[发明专利]基于眼动及头动参数监测的疲劳检测及促醒系统

说明书

本发明公开了一种基于眼动及头动参数监测的疲劳检测及促醒系统，包括：眼镜本体；图像采集模块；头动数据采集模块，用于采集佩戴者的头动数据；促醒模块，包括光刺激单元、声音刺激单元和振动刺激单元；电源模块；后台处理模块，其包括眼动数据分析模块、头动数据分析模块、疲劳程度分析模块及主控模块。本发明的基于眼动及头动参数监测的疲劳检测及促醒系统，通过眼动及头动数据融合评定，能自动判定人体疲劳程度，并依据人体疲劳等级进行预警，并施以声、光、振动相结合的促醒刺激，促使人体疲劳程度降低，使人体警觉度及作业能力提升；本发明采用基于MRCNN的人眼眨眼分析算法进行数据分析，能提高眨眼状态判断的准确性和效率。

技术领域

本发明涉及疲劳检测与觉醒刺激技术领域，特别涉及一种基于眼动及头动参数监测的疲劳检测及促醒系统。

背景技术

随机社会的发展，当前工作的自动化水平在提高，各类工作岗位要求工作人员如飞行员，保持高度的机敏度及充沛的精力和注意力，确保高端设备操作无失误及相关作业的顺利实施，但是持续性、高强度、非时间定式的作业影响工作人员的判断、决策和作战执行能力。因此，准确评价持续作业条件下，时间生物节律及其功能状态对相关作业能力的影响，并给予科学的干预，以提升相关人员作业效能。

目前，国内外针对疲劳检测的手段主要分为主观检测和客观检测两种，其中客观检测主要包括行为特征检测(如眨眼，头部动作，嘴部动作等)和生理特征检测(如脑电，眼电，肌电等)；主观检测主要包括评价性检测和生理反应检测。促醒方法主要包括物理调节，化学调节和生物调节。相关研究表明，80％的PRECLOS与人的疲劳程度相关性较大，特定波长的光刺激，特定频率和响度的声音刺激和振动刺激对觉醒度的提高具有较好的作用。

目前，市售的相关设备主要集中在驾驶疲劳检测装置的研发上，还没有用于个人作业能力提升等相关领域课题的研究。更没有针对以上需求的、集合觉醒状态评估、预警和刺激于一体的便携式装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于眼动及头动参数监测的疲劳检测及促醒系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于眼动及头动参数监测的疲劳检测及促醒系统，包括：

眼镜本体，其用于佩戴到眼部；

图像采集模块，其设置于所述眼镜本体上，用于采集佩戴者的眼动数据；

头动数据采集模块，其设置于所述眼镜本体上，用于采集佩戴者的头动数据；

促醒模块，其设置于所述眼镜本体上，包括光刺激单元、声音刺激单元和振动刺激单元；

电源模块，其设置于所述眼镜本体上，用于为上述各模块供电；

后台处理模块，其包括眼动数据分析模块、头动数据分析模块、疲劳程度分析模块及主控模块；

其中，所述后台处理模块与上述各模块均通信连接，所述疲劳程度分析模块融合所述眼动数据分析模块和头动数据分析模块的分析结果，判定人体疲劳程度，所述主控模块再根据判定结果向所述促醒模块发送光刺激和/或声刺激和/或振动刺激的信号，通过所述促醒模块对人体进行促醒。

优选的是，所述眼动数据分析模块采用基于MRCNN的人眼眨眼分析算法进行数据分析，以判断眨眼状态，具体包括以下步骤：

1)将所述图像采集模块采集的眼动图像输入到MRCNN网络；

2)MRCNN网络对图像进行区域提取后送入Resnet101分类网络，对区域进行分类，检测是否为眼部区域；

3)对眼部区域进行MASK预测，即对每一个像素点进行0-1分类得到各个像素点的二分类概率分布图；