孔反应以及头部协调计算等的一种方法和系统； 或者使用全部视觉指标的方法和系统。
平滑追视(SP)性能的量化：
平滑追视的量化是本发明的一个主要方面。不同于在US 6,089,714 和IEEE Tans.Biomed.Eng.(1991)第38卷第142-48页的Rey和Galiana 的“Parametric classification of segments in ocular nystagmus”中所做的 尝试分割和识别眼球震颤的组成，根据本发明在(包含)好与差之间 的等级上对平滑追视性能进行量化。平滑追视性能因而是在目标上凝 视稳定性的质量，其中目标以适于引起平滑追视的速率运动。当驾驶 员受损害时，在运动目标上的凝视稳定性开始漂移，这样眼睛就不能 很好地跟随目标，而从该目标脱离。结果，再定位或“追上”跳视数 目增加，以补偿漂移，使得视网膜中央凹在目标上。简而之，受损害 的驾驶员不能非常好地将眼睛保持在目标上。通过激起表现出这些无 意识(反射性)的眼睛运动特性，对其进行评价。
在图3中示出了眼球震颤的眼睛运动组成。眼睛追踪呈现给驾驶 员的给定模式(曲线a)。曲线(e)指示依靠观察驾驶员的眼睛的相 机2；21产生的整个探测信号。该信号包含驾驶员眼睛的跳视和平滑 追视(眼球震颤)。如果跳视(曲线esa)从整个信号(曲线e)去掉， 则合成曲线(esm)只显示眼睛的平滑追视行为，其要比跳视(曲线esa) 更接近给出的理想模式(曲线a)；(见Carpenter，1988，第55页)。
为了确定平滑追视，驾驶员需要用他的眼睛跟随低于跳视速度的 运动目标，例如快乐表情(happy face)1.5度视角的大小。由在车辆的 仪表板上、内部和/或挡风玻璃上的刺激产生设备1；27投射目标。本 发明的一个关键方面是改变平滑追视刺激的难度级。该难度包括两个 主要组成部分，目标速度和目标可预见性。这样，本发明另外的关键 方面是改变引出平滑追视的目标运动的可预见性。例如，可以由三种 正弦曲线(例如0.3、0.6和1.2Hz)的混合来控制目标运动。通过改变 刺激速度和精确的频率组合，运动可以做得能够或多或少预见，或者 易于用眼睛追踪。更快的速度和更复杂的波频率的组合是非常难于跟 随的，而慢速度和较小复杂度的波频率组合则较容易跟随。产生适于 平滑追视测试的不可预见性目标运动的另一种方法是用低通(1.25Hz) 高斯随机过程产生目标运动。而且，随机地停止刺激，特别是在高视 角(在视野的周边)上停止刺激也增加了追踪的难度。这样可以改变 刺激难度。
对于平滑追视眼睛运动中预测的重要性和关于适于平滑追视眼睛 追踪的随机化目标运动的产生参考了Pavel，M.(1990)的Predictive control of eye movement、E.Kowler(Ed)的Eye movements and their role in visual and cognitive processes。Elsevier。
SP性能是一个由刺激(参考信号)和响应(测量的凝视信号)确 定的函数。
性能(SP)＝f(刺激，响应)
可以用多种方法来计算(量化)SP性能，这些方法经过小的改变 也可以用于其它视觉指标的计算中：
——在参考信号和凝视信号之间的角度差或RMS值(均方根)：
