證卷交易人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】證卷交易人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明是申請?zhí)枮?01510179455.9、申請日為2015年4月16日、發(fā)明名稱為“證卷交易人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)”的專利的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電子檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種證卷交易人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]人員狀態(tài)的檢測是電子檢測中的一項重要分支。通過對人員狀態(tài)的檢測，能夠判斷待測人員當(dāng)前的狀態(tài)是清醒還是疲倦甚至是睡眠狀態(tài)，從而在疲倦或睡眠狀態(tài)下及時對相關(guān)管理部門進(jìn)行報警，避免從事危險行業(yè)的工作人員因為工作狀態(tài)而導(dǎo)致的事故發(fā)生。例如，對于駕駛車輛的駕駛員，對于盯看監(jiān)視器的監(jiān)控人員等，都有檢測人員狀態(tài)的必要。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的人員狀態(tài)檢測的技術(shù)方案，雖然都是采用了電子檢測的手段，替換了費(fèi)時費(fèi)力的人工檢測手段，但所使用的電子檢測手段比較單一，或者僅僅基于面部特征的識別，或者僅僅基于腦電波特征的識別等，單一的電子檢測手段必然會帶來檢測的誤差，容易造成誤報警或者沒有及時報警的情況發(fā)生，而這兩種情況都是相關(guān)管理部門不愿意看到的。
[0005]因此，需要一種新的人員狀態(tài)電子檢測方案，能夠替代原有的單一的電子檢測機(jī)制，通過結(jié)合兩種或兩種以上檢測原理的檢測結(jié)果綜合進(jìn)行人員狀態(tài)的判斷，減少判斷誤差，提尚檢測的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)，將基于眼瞼特征和基于腦電波特征檢測的兩種方式有機(jī)進(jìn)行結(jié)合，對人員狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷，更關(guān)鍵的是，依靠科學(xué)的試驗數(shù)據(jù)，提供了兩種方式結(jié)合的具體實(shí)施模式，從而避免對待測人員當(dāng)前狀態(tài)的誤判。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)包括腦電波傳感器、眼部圖像采集器、眼瞼開度識別器和主控制器，所述腦電波傳感器用于檢測被測人員的腦電波信號，所述眼部圖像采集器用于對被測人員的眼部進(jìn)行拍攝以獲得眼部圖像，所述眼瞼開度識別器用于對所述眼部圖像進(jìn)行圖像處理以獲得被測人員的眼瞼開度，所述主控制器與所述腦電波傳感器和所述眼瞼開度識別器分別連接，基于所述腦電波信號和所述眼瞼開度判斷被測人員的當(dāng)前狀態(tài)。
[0008]更具體地，在所述人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)中，還包括:供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓；靜態(tài)存儲器，用于預(yù)先存儲眼瞼開度閾值、眼瞼上限灰度閾值和眼瞼下限灰度閾值，所述眼瞼上限灰度閾值和所述眼瞼下限灰度閾值用于將圖像中的眼瞼和背景分離；所述腦電波傳感器包括:接地電極，放置于被測人員的頭前部中點(diǎn)，用于排除干擾；參考電極，作為被測人員身體相對零電位點(diǎn)的電極，采用雙耳垂接法放置于被測人員的耳垂上；作用電極，放置于被測人員的頭皮上；信號接收單元，與所述接地電極、所述參考電極和所述作用電極分別連接，將所述作用電極接收到的信號減去所述參考電極接收到的信號以作為腦電波信號輸出，所述腦電波信號的采樣頻率為256Hz ;單片機(jī)，與所述信號接收單元連接，從所述腦電波信號中解析出其中的α波、β波和Θ波，分別計算功率以獲得α波功率、β波功率和Θ波功率，將α波功率和Θ波功率相加后除以β波功率獲得的除值作為腦電波狀態(tài)檢測因子；所述眼部圖像采集器包括=CMOS傳感單元，對被測人員的眼部進(jìn)行拍攝以獲得眼部圖像，所述眼部圖像的分辨率為1920Χ 1080 ;輔助光源，為所述CMOS傳感單元的拍攝提供照明輔助光，所述照明輔助光的強(qiáng)度與所述輔助光源周圍環(huán)境的光線亮度成反比；所述眼瞼開度識別器包括:中值濾波單元，連接所述眼部圖像采集器，采用5X5像素濾波窗口對眼部圖像執(zhí)行中值濾波，以獲得濾波圖像；灰度化處理單元，與所述中值濾波單元連接，對所述濾波圖像執(zhí)行灰度化處理，以獲得灰度化圖像；眼瞼分割單元，與所述灰度化處理單元和所述靜態(tài)存儲器分別連接，將所述灰度化圖像中灰度值在所述眼瞼上限灰度閾值和所述眼瞼下限灰度閾值之間的像素識別并組成眼瞼圖案；開度檢測單元，與所述眼瞼分割單元連接，基于所述眼瞼圖案確定上下眼瞼中間的距離，并作為被測人員的眼瞼開度輸出；所述主控制器與所述靜態(tài)存儲器、所述腦電波傳感器和所述眼瞼開度識別器分別連接，當(dāng)腦電波狀態(tài)檢測因子大于等于1.5且眼瞼開度小于等于眼瞼開度閾值時，輸出睡眠狀態(tài)信號，當(dāng)腦電波狀態(tài)檢測因子在1.5和1.3之間且眼瞼開度小于等于眼瞼開度閾值時，輸出疲倦狀態(tài)信號，當(dāng)腦電波狀態(tài)檢測因子小于等于1.3或眼瞼開度大于眼瞼開度閾值時，輸出清醒狀態(tài)信號；液晶顯示屏，與所述主控制器連接，用于實(shí)時顯示與所述睡眠狀態(tài)信號、所述疲倦狀態(tài)信號或所述清醒狀態(tài)信號對應(yīng)的提醒文字；雙聲道揚(yáng)聲器，與所述主控制器連接，用于實(shí)時播放與所述睡眠狀態(tài)信號、所述疲倦狀態(tài)信號或所述清醒狀態(tài)信號對應(yīng)的語音播放文件；其中，所述中值濾波單元、所述灰度化處理單元、所述眼瞼分割單元和所述開度檢測單元分別采用FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)，所述分別采用的FPGA芯片均為XILINX公司的 XC3S1000FT256。
