[发明专利]一种融合肌电和心电信号的疲劳监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种融合肌电和心电信号的疲劳监测系统及方法，包括表面肌电信号电极模块、表面肌电信号采集转换模块、表面肌电信号数据处理模块、心电信号采集转换模块、心电信号数据处理模块和非线性支持向量机算法数据融合模块；首先采集驾驶员表面肌电信号，再进行信号放大、滤波和A/D转换，然后进行分析得到驾驶员表面肌电信号的特征参数；接下来采集驾驶员的心电信号，并进行放大、滤波和A/D转换，然后进行分析得到驾驶员心电信号的特征参数；将驾驶员的表面肌电信号特征参数和心电信号特征参数进行特征层融合，融合成疲劳特征向量，通过判断特征向量是否符合疲劳特征判断驾驶员疲劳情况。本发明减降低了驾驶员疲劳驾驶的风险。

技术领域

本发明属于生物医电技术领域，具体涉及一种疲劳监测系统及方法。

背景技术

随着经济发展和人民生活质量提高，交通运输行业发展蓬勃发展。许多新人投入到交通行业中，但生活作息不规律，当长时间的行车时驾驶员有时不可避免的会发生困顿，一时的疏忽就可能导致交通事故的发生。针对当前交通事故进行分析表明，75％的交通事故归咎于人为原因，而其中由于疲劳驾驶所引起的交通事故又占21％。疲劳驾驶的危害显而易见，如何预防疲劳驾驶的重要性不言而喻。因此采用肌电或心电信号的疲劳监测系统越来越受到重视。发明专利201610264968.4公开了一种基于视频智能算法的疲劳检测系统及方法，该系统检测包括判断工作人员是否在岗、判断工作人员的眼睛和嘴巴的开合度，但融合方法采用了简单的加权平均计算，在环境及人的行为多变的交通行车领域时，难以准确地进行高精度的检测。发明专利201521125712.2公开了一种基于表面肌电技术的驾驶员疲劳检测系统，疲劳检测终端设备设计为可穿戴头环，可穿戴头环上包括启动/关闭按钮、表面肌电检测电极、数据处理与控制器、振动电机和无线发射装置，但单一的生物电信号显然无法满足易变的疲劳信息高精度、无误差检测的要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种融合肌电和心电信号的疲劳监测系统及方法，包括表面肌电信号电极模块、表面肌电信号采集转换模块、表面肌电信号数据处理模块、心电信号采集转换模块、心电信号数据处理模块和非线性支持向量机算法数据融合模块；首先采集驾驶员表面肌电信号，再进行信号放大、滤波和A/D转换，然后进行分析得到驾驶员表面肌电信号的特征参数；接下来采集驾驶员的心电信号，并进行放大、滤波和A/D转换，然后进行分析得到驾驶员心电信号的特征参数；将驾驶员的表面肌电信号特征参数和心电信号特征参数进行特征层融合，融合成疲劳特征向量，通过判断特征向量是否符合疲劳特征判断驾驶员疲劳情况。本发明减降低了驾驶员疲劳驾驶的风险。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种融合肌电和心电信号的疲劳监测系统包括表面肌电信号电极模块、表面肌电信号采集转换模块、表面肌电信号数据处理模块、心电信号采集转换模块、心电信号数据处理模块和非线性支持向量机算法数据融合模块；

所述表面肌电信号电极模块采集驾驶员表面肌电信号，将采集的驾驶员表面肌电信号送入表面肌电信号采集转换模块；所述表面肌电信号采集转换模块对驾驶员表面肌电信号进行信号放大、滤波和A/D转换，将输出信号送入表面肌电信号数据处理模块；所述表面肌电信号数据处理模块对输入数据进行时域分析和频域分析，得到驾驶员表面肌电信号的特征参数；

所述心电信号采集转换模块采集驾驶员的心电信号，并进行放大、滤波和A/D转换，将输出信号送入心电信号数据处理模块；所述心电信号数据处理模块对输入数据进行时域分析和频域分析，得到驾驶员心电信号的特征参数；

将驾驶员的表面肌电信号特征参数和心电信号特征参数一起送入非线性支持向量机算法数据融合模块；所述非线性支持向量机算法数据融合模块将驾驶员的表面肌电信号特征参数和心电信号特征参数进行特征层融合，融合成疲劳特征向量，通过判断特征向量是否符合疲劳特征判断驾驶员疲劳情况。