一種基于多閾值比較的疲勞駕駛腦電監測方法技術

本發明專利技術公開了一種基于多閾值比較的疲勞駕駛腦電監測方法，包括步驟：一、腦電波信號采集：采用腦電信號獲取裝置對駕駛員的腦電波信號進行采集及預處理，并將腦電波信號同步傳送至腦電信號監測裝置；步驟二、腦電波信號分析處理：按照采樣時間先后順序對腦電信號獲取裝置每秒內采集并預處理后的腦電波信號分別進行分析處理，并根據分析處理結果對此時駕駛員是否處于疲勞駕駛狀態進行判斷；對任一秒內采集并預處理后的腦電波信號進行分析處理時，過程如下：腦電波信號同步存儲、特征信號提取及特征量確定、多閾值比較和疲勞駕駛判斷。本發明專利技術方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好，能簡便、快速對駕駛員的疲勞駕駛狀態進行準確監測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于腦電波監測
，尤其是涉及。
技術介紹
近年來，隨著汽車保有量的增加和公路建設規模的擴大，交通事故等問題日益突出。中國是世界上人口最多的國家，道路交通事故死亡人數也是全世界最高的國家，連續數年一直居世界第一位。司機冒險疲勞駕駛，無疑會對自己和乘客的安全帶來隱患。駕駛疲勞的研究分為主觀和客觀兩種方法，主觀的研究方法有主觀調查表、駕駛員自我記錄、睡眠習慣調查表、斯坦福睡眠尺度表四種。客觀的研究方法有腦電圖、眼電圖、肌電圖、呼吸氣流、呼吸效果、動脈血液氧飽和時的溫度和心電圖等測量方法。盡管上述方法的駕駛疲勞判定結果是比較準確的，但由于上述方法一般是在駕駛前或駕駛后進行測量的，因而是超前或滯后的，而非實時的，況且在駕駛室有限的空間內安置復雜的檢測儀器也是十分困難的；而且，駕駛員脫離駕駛室或未進入駕駛室的精神狀態是不同的，再精確的儀器的測量結果也會大受影響。腦電波控制技術在生物醫學，計算機等領域成為近年來的熱點研究之一。傳統的皮下腦波采集方法，既復雜，又不方便，因此很難推廣到其它領域。目前，在國內腦機接口技術正處于發展起步階段，相關的研究還比較少。TGAM(ThinkGear AM)模塊是美國NeuroSky (神念科技)公司為大眾市場應用所設計的腦波傳感器ASIC模塊，也稱TGAM腦電模塊(簡稱TGAM模塊)。此TGAM(ThinkGear AM)模塊可以處理并輸出腦波頻率譜、腦電信號質量、原始腦電波和三個Neurosky的eSense參數:專注度，冥想度(也稱放松度)和眨眼偵測。實際使用時，通過串口可獲取TGAM模塊傳輸過來的數據，TGAM模塊分別以512Hz的頻率發送原始數據包(即原始腦電波)，且以IHz的頻率發送經eSense?算法處理后的數據包。由于TGAM(ThinkGear AM)模塊和人體的界面只需一個簡單的干接觸點，所以可以很容易的運用于玩具、視頻游戲和健康設備中，又由于能耗小，適合用在以電池供電的便攜式消費產品的應用上。因此，需開發一種方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好的基于多閾值比較的疲勞駕駛腦電監測方法，能簡便、快速對駕駛員的疲勞駕駛狀態進行準確監測。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供，其方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好，能簡便、快速對駕駛員的疲勞駕駛狀態進行準確監測。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是:，其特征在于該方法包括以下步驟:步驟一、腦電波信號采集:采用腦電信號獲取裝置且按照預先設定的采樣頻率對駕駛員的腦電波信號進行采集及預處理，并將預處理后的腦電波信號同步傳送至腦電信號監測裝置；所述腦電信號獲取裝置與腦電信號監測裝置之間以無線通信方式進行通信；所述腦電信號獲取裝置為TGAM模塊，所述TGAM模塊包括對駕駛員的腦電波信號進行提取的腦電信號提取裝置和對腦電信號提取裝置所提取信號進行采樣及預處理的腦電信號預處理裝置，所述腦電信號預處理裝置與腦電信號提取裝置相接，所述腦電信號提取裝置包括對駕駛員額葉區的電位進行實時采樣的第一腦電電極以及對駕駛員的耳部電位進行實時采樣的第二腦電電極和第三腦電電極，所述第一腦電電極、第二腦電電極和第三腦電電極均與腦電信號預處理裝置相接；所述腦電信號監測裝置包括主控芯片以及分別