系统知道相机和刺激产生器的位置和方向之间的关系。因此，系 统知道在相对于驾驶员眼睛的位置和方向的什么角度产生刺激。而角 度差是刺激角和凝视角之间的相对差。小的相对角差(或误差)表示 未受损害对象的高精度追踪，而大的相对角则表示一个受损害的对象。 比较凝视和刺激角度而不是凝视和刺激位置，使得该方法对于噪声更 稳固，否则噪声将由距投影刺激的距离引入。投射越远离进行，在测 量中出现的噪声就越大。
——模式识别：
可以训练神经网络(NN)以认出刺激和指出受损害驾驶员的响应 的组合。不同的NN可以用于不同的特性，即平滑追视和跳视。
——响应和参考角的交叉相关
按照与角度差相同的原理，但是交叉相关参考信号，以获得驾驶 员追踪参考有多好的测量。
还可以在测量的眼睛凝视和预定的SP曲率之间做出交叉相关。当 在刺激是系统控制之外的路标和其它物体的通常驾驶行为中测量SP 时，这一点就特别有用。
——一般模型响应：
一种模型可以用数学术语描述响应于刺激的预测未受损害的眼睛 运动。然后将这种刺激同时馈送到驾驶员和该模型，并比较两者的输 出。对于调整到响应作为一个未受损害驾驶员的模型，在该模型响应 和驾驶员响应之间的低误差表示一个未受损害的驾驶员，而高误差表 示一个受损害的驾驶员。
——受训的模型响应：
和一般模型响应相同，但是，该模型适于特定的执行测试的驾驶 员。可以通过记录未受损害的SP来修改该模型并调节模型参数到最佳 配合。可以通过驾驶卡(在数字转速表中)或通过面部和/或虹膜识别 将这样的信息与驾驶员身份链接起来。
可以用交叉相关函数，从目标的峰值相关性和凝视位置获得对上 述方法的正时。
只要通过较小的改变，上述方法也可以应用于PR、HC、V、SV 和O性能计算(量化)。
瞳孔反应(PR)性能的量化：
可以使用在美国专利5,422,690中描述的相同程序。但是，其主要 区别在于，在这里，算法必须处理周围光线在静止瞳孔尺寸上的影响 以及在瞳孔反应过程中周围光线的干扰。可以如上所述处理这些问题。
在驾驶员执行平滑追视任务时，可以引导目标停在相机位置(以 获得瞳孔的最佳图像)和短暂停止。可以通过眼睛照明器和测量的瞳 孔反应而控制光闪，随后平滑追视目标将继续前进。还可以见下面用 于如何提供瞳孔反应唤起刺激的另外一个例子的“跳视的量化”。
如上所述，PR必须相对于周围光测量，而周围光的测量可以通过 相机传感器、或接近驾驶员面部安装的光电三极管来测量。将所测量 的、对于突然发射闪光的相对PR和对于未受损害驾驶员的已知反应相 比，由此计算出PR的性能测量。
PR性能量化方法的例子是如上所述的用于SP的交叉相关，模式 识别，一般模型响应，受训模型响应。
转向(V)性能的量化：
可以通过使用将两幅图像重叠以产生三维效果的技术建立包含转 向的刺激。
V性能量化方法的例子是如上所述的用于SP的交叉相关，模式识 别，一般模型响应，受训模型响应。
跳视速率(SV)性能的量化：
当正在执行平滑追视测试时，可以在不同视角对平滑追视目标触 发突然视觉事件。接近目标的突然视觉事件可以起到对平滑追视追踪 的扰乱的功能。根据视觉扰乱事件的知觉特征，驾驶员将选择对视觉 扰乱进行跳视、忽视它和/或用他们的瞳孔反应。如果进行跳视，则可 以进行跳视速率轮廓的适当分析，例如在美国专利5,422,690中所述的 例子。如果引起了瞳孔反应，则可以使用在美国专利5,422,690中所述 的相同程序。
