[发明专利]可穿戴式疲劳检测及干预系统

权利要求书

1.一种可穿戴式疲劳检测及干预系统，其特征在于，包括：

穿戴装置本体，其用于佩戴到眼部；

图像采集模块，其设置于所述穿戴装置本体上，用于采集佩戴者的眼动数据；

红外照明光源，用于为所述图像采集模块提供照明；

头动数据采集模块，其设置于所述穿戴装置本体上，用于采集佩戴者的头动数据；

促醒模块，其设置于所述穿戴装置本体上，包括光刺激单元、声音刺激单元和振动刺激单元；

核心处理模块，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控制模块；

其中，所述核心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，所述控制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；

所述眼动数据分析模块采用基于加和梯度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)接受所述图像采集模块采集的眼动图像；

2)针对图像中每个像素点进行纵向加和计算：针对图像中的像素点，计算该像素点上方m个像素点灰度值sum₁和下方m个像素点的灰度值sum₂，该像素点的纵向加和值T＝sum₁-sum₂；

3)根据经验阈值设置梯度动态范围t；

4)比较提取纵向加和值大于梯度动态范围t的像素点：即当像素点的纵向加和值TT＞t时，保留该像素点，否则舍弃；

5)计算所有保留的像素点的纵向质心，根据其纵向质心的位置判断眨眼状态，并绘制曲线。

2.根据权利要求1所述的可穿戴式疲劳检测及干预系统，其特征在于，所述图像采集模块包括摄像头，用于实时采集佩戴者的眼部图像，并传输至所述眼动数据分析模块。

3.根据权利要求2所述的可穿戴式疲劳检测及干预系统，其特征在于，所述头动数据采集模块包括陀螺仪、加速度传感器和与所述核心处理模块通信连接的姿态传感芯片，所述姿态传感芯片采用卡尔曼滤波算法将陀螺仪和加速度传感器采集的数据进行姿态融合，从而测得佩戴者的头动数据，并传输至所述头动数据分析模块。

4.根据权利要求3所述的可穿戴式疲劳检测及干预系统，其特征在于，所述穿戴装置本体为眼镜，其包括镜片支架及连接在所述镜片支架两侧的左、右支腿。

5.根据权利要求4所述的可穿戴式疲劳检测及干预系统，其特征在于，还包括设置在所述眼镜的支腿上的电源模块。

6.根据权利要求4所述的可穿戴式疲劳检测及干预系统，其特征在于，所述光刺激单元包括分别设置在所述眼镜的左、右支腿上的两组蓝光光源，用于发出蓝光以刺激眼部；其中，一组蓝光光源与所述红外照明光源集成设置在设有所述摄像头的眼镜支腿上。

7.根据权利要求4所述的可穿戴式疲劳检测及干预系统，其特征在于，所述声音刺激单元包括设置在所述眼镜的支腿上的蜂鸣器，用于提供不同频率和响度的声音刺激；

所述振动刺激单元包括设置在所述眼镜的支腿上的振动马达，用于提供特定序列的振动。

8.根据权利要求4所述的可穿戴式疲劳检测及干预系统，其特征在于，所述核心处理模块为内嵌有所述眼动数据分析模块、头动数据分析模块、疲劳程度分析模块及控制模块的基于安卓系统的平板电脑，所述平板电脑与所述图像采集模块、头动数据采集模块、促醒模块、红外照明光源通过有线或无线方式建立通信连接。

9.根据权利要求8所述的可穿戴式疲劳检测及干预系统，其特征在于，所述眼镜的支腿上还设置有USB接口，以与所述平板电脑有线连接。