與主控芯片相接的第二無線通信模塊和報警提示單元，所述報警提示單元由主控芯片進行控制且其與主控芯片相接；所述腦電信號預處理裝置與第一無線通信模塊相接，所述腦電信號預處理裝置通過第一無線通信模塊和第二無線通信模塊與主控芯片進行通信；步驟二、腦電波信號分析處理:所述主控芯片按照采樣時間先后順序，對腦電信號獲取裝置每秒內采集并預處理后的腦電波信號分別進行分析處理，并根據分析處理結果對此時駕駛員是否處于疲勞駕駛狀態進行判斷；并且，所述主控芯片對腦電信號獲取裝置每秒內采集并預處理后的腦電波信號的分析處理方法均相同；對腦電信號獲取裝置任一秒內采集并預處理后的腦電波信號進行分析處理時，過程如下:步驟201、腦電波信號同步存儲:所述主控芯片對此時接收到的腦電信號獲取裝置一秒內采集并預處理后的腦電波信號進行同步存儲；步驟202、特征信號提取及特征量確定:所述主控芯片調用特征提取模塊，從此時所接收腦電波信號中提取出7個特征信號，并將7個所述特征信號的信號值作為所接收腦電波信號的7個特征量；7個所述特征信號分別為原始腦電波、1wa波、high a波、1wP波、high β波、Θ波和δ波信號丨個所述特征量分別為!?、^、^^^、!^^;步驟一中所述腦電信號獲取裝置對駕駛員的腦電波信號進行采集及預處理時，所述原始腦電波的采樣頻率為512Hz，low a波、higha波、1wP波、highP波、Θ波和δ波的采樣頻率均為IHz ；其中，R為從此時所接收腦電波信號中提取出的512個所述原始腦電波信號的信號值的平均值，\為從此時所接收腦電波信號中提取出的1wa波信號的信號值，Ah為從此時所接收腦電波信號中提取出的high a波信號的信號值，B,為從此時所接收腦電波信號中提取出的lowf3波信號的信號值，Bh為從此時所接收腦電波信號中提取出的high β波信號的信號值，T為從此時所接收腦電波信號中提取出的Θ波信號的信號值，D為從此時所接收腦電波信號中提取出的S波信號的信號值；步驟203、多閾值比較:所述主控芯片根據預先確定的7組疲勞駕駛判斷閾值且調用閾值比較模塊，對步驟202中確定的7個所述特征量分別進行閾值比較，并采用計數器對閾值比較進行記錄；步驟二中進行腦電波信號分析處理之前，所述計數器的計數值為O ;7組所述疲勞駕駛判斷閾值分別為一組原始腦電波判斷閾值、一組1wa波判斷閾值、一組high a波判斷閾值、一組low β波判斷閾值、一組high β波判斷閾值、一組Θ波判斷閾值和一組δ波判斷閾值；其中，所述原始腦電波判斷閾值包括原始腦電波疲勞閾值Rst和原始腦電波清醒閾值R WT，所述low α波判斷閾值包括low α波疲勞閾值Alst和low α波清醒閾值Α?τ，所述higha波判斷閾值包括high a波疲勞閾值AHS#Phigha波清醒閾值Ahwt，所述low β波判斷閾值包括low β波疲勞閾值Bls4P low β波清醒閾值B LWT,所述highP波判斷閾值包括high β波疲勞閾值BHS#Phighi3波清醒閾值BHWT，所述Θ波判斷閾值包括Θ波疲勞閾值Tst和Θ波清醒閾值Twt，所述δ波判斷閾值包括δ波疲勞閾值Dst和δ波清醒閾值Dwt;對步驟202中確定的7個所述特征量分別進行閾值比較時，所述主控芯片調用閾值比較模塊，對特征量R與一組原始腦電波判斷閾值、特征量與一組low a波判斷閾值、特征量Ah與一組high a波判斷閾值、特征量B ^與一組1wP波判斷閾值、特征量B H與一組high β波判斷閾值、特征量T與一組Θ波判斷閾值以及特征量D與一組δ波判斷閾值分別進行閾值比較；其中，對特征量R與一組原始腦電波判斷閾值進行閾值比較時，先將特征量R與Rst進行差值比較:當R < Rst時，主控芯片將此時所述計時器的計數值加5 ;否則，所述計時器的計數值不變；之后，將特征量R與Rwt進行差值比較:當R本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于多閾值比較的疲勞駕駛腦電監測方法，其特征在于該方法包括以下步驟：步驟一、腦電波信號采集：采用腦電信號獲取裝置(1)且按照預先設定的采樣頻率對駕駛員的腦電波信號進行采集及預處理，并將預處理后的腦電波信號同步傳送至腦電信號監測裝置(2)；所述腦電信號獲取裝置(1)與腦電信號監測裝置(2)之間以無線通信方式進行通信；所述腦電信號獲取裝置(1)為TGAM模塊，所述TGAM模塊包括對駕駛員的腦電波信號進行提取的腦電信號提取裝置(1?1)和對腦電信號提取裝置(1?1)