在驾驶或静止站立时，可以进行对驾驶员周边灵敏性的测试，该 周边灵敏性是周边受损害的一个潜在指标。可以通过给予引起朝向目 标的跳视形式的定向反射的明显刺激来进行测试。受损害驾驶员的周 边灵敏性减小，因此他们会对存在于周边视野中的刺激灵敏度较差。 这种刺激可以是在尺寸、强度、闪烁、运动和形状上增加的小点。可 以在增加的视角上呈现刺激以检测周边视觉灵敏度如何。检测的反应 时间和命中(遗漏)率给出了一个精确的受损害的测量。可以通过检 测对于刺激的眼睛运动，或通过监视瞳孔尺寸的变化来测量检测的反 应时间。
SV性能量化方法的例子是如上所述的用于SP的交叉相关，模式 识别，一般模型响应，受训模型响应。
头部协调(HC)性能的量化：
在上述平滑追视的过程中，需要头部尽量保持静止。因此需要对 偏离静止状态的测量，并且该测量是受损害的指示。对头部协调的量 化使用和上述的用于SP相同的方法。在这种情况下，参考信号是头部 的起始位置或者前向面对模型的方向。
可以通过由指示目标偏离的声音产生单元4产生的声音提供帮助 头部保持在目标的指引。例如，如果头部开始从目标位置偏离，则随 着头部姿态和位置越来越从期望状态偏离，声音可以逐渐变大。或者， 可以通过和用于头部跟随的目标的比较，投影指示头部转动偏离或位 置的目标和交叉线来提供对保持头部静止的帮助。
也可以移动头部运动目标，由此需要驾驶员通过听声音来跟随需 要的头部位置。可能会需要驾驶员对事件的头部响应。例如，运动刺 激点可以在两个或三个开/关短暂变化之间随机交替。将需要驾驶员通 过沿不同方向运动头部而在短暂变化中响应这些期望的改变。
其它视觉运动(O)或性能指标：
眼睛运动增益的量化：
眼睛运动增益是眼睛捕捉目标有多好的测量。例如用于平滑追视 的上述那些慢相位目标和例如用于跳视速率的上述那些快相位目标都 可以使用。
因为增益可以用于对平滑追视目标和跳视目标以及它们的组合的 量化，因此该测量被包含在“其它视觉指标”这一部分中。
增益提供眼睛运动控制系统灵敏度如何的测量。增益测量在目标 基频下的凝视和目标的相对幅度。使用快速傅立叶变换(FFT)在频域 中分析增益。删去在目标运动周围所测量信号的暂时取样并分析它的 频谱。典型地，受损害的驾驶员具有相当低的增益，并且因此平滑追 视和捕捉跳视的频谱主要处于较低的频率。未受损害的驾驶员将具有 较高的高频谱。
另一种确定眼睛运动增益的方法是执行在目标基频下的凝视和目 标的FFT分析。具有高增益的未受损害的驾驶员将具有接近于目标基 频的凝视频谱，而受损害驾驶员将具有较分散的频谱。
图4表示当相对于刺激的基频(由箭头表示)在频域中分析时， 受损害驾驶员(曲线A)相对于未受损害驾驶员(曲线B)的增益差。
c)进行知觉损害判断：
在从上述指标和加权因子中至少一个中量化出知觉适应性的值之 后，必须作出驾驶员是否真的受损害(例如不能驾驶车辆)的判断。
优选地在两个步骤中进行判断。在第一个步骤中，根据平均目标 复杂性做一个简略分类。提供刺激预定时间并且头部/眼睛追踪设备2； 21收集数据。可以在线(即在测量过程中)或在测量之后离线计算指 标。优选地将每个指标都标准化成在0到100之间的性能值，其中100 表示优良的性能，并接着跟根据上述用于PS的公式加权在一起。将结 果与特别为每个驾驶员设置的或由PS函数的测试和统计分析而预定的 阈值进行比较。也可以为每个指标设置性能阈值，由此将PS函数变换 为组合的逻辑表达式。如果驾驶员对刺激的响应充分，则测试为负并 且驾驶员没有受损害。