[0009]更具體地，在所述人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)中，還包括:無線收發(fā)器，與所述主控制器連接，用于無線發(fā)送所述睡眠狀態(tài)信號、所述疲倦狀態(tài)信號或所述清醒狀態(tài)信號。
[0010]更具體地，在所述人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)中，將所述眼部圖像采集器、所述眼瞼開度識別器和所述主控制器集成在一塊集成電路板上。
[0011]更具體地，在所述人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)中，所述單片機(jī)為AT89C51。
[0012]更具體地，在所述人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)中，所述主控制器為ARM系列的嵌入式處理器。
【附圖說明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0015]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)的腦電波傳感器的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將參照附圖對本發(fā)明的人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]在一些需要人為操控的高危行業(yè)，或者在一些需要重點(diǎn)監(jiān)視的全時段監(jiān)控行業(yè)，需要工作人員一直保持著高度的注意力集中，如果稍有走神，很容易造成不可想象的后果，例如，造成巨大的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，或者放過重要的犯罪嫌疑人等。這些行業(yè)比較常見，例如各種交通工具的駕駛員，或者各種監(jiān)控場所的監(jiān)控人員。
[0018]為了保障工作人員在上述行業(yè)的工作狀態(tài)，需要一種人員狀態(tài)電子檢測機(jī)制，在工作人員處于清醒時不進(jìn)行任何操作，在工作人員由于長時間作業(yè)而進(jìn)入疲憊或睡眠狀態(tài)時，及時將這些疲憊或睡眠狀態(tài)檢測出來，并報警或者上報給有關(guān)管理部門，以提醒這些工作人員，甚至另派其他工作人員進(jìn)行替換。
[0019]然而，現(xiàn)有技術(shù)中的人員狀態(tài)電子檢測機(jī)制的檢測機(jī)理過于單一，一般是基于單一模式進(jìn)行的，這不可避免帶來一些內(nèi)在的誤差，影響了檢測的效率。
[0020]為了克服上述不足，本發(fā)明搭建了一種人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)，采用腦電波特征檢測和眼瞼特征檢測相結(jié)合的機(jī)制進(jìn)行綜合檢測，替換原有的單一檢測機(jī)制，保證人員狀態(tài)電子檢測的準(zhǔn)確性。
[0021]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖，所述檢測系統(tǒng)包括腦電波傳感器1、眼部圖像采集器2、眼瞼開度識別器3和主控制器4，所述腦電波傳感器I用于檢測被測人員的腦電波信號，所述眼部圖像采集器2用于對被測人員的眼部進(jìn)行拍攝以獲得眼部圖像，所述眼瞼開度識別器3用于對所述眼部圖像進(jìn)行圖像處理以獲得被測人員的眼瞼開度，所述主控制器4與所述腦電波傳感器I和所述眼瞼開度識別器3分別連接，基于所述腦電波信號和所述眼瞼開度判斷被測人員的當(dāng)前狀態(tài)。
[0022]接著，繼續(xù)對本發(fā)明的人員狀態(tài)電子檢測系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0023]所述檢測系統(tǒng)還包括:供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓。
[0024]所述檢測系統(tǒng)還包括:靜態(tài)存儲器，用于預(yù)先存儲眼瞼開度閾值、眼瞼上限灰度閾值和眼瞼下限灰度閾值，所述眼瞼上限灰度閾值和所述眼瞼下限灰度閾值用于將圖像中的眼瞼和背景分離。
[0025]如圖2所示，所述腦電波傳感器I包括:接地電極11，放置于被測人員的頭前部中點(diǎn)，用于排除干擾；參考電極12，作為被測人員身體相對零電位點(diǎn)的電極，采用雙耳垂接法放置于被測人員的耳垂上；作用電極13，放置于被測人員的頭皮上；信號接收單元14，與所述接地電極11、所述參考電極12和所述作用電極13分別連接，將所述作用電極接收到的信號減去所述參考電極接收到的信號以作為腦電波信號輸出，所述腦電波信號的采樣頻率為256Hz ;單片機(jī)15，與所述信號接收單元14連接，從所述腦電波信號中解析出其中的α波、β波和Θ波，分別計算功率以獲得α波功率、β波功率和Θ波功率，將α波功率和Θ波功率相加后除以β波功率獲得的除值作為腦電波狀態(tài)檢測因子。
[0026]所述眼部圖像采集器2包括:CM0S傳感單元，對被測人員的眼部進(jìn)行拍攝以獲得眼部圖像，所述眼部圖像的分辨率為1920 X 1080 ;輔助光源，為所述CMOS傳感單元的拍攝提供照明輔助光，所述照明輔助光的強(qiáng)度與所述輔助光源周圍環(huán)境的光線亮度成反比。
[0027]所述眼瞼開度識別器3包括:中值濾波單元，連接所述眼部圖像采集器2，采用5X5像素濾波窗口對眼部圖像執(zhí)行中值濾波，以