所提取信號進行采樣及預處理的腦電信號預處理裝置(1?2)，所述腦電信號預處理裝置(1?2)與腦電信號提取裝置(1?1)相接，所述腦電信號提取裝置(1?1)包括對駕駛員額葉區的電位進行實時采樣的第一腦電電極(1?11)以及對駕駛員的耳部電位進行實時采樣的第二腦電電極(1?12)和第三腦電電極(1?13)，所述第一腦電電極(1?11)、第二腦電電極(1?12)和第三腦電電極(1?13)均與腦電信號預處理裝置(1?2)相接；所述腦電信號監測裝置(2)包括主控芯片(2?1)以及分別與主控芯片(2?1)相接的第二無線通信模塊(2?2)和報警提示單元(2?5)，所述報警提示單元(2?5)由主控芯片(2?1)進行控制且其與主控芯片(2?1)相接；所述腦電信號預處理裝置(1?2)與第一無線通信模塊(3)相接，所述腦電信號預處理裝置(1?2)通過第一無線通信模塊(3)和第二無線通信模塊(2?2)與主控芯片(2?1)進行通信；步驟二、腦電波信號分析處理：所述主控芯片(2?1)按照采樣時間先后順序，對腦電信號獲取裝置(1)每秒內采集并預處理后的腦電波信號分別進行分析處理，并根據分析處理結果對此時駕駛員是否處于疲勞駕駛狀態進行判斷；并且，所述主控芯片(2?1)對腦電信號獲取裝置(1)每秒內采集并預處理后的腦電波信號的分析處理方法均相同；對腦電信號獲取裝置(1)任一秒內采集并預處理后的腦電波信號進行分析處理時，過程如下：步驟201、腦電波信號同步存儲：所述主控芯片(2?1)對此時接收到的腦電信號獲取裝置(1)一秒內采集并預處理后的腦電波信號進行同步存儲；步驟202、特征信號提取及特征量確定：所述主控芯片(2?1)調用特征提取模塊，從此時所接收腦電波信號中提取出7個特征信號，并將7個所述特征信號的信號值作為所接收腦電波信號的7個特征量；7個所述特征信號分別為原始腦電波、lowα波、highα波、lowβ波、highβ波、θ波和δ波信號，7個所述特征量分別為R、AL、AH、BL、BH、T和D；步驟一中所述腦電信號獲取裝置(1)對駕駛員的腦電波信號進行采集及預處理時，所述原始腦電波的采樣頻率為512Hz，lowα波、highα波、lowβ波、highβ波、θ波和δ波的采樣頻率均為1Hz；7個所述特征信號中，所述原始腦電波信號的數量為512個，lowα波、highα波、lowβ波、highβ波、θ波和δ波信號的數量均為一個；其中，R為從此時所接收腦電波信號中提取出的512個所述原始腦電波信號的信號值的平均值，AL為從此時所接收腦電波信號中提取出的lowα波信號的信號值，AH為從此時所接收腦電波信號中提取出的highα波信號的信號值，BL為從此時所接收腦電波信號中提取出的lowβ波信號的信號值，BH為從此時所接收腦電波信號中提取出的highβ波信號的信號值，T為從此時所接收腦電波信號中提取出的θ波信號的信號值，D為從此時所接收腦電波信號中提取出的δ波信號的信號值；步驟203、多閾值比較：所述主控芯片(2?1)根據預先確定的7組疲勞駕駛判斷閾值且調用閾值比較模塊，對步驟202中確定的7個所述特征量分別進行閾值比較，并采用計數器對閾值比較結果進行記錄；步驟二中進行腦電波信號分析處理之前，所述計數器的計數值為0；7組所述疲勞駕駛判斷閾值分別為一組原始腦電波判斷閾值、一組lowα波判斷閾值、一組highα波判斷閾值、一組lowβ波判斷閾值、一組highβ波判斷閾值、一組θ波判斷閾值和一組δ波判斷閾值；其中，所述原始腦電波判斷閾值包括原始腦電波疲勞閾值RST和原始腦電波清醒閾值RWT，所述lowα波判斷閾值包括lowα波疲勞閾值ALST和lowα波清醒閾值ALWT，所述highα波判斷閾值包括highα波疲勞閾值AHST和highα波清醒閾值AHWT，所述lowβ波判斷閾值包括lowβ波疲勞閾值BLST和lowβ波清醒閾值BLWT，所述highβ波判斷閾值包括highβ波疲勞閾值BHST和highβ波清醒閾值BHWT，所述θ波判斷閾值包括θ波疲勞閾值TST和θ波清醒閾值TWT，所述δ波判斷閾值包括δ波疲勞閾值DST和δ波清醒閾值DWT；對步驟202中確定的7個所述特征量分別進行閾值比較時，所述主控芯片(2?1)調...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪梅，溫濤，呂元杰，
申請(專利權)人：西安科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61