[发明专利]一种基于眨眼频率识别的疲劳驾驶脑电监测方法

摘要

本发明公开了一种基于眨眼频率识别的疲劳驾驶脑电监测方法，包括步骤：一、脑电波信号采集：对驾驶员脑电波信号进行采集及预处理，并将脑电波信号同步传送至脑电信号监测装置；二、脑电波信号分析处理：按照预先设定的分析处理频率且按照时间先后顺序，对各分析处理周期内接收到的脑电波信号进行分析处理，过程如下：前n个分析处理周期内所接收脑电波信号分析处理、眨眼判断阈值确定、前n个分析处理周期内驾驶员眨眼次数统计、第n+1个分析处理周期内所接收脑电波信号分析处理和下一个分析处理周期内所接收脑电波信号分析处理。本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能简便、快速对驾驶员的疲劳驾驶状态进行准确监测。

主权项

1.一种基于眨眼频率识别的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、脑电波信号采集：采用脑电信号获取装置(1)且按照预先设定的采样频率对驾驶员的脑电波信号进行采集及预处理，并将预处理后的脑电波信号同步传送至脑电信号监测装置(2)；所述脑电信号获取装置(1)输出的脑电波信号均为经快速傅里叶变换后的频域信号；本步骤中，所述脑电波信号中包含原始脑电波信号，且所述原始脑电波信号的采样频率为512Hz；所述脑电信号获取装置(1)与脑电信号监测装置(2)之间以无线通信方式进行通信；所述脑电信号获取装置(1)为TGAM模块，所述TGAM模块包括对驾驶员的脑电波信号进行提取的脑电信号提取装置(1‑1)和对脑电信号提取装置(1‑1)所提取信号进行采样及预处理的脑电信号预处理装置(1‑2)，所述脑电信号预处理装置(1‑2)与脑电信号提取装置(1‑1)相接，所述脑电信号提取装置(1‑1)包括对驾驶员额叶区的电位进行实时采样的第一脑电电极(1‑11)以及对驾驶员的耳部电位进行实时采样的第二脑电电极(1‑12)和第三脑电电极(1‑13)，所述第一脑电电极(1‑11)、第二脑电电极(1‑12)和第三脑电电极(1‑13)均与脑电信号预处理装置(1‑2)相接；所述脑电信号监测装置(2)包括主控芯片(2‑1)以及分别与主控芯片(2‑1)相接的第二无线通信模块(2‑2)和报警提示单元(2‑5)，所述报警提示单元(2‑5)由主控芯片(2‑1)进行控制且其与主控芯片(2‑1)相接；所述脑电信号预处理装置(1‑2)与第一无线通信模块(3)相接，所述脑电信号预处理装置(1‑2)通过第一无线通信模块(3)和第二无线通信模块(2‑2)与主控芯片(2‑1)进行通信；步骤二、脑电波信号分析处理：所述主控芯片(2‑1)按照预先设定的分析处理频率f，且按照时间先后顺序，对各分析处理周期内接收到的所述脑电波信号分别进行分析处理；其中，分析处理周期为6s，对各分析处理周期内接收到的所述脑电波信号分别进行分析处理时，过程如下：步骤201、第一个分析处理周期内所接收脑电波信号分析处理，包括以下步骤：步骤2011、脑电波信号同步存储：对该分析处理周期内接收到的脑电信号获取装置(1)采集并预处理后的脑电波信号进行同步存储，所存储的脑电波信号为当前待处理脑电波信号；步骤2012、原始脑电波信号提取及信号值最大值记录：从步骤2011中所述当前待处理脑电波信号中提取出原始脑电波信号，并对所提取原始脑电波信号的信号值最大值进行记录；本步骤中，所提取的原始脑电波信号为该分析处理周期的原始脑电波信号，所记录的信号值最大值为该分析处理周期的脑电波信号值最大值；步骤202、下一个分析处理周期内所接收脑电波信号分析处理：按照步骤2011至步骤2012中所述的方法，对下一个分析处理周期内所接收脑电波信号进行分析处理，并获得该分析处理周期的脑电波信号值最大值；步骤203、n‑2次重复步骤202，直至完成前n个分析处理周期内所接收脑电波信号的分析处理过程，获得前n个分析处理周期的脑电波信号值最大值；其中，n为正整数且n≥9；步骤203中所述的n＝9～15；步骤204、眨眼判断阈值确定：根据公式Z_JZ＝Z₀+Z_f  (1‑1)，计算得出驾驶员的眨眼判断阈值Z_JZ；公式(1‑1)中，Z₀为步骤203中所获得前n个分析处理周期的脑电波信号值最大值的平均值，Z_f为眨眼判断阈值Z_JZ的基础值且Z_f＝140～160；步骤205、前n个分析处理周期内驾驶员眨眼次数统计：对前n个分析处理周期内驾驶员的眨眼次数分别进行统计，且前n个分析处理周期内驾驶员眨眼次数的统计方法均相同；对前n个分析处理周期中任一个分析处理周期内驾驶员的眨眼次数进行统计时，均根据该分析处理周期的原始脑电波信号的信号值变化情况，调用眨眼次数统计模块且结合步骤204中计算得出的眨眼判断阈值Z_JZ，对该分析处理周期内驾驶员的眨眼次数进行统计；并且，对该分析处理周期内驾驶员的眨眼次数进行统计时，当所提取原始脑电波信号的信号值大于Z_JZ且持续时间大于t₀时，说明驾驶员眨眼一次；其中，t₀＝0.3s～0.4s；步骤206、第n+1个分析处理周期内所接收脑电波信号分析处理：对第n+1个分析处理周期内所接收的脑电波信号分析处理，包括以下步骤：步骤2061、脑电波信号同步存储：对该分析处理周期内接收到的脑电信号获取装置(1)采集并预处理后的脑电波信号进行同步存储，所存储的脑电波信号为当前待处理脑电波信号；步骤2062、原始脑电波信号提取：从步骤2061中所述当前待处理脑电波信号中提取出原始脑电波信号，所提取的原始脑电波信号为该分析处理周期的原始脑电波信号；步骤2063、眨眼次数统计：按照步骤205中所述的眨眼次数统计方法，对该分析处理周期内驾驶员的眨眼次数进行统计；步骤2064、眨眼频率确定：对此时驾驶员的眨眼频率P进行确定；其中，眨眼频率P为驾驶员在一分钟内的眨眼次数且其为步骤2063中统计出的该分析处理周期内驾驶员的眨眼次数与该分析处理周期之前的9个分析处理周期内驾驶员的眨眼次数总和；步骤2065、疲劳驾驶判断：调用阈值比较模块，对步骤2064中所述的眨眼频率P与P₀进行差值比较：当眨眼频率P大于P₀时，说明此时驾驶员处于疲劳驾驶状态，所述主控芯片(2‑1)控制报警提示单元(2‑5)进行报警提示；否则，说明此时驾驶员处于正常驾驶状态；其中，P₀为预先设定的眨眼疲劳判断阈值且P₀＝25～30；步骤207、下一个分析处理周期内所接收脑电波信号分析处理：返回步骤2061，对下一个分析处理周期内所接收的脑电波信号进行分析处理；步骤一中所述脑电信号监测装置(2)还包括与主控芯片(2‑1)相接的第三无线通信模块(2‑3)；所述主控芯片(2‑1)通过第三无线通信模块(2‑3)与上位机(4)进行通信。