一種疲勞駕駛腦電監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于腦電波監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種疲勞駕駛腦電監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)公路道路建設(shè)突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)，汽車和駕駛員的 數(shù)量也隨之迅猛增加，給日常生活帶來便利的同時(shí)，交通事故的頻繁發(fā)生也給社會(huì)帶來了 重大的損失?，F(xiàn)如今，減少交通事故的發(fā)生及減小人員傷亡的各種技術(shù)手段都應(yīng)用而生，當(dāng) 前最多被采用的疲勞檢測(cè)手段是駕駛員駕車行為分析，即通過記錄和解析駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向 盤、踩剎車等行為特征，判別駕駛員是否疲勞；但是這種方式受駕駛員駕駛習(xí)慣的影響極 大，沒有統(tǒng)一、科學(xué)且有效的判定理論進(jìn)行支撐。另一類疲勞檢測(cè)方法是通過圖像分析手段 對(duì)駕駛員臉部與眼睛特征進(jìn)行疲勞評(píng)估，此種方法通過圖像采集及處理系統(tǒng)來分析當(dāng)前駕 駛員是否疲勞，具有一定的實(shí)時(shí)性，但是依然沒有普遍適用性，因?yàn)槊總€(gè)人的生物特征是不 一樣的，有的人眼睛的外在表現(xiàn)并不能代表此刻的精神狀態(tài)，所以也存在很大的誤差；另 外，目前此種方法采用的圖像采集及處理系統(tǒng)主要包括基于ARM的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)、掛耳 朵式疲勞預(yù)警器、手表式疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)、方向盤觸摸式疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)等，其中基于 ARM的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)存在的問題是系統(tǒng)構(gòu)成過于繁雜，功能單一，且可靠性差;掛耳朵 式疲勞預(yù)警器的功能非常簡(jiǎn)單，低頭就報(bào)警，然而考慮到打瞌睡不一定就低頭，且瞌睡導(dǎo)致 的低頭特征出現(xiàn)的比較晚，因而實(shí)時(shí)性不太好;手表式疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)利用脈搏的跳動(dòng) 來估測(cè)人是否疲勞，沒有科學(xué)的理論支撐和權(quán)威的科學(xué)依據(jù)，且不能解決突然睡著的問題； 方向盤觸摸式疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)利用在方向盤上安裝一些傳感器來感知駕駛員是否握住 方向盤，而駕駛員是否握住方向盤與疲勞狀態(tài)本質(zhì)上沒有直接關(guān)系，并且安裝傳感器后使 方向盤操作不方便。
[0003] 另外，目前所采用的疲勞駕駛檢測(cè)手段大多都是駕駛前或駕駛后測(cè)量，是超前或 滯后的，而非實(shí)時(shí)的，況且在駕駛室有限的空間內(nèi)安置復(fù)雜的檢測(cè)儀器也是十分困難的；而 且，駕駛員脫離駕駛室或未進(jìn)入駕駛室的精神狀態(tài)是不同的。因此，開發(fā)一套車載的、實(shí)時(shí) 的駕駛員疲勞檢測(cè)系統(tǒng)及對(duì)應(yīng)的疲勞駕駛監(jiān)測(cè)方法已成為國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者共同追求的目 標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種疲勞駕駛 腦電監(jiān)測(cè)方法，其方法步驟簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且實(shí)現(xiàn)方便、使用效果好，能簡(jiǎn)便、快速、實(shí)時(shí)對(duì) 駕駛員的疲勞駕駛狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，實(shí)用價(jià)值高。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種疲勞駕駛腦電監(jiān)測(cè)方法，其 特征在于:該方法包括以下步驟：