如果在结果中有任何不确定(存在受损害的怀疑)，则分类进行 到第二步。在第二步中，执行一个较长的测试，也许几分钟，直到系 统收集到足够的数据量为止。第二步包括更复杂的追踪任务和与未确 定的指标特别相关的刺激描述模式。例如，由于在第一步骤作出判断 过程中，SP性能处于好坏之间区域(好或坏得不足以作出判断)，因 而通过刺激执行特定模式以获得用于SP性能测量的相关数据。
在第二步过程中，刺激模式在速度、频率、调制、可预见性和方 向上进行变化。对于受损害的驾驶员，模式变得越复杂，探测到的误 差就越多。
使用上述两步骤方法的替代性实施例是以移动时间窗法为基础计 算和产生刺激。例如，可以在60Hz系统中采用一分钟时间窗(由此该 移动时间窗包括在其窗口中的60个数据采样)。在第一组60个数据 采样过程中，系统产生平均复杂度的刺激。在数据采样第60号处，系 统计算出其在知觉适应性上的判断。如果驾驶员没有受损害，则允许 他驾驶。如果系统发现或怀疑驾驶员受损害，则提供另一个刺激采样 并在窗口数据上执行新的计算，所述窗口数据加上了当前数据采样但 同时减去了最早的数据采样(如信号处理技术领域人员公知的，根据 移动或运行时间窗的使用)。
直至驾驶员通过该知觉适应性测试，一直持续基于移动窗口的提 供显示和计算。如果没有施加时间限制，则受损害驾驶员可以持续该 测试，直至随时间药品或酒精影响逐渐消失，驾驶员变为未受损害。 刺激难度可以随时间增加，使更加确定先前已经进行测试为可疑或受 损害的驾驶员现在是未受损害的。
d)在计算、控制和输出设备3上输出：
驾驶员打开其车辆，坐下，并开启点火。如果这样配置，则在通 过知觉适应性测试之前马达不会启动。在另一种配置中，马达启动但 是禁止车辆移动，这对于卡车驾驶员可能是优选的。主要的一点就是 在证明驾驶员其知觉上适于驾驶之前，禁止车辆移动。
当把钥匙插入点火器时，系统启动。指示灯显示“测试”启动。 需要驾驶员简单地观察由刺激产生设备1；27产生的刺激。想法是无 论如何都提出最有效的使驾驶员引发要测试的眼睛运动类型的刺激。 可以使用和进一步开发在研究中已经使用过的类似刺激以满足当前的 需要。
可以将输出发送到车辆固定器(imobiliser)(例如车辆点火装置 24的一部分)以启动它，记录在转速表上，或通过通信设备26传送。 可以通过多种常规方法管理对计算、控制和输出设备20；3的输入。 可以在设备20；3上安装各种按钮和控制器23，在其中可以使用通信 电缆或无线通信。
为了确保驾驶员本人进行测试，系统可以和例如面部识别或虹膜 识别的驾驶员识别软件一起使用。
在驾驶中的使用：
重要地，根据本发明的系统可以在驾驶过程中或在其它设备使用 过程中使用，以持续地测试驾驶员的知觉损害。在驾驶过程中，来自 自然眼睛运动的知觉损害检测是完全可能的。例如，可以将驾驶中当 前的眼睛和头部运动与描述受损害知觉行为的描述或阈值相比较。由 于酒精、药品和身体状况在眼睛运动中的变化是在文献中确定的。例 如，Belt(1969)发现了在0.08mg/cm3的血液酒精含量等级下的明显 的眼睛运动模式集中或空间凝视集中。当知觉受损害时，估计是由于 驾驶员已经对周边视觉失去了灵敏性，因此驾驶员会表现出更多的对 于周边视觉损失的“视网膜中央凹(foveal)补偿”，也就是说，驾驶 员会格外地盯着靠近车辆两侧的车道标志线(lane markings)。可以发 现平滑追视的频率明显减小。根据本发明，建议执行在线分类。
如果注意到了正常眼睛运动退化，则另一种可能是触发提供某种 刺激以进一步测试驾驶员是否受损害并且确保作出了或已经作出了正 确的分类。这样，在驾驶的同时也可以使用刺激产生设备1；27产生 刺激。将必须投入更多的注意以确保刺激不会干扰驾驶。但是，如果 检测到正常眼睛运动的退化，则可以给出警告，可以记录事件，可以 将事件传送给另一个源，可以使车辆停止等。
取代在驾驶之前对驾驶员能力的测试的一种替代性功能是允许驾 驶员启动车辆和开始驾驶，但是需要他/她通过在驾驶过程的第一分钟 内、或者在整个驾驶中连续地、或者在驾驶过程中随机进行的测试， 其中该备选功能和点火互锁有关。这代表对于驾驶员来说不太严重的 不便，但是如果检测到受损害，则将停止车辆、或切断油路等。
图5和图6表示根据本发明的系统进行的方法优选实施例。
在驾驶员进入车辆并已经转动点火钥匙之后，本方法从步骤500 开始。在步骤501中启动固定器或点火互锁开关。在步骤502中进行 启动和上电(power up)测试程序。如果成功通过，则在步骤503中进 行显示状态测试。而且，在步骤507中启动刺激产生设备。
可选地，可以通过按下按钮，在步骤504中进行旁路测试，由此 在步骤505中，将旁路事件记录在转速表中和/或在步骤506中将信息 发送到例如车队管理系统或外部源。
通过刺激产生设备，在步骤508到512中的至少一个步骤中，产 生平滑追视刺激、瞳孔反应刺激、头部协调刺激、转向刺激和/或跳视/ 视觉事件刺激。
如上所述，从测试的驾驶员反应中可以量化或计算出至少一种在 上面所述的性能视觉指标。更具体地，在步骤513到518中的至少一 个步骤中，可以计算出平滑追视性能，瞳孔反应性能、头部协调性能、 转向性能、跳视性能和/或其它视觉性能指标。
然后在步骤519中，根据上面给出的公式PS，通过这些指标的加 权组合，对驾驶员的知觉适应性进行量化(计算)，并从量化值中判 断该驾驶员是否必须被当作受损害或未受损害。
如果驾驶员没有受损害，则根据步骤522，显示相关的状态指示 “测试通过”，并在步骤523中停止固定器和/或点火互锁开关的作用。 然后根据图6，在步骤524中继续本方法。
如果在步骤519中检测到认为该驾驶员受损害，或如果不确定他 没有受损害，则在步骤520中，显示相关的状态指示“测试失败”。 进一步在步骤521中启动并进行如上所述的一个具有增加刺激难度的 测试，并且程序继续，并在步骤507中再次进行用于产生这样的刺激 的程序。
根据步骤525，在驾驶过程中至少监视视觉性能指标之一。在步 骤527中，例如通过和预定的阈值比较，对这些指标的显著变化进行 测试。如果没有显著的变化，则该程序继续到步骤525。如果发生显著 的变化，则在步骤528中至少产生一种刺激。与此相独立的是，可以 以随机时间间隔根据步骤526启动刺激产生。
对应于步骤508到512，为至少一种视觉性能指标产生刺激，并 以步骤529至532中至少之一，从驾驶员的反应计算或量化出相关的 指标性能。更具体地，这些指标是再次的平滑追视性能、头部协调性 能、瞳孔反应性能和/或跳视性能。
和在步骤519中一样，在步骤533中，再次通过这些指标的加权 组合量化(计算)出驾驶员的知觉适应性，并从该量化值判断是否必 须认为该驾驶员已经受损害。如果该驾驶员没有受损害，则该方法继 续到步骤538，该步骤538继续到步骤524。
如果在步骤533中探测到该驾驶员受损害或者如果不确定他没有 受损害，则在步骤534中进行适当的对策。例如，这些对策可以包括 将信息发送到外部单元(步骤535)和/或指示一个警告信号给驾驶员 (步骤536)和/或使车辆停车(步骤537)。