[0006] 步驟一、設(shè)備連接及參數(shù)初始化:將腦電信號(hào)獲取裝置與腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)終端連接， 并通過腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)終端的主控芯片對(duì)疲勞臺(tái)階參數(shù)s_c進(jìn)行設(shè)定;此時(shí)，疲勞臺(tái)階參數(shù)8_ C的數(shù)值為0;
[0007] 所述腦電信號(hào)獲取裝置為Mindwave Mobile腦立方耳機(jī)或TGAM模塊;所述腦電信 號(hào)監(jiān)測(cè)裝置包括主控芯片以及分別與主控芯片連接的時(shí)鐘電路和報(bào)警提示單元；
[0008] 步驟二、腦電波信號(hào)采集:采用腦電信號(hào)獲取裝置且按照預(yù)先設(shè)定的采樣頻率對(duì) 駕駛員的腦電波信號(hào)進(jìn)行采集及預(yù)處理，并將預(yù)處理后的腦電波信號(hào)同步傳送至腦電信號(hào) 監(jiān)測(cè)終端；
[0009] 所述腦電波信號(hào)中包含原始腦電波信號(hào)，且所述原始腦電波信號(hào)的采樣頻率為 512Hz；
[0010] 步驟三、腦電波信號(hào)分析處理:所述腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)終端的主控芯片調(diào)用眼電判定 模塊對(duì)腦電信號(hào)獲取裝置采集并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)進(jìn)行分析處理，過程如下：
[0011] 步驟3011、眨眼次數(shù)判斷閾值確定：按照采樣時(shí)間先后順序?qū)δX電信號(hào)獲取裝置 連續(xù)P秒內(nèi)采集并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)分別進(jìn)行分析處理，并根據(jù)分析處理結(jié)果對(duì)眨眼 次數(shù)判斷閾值no進(jìn)行確定;其中，P = 2Xp，其中p為正整數(shù)且p 2 20;
[0012] 本步驟中，對(duì)腦電信號(hào)獲取裝置任一秒內(nèi)采集并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)進(jìn)行分析 處理時(shí)，過程如下：
[0013] 步驟30111、腦電波信號(hào)同步存儲(chǔ):對(duì)此時(shí)接收到的腦電信號(hào)獲取裝置一秒內(nèi)采集 并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)進(jìn)行同步存儲(chǔ)，所存儲(chǔ)的腦電波信號(hào)為當(dāng)前待處理腦電波信號(hào)；
[0014] 步驟30112、原始腦電波信號(hào)提取及腦電波信號(hào)能量計(jì)算:從步驟30111中所述當(dāng) 前待處理腦電波信號(hào)中提取出原始腦電波信號(hào)，并對(duì)當(dāng)前待處理腦電波信號(hào)的能量e進(jìn)行 計(jì)算；
[0015] 所述當(dāng)前待處理腦電波信號(hào)中包括512個(gè)所述原始腦電波信號(hào)，512個(gè)所述原始腦 電波信號(hào)中第i個(gè)所述原始腦電波信號(hào)的信號(hào)值記作χ 1;
[0016] 對(duì)當(dāng)前待處理腦電波信號(hào)的能量e進(jìn)行計(jì)算時(shí) 算;公式(7)中，N=512;
[0017] 步驟30113、眨眼判定:根據(jù)步驟30112中計(jì)算得出的當(dāng)前待處理腦電波信號(hào)的能 量e，對(duì)該秒內(nèi)駕駛員是否眨眼進(jìn)行判斷，并得出該秒的眨眼判定值bk:當(dāng)e >E2時(shí)，bk = 1; 否則，bk = 0;其中，E = 280 ~320;
[0018] 步驟30114、眨眼判定值同步存儲(chǔ):對(duì)步驟30113中得出的眨眼判定值bk進(jìn)行同步 存儲(chǔ)，完成腦電信號(hào)獲取裝置該秒內(nèi)采集并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)的分析處理過程；
[0019] 步驟30115、下一秒內(nèi)采集并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)分析處理：按照步驟30111至 步驟30114中所述的方法，對(duì)腦電信號(hào)獲取裝置下一秒內(nèi)采集并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)進(jìn) 行分析處理，并得出該秒的眨眼判定值bk;
[0020] 步驟30116、P-2次重復(fù)步驟30115，直至完成腦電信號(hào)獲取裝置連續(xù)?秒內(nèi)采集并 預(yù)處理后的腦電波信號(hào)的分析處理過程，并獲得各秒的眨眼判定值bk;
[0021] 步驟30117、眨眼判定值疊加:對(duì)步驟30116中所獲得的連續(xù)P秒內(nèi)各秒的眨眼判定 值bk進(jìn)行疊加，并獲得眨眼判定值之和bkZ;
[0022] 步驟30118、眨眼次數(shù)判斷閾值確定:根據(jù)步驟30117中所獲得的眨眼判定值之和 bkz，
，.計(jì)算得出眨眼次數(shù)判斷閾值n〇;
[0023] 其中，η為正整數(shù)且η 2 4;
[0024] 并且，nXQ = P，其中Q為正整數(shù)且Q = 2~10;
[0025]步驟3012、疲勞駕駛判斷前腦電波信號(hào)分析處理，過程如下：
[0026]步驟30121、判斷閾值確定后下一秒內(nèi)采集并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)分析處理:步 驟30118中所述眨眼次數(shù)判斷閾值no確定后，按照步驟30111至步驟30114中所述的方法，對(duì) 腦電信號(hào)獲取裝置下一秒內(nèi)采集并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)進(jìn)行分析處理，并得出該秒的眨 眼判定值bk;
[0027] 步驟30122、n-2次重復(fù)步驟30121，直至完成步驟30118中所述眨眼次數(shù)判斷閾值 no確定后腦電信號(hào)獲取裝置連續(xù)n-1秒內(nèi)采集并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)的分析處理過程， 并獲得各秒的眨眼判定值bk;
[0028] 步驟3013、疲勞駕駛判斷開始后腦電波信號(hào)分析處理:步驟3012中完成疲勞駕駛 判斷前腦電波信號(hào)分析處理后，所述眼電判定模塊按照采樣時(shí)間先后順序?qū)δX電信號(hào)獲取 裝置每秒內(nèi)采集并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)分別進(jìn)行分析處理，并根據(jù)分析處理結(jié)果對(duì)此時(shí) 駕駛員是否處于疲勞駕駛狀態(tài)進(jìn)行判斷；
[0029] 本步驟中，所述眼電判定模塊對(duì)腦電信號(hào)獲取裝置任一秒內(nèi)采集并預(yù)處理后的腦 電波信號(hào)進(jìn)行分析處理時(shí)，過程如下：
[0030] 步驟30131、腦電波信號(hào)分析處理：按照步驟30111至步驟30114中所述的方法，對(duì) 腦電信號(hào)獲取裝置此時(shí)采集并預(yù)處理后的腦電波信號(hào)進(jìn)行分析處理，并得出此時(shí)的眨眼判 定值bk;
[0031] 步驟3013 2、眨眼判定值疊加:將步驟30131中得出的眨眼判定值bk與前Q-1秒內(nèi)各 秒的眨眼判定值bk進(jìn)行疊加，并獲得此時(shí)的眨眼判定值之和bkz;
[0032] 所述眨眼判定值之和bkz為腦電信號(hào)獲取裝置連續(xù)Q秒內(nèi)各秒的眨眼判定值bk的 總和；
[0033] 步驟30133、疲勞駕駛判斷：根據(jù)步驟30133中得出的眨眼判定值之和bkz，并結(jié)合 步驟30118中所確定的眨眼次數(shù)判斷閾值no,對(duì)此時(shí)駕駛員是否處于疲勞駕駛狀態(tài)進(jìn)行判 斷：當(dāng)bkz>n〇時(shí)，說明此時(shí)駕駛員處于疲勞駕駛狀態(tài)，所述主控芯片控制報(bào)警提示單元進(jìn) 行報(bào)警提示;否則，說明此時(shí)駕駛員處于正常駕駛狀態(tài)；
[0034]步驟30134、返回步驟30131，對(duì)腦電信號(hào)獲取裝置下一秒內(nèi)采集并預(yù)處理后的腦 電波信號(hào)進(jìn)行分析處理。
[0035]上述一種疲勞駕駛腦電監(jiān)測(cè)方法，其特征是:步驟三中進(jìn)行腦電波信號(hào)分析處理 過程中，所述腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)終端的主控芯片還需調(diào)用導(dǎo)航模塊同步獲取駕駛員所駕駛車輛 的車輛基本信息，所述車輛基本信息包括車輛地理位置和車速。
[0036] 上述一種疲勞駕駛腦電監(jiān)測(cè)方法，其特征是:步驟一中所述腦電信號(hào)獲取裝置與 腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置之間以無線通信方式進(jìn)行通信；
[0037] 所述TGAM模塊包括對(duì)駕駛員的腦電波信號(hào)進(jìn)行提取的腦電信號(hào)提取裝置和對(duì)腦 電信號(hào)提取裝置所提取信號(hào)進(jìn)行采樣及預(yù)處理的腦電信號(hào)預(yù)處理裝置，所述腦電信號(hào)預(yù)處 理裝置與腦電信號(hào)提取裝置相接，所述腦電信號(hào)提取裝置包括對(duì)駕駛員額葉區(qū)的電位進(jìn)行 實(shí)時(shí)采樣的第一腦電電極以及對(duì)駕駛員的耳部電位進(jìn)行實(shí)時(shí)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(hào)預(yù)處理裝置相 接；
[0038] 所述腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置還包括分別與主控芯片相接的第二無線通信模塊和疲勞 臺(tái)階參數(shù)置零單元；
[0039] 所述腦電信號(hào)獲取裝置與第一無線通信模塊相接，所述腦電信號(hào)獲取裝置通過第 一無線通信模塊和第二無線通信模塊與主控芯片進(jìn)行通信。
[0040] 上述一種疲勞駕駛腦電監(jiān)測(cè)方法，其特征是:所述腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)終端為智能手機(jī)。
[0041] 上述一種疲勞駕駛腦電監(jiān)測(cè)方法，其特征是:步驟一中將腦電信號(hào)獲取裝置與腦 電信號(hào)監(jiān)測(cè)終端連接時(shí)，還需以無線通信方式將腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)終端的主控芯片與上位機(jī)連 接；
[0042]步驟3025中所述主控芯片控制報(bào)警提示單元進(jìn)行報(bào)警提示時(shí)，所述主控芯片同步 向上位機(jī)發(fā)送該駕駛員的疲勞駕駛報(bào)警信息。
[0043] 上述一種疲勞駕駛腦電監(jiān)測(cè)方法，其特征是:步驟一中所述腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)終端還 包括與主控芯片連接的參數(shù)輸入單元；
[0044] 步驟一中以無線通信方式將腦電信號(hào)監(jiān)測(cè)終端的主控芯片與上位機(jī)連接后，還需 通過參數(shù)輸入單元輸入駕駛員基本信息，所述主控芯片對(duì)所輸入的駕駛員基本信息進(jìn)行存 儲(chǔ)并將所述駕駛員基本信息同步傳送至上位機(jī)；
[0045] 所述駕駛員基本信息包括駕駛員的姓名和聯(lián)系方式。
[0046] 上述一種疲勞駕駛腦電監(jiān)測(cè)方法，其特征是:步驟30133中當(dāng)bkz>n〇時(shí)，所述眼電 判定模塊的疲勞駕駛判斷結(jié)果為此時(shí)駕駛員處于疲勞駕駛狀態(tài)，且主控芯片控制報(bào)警提示 單元進(jìn)行報(bào)警提示之前，所述主控芯片還需調(diào)用腦電判定模塊對(duì)所述眼電判定模