[发明专利]基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置

权利要求书

1.一种基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置，其特征在于，包括：穿戴设备本体、眼电信号采样模块、眼电信号检测模块、头部姿态信号采样模块、头部姿态信号检测模块、促醒模块、中央控制模块、传输模块以及软件客户端；

所述眼电信号检测模块用于将所述眼电信号采样模块采集的眼电信号进行预处理后传输至所述中央控制模块；

所述头部姿态信号检测模块用于将所述头部姿态信号采样模块采集的头部姿态信号进行预处理后传输至所述中央控制模块；

所述中央控制模块将接收的眼电信号和头部姿态信号通过所述传输模块传输至所述软件客户端，所述软件客户端融合采集到的眼电信号和头部姿态信号，在进行分析处理后得出疲劳评定结果；当判定处于疲劳状态时，通过所述促醒模块进行促醒干预。

2.根据权利要求1所述的基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置，其特征在于，所述穿戴设备本体为眼镜，所述眼电信号采样模块包括设置在所述眼镜鼻梁处的第一电极和分别设置在所述眼镜鼻梁两侧的第二电极和第三电极。

3.根据权利要求2所述的基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置，其特征在于，所述眼电信号检测模块包括：阻抗匹配单元、前置差分放大器、滤波器、放大电路、电平转换单元、A/D转换器。

4.根据权利要求1所述的基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置，其特征在于，所述中央控制模块接收所述所述眼电信号检测模块传输的眼电信号后，进行信号优化处理，输出水平方向和竖直方向的眼电电压信号，作为所述软件客户端的信号输入，其具体处理方法为：以所述第一电极作为参考电极，获取所述第二电极和第三电极处测量的电压值，分别记为V_L和V_R，则水平方向和竖直方向的眼电电压值计算公式如下：

V_h＝V_L-V_R； (1)

V_v＝V_c-(V_L+V_R)/2； (2)

其中：V_c为第一电极所测得的电压值，V_L和V_R分别表示为第二电极和第三电极所测得的电压值，V_h代表水平方向EOG的电压值，V_v表示竖直方向EOG的电压值；

然后将水平方向的眼电电压值V_L和竖直方向的眼电电压值V_R作为眼电信号的优化处理结果，传输至所述软件客户端。

5.根据权利要求1所述的基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置，其特征在于，所述头部姿态信号采样模块包括九轴传感器，用于采集人头部姿态的加速度、角速度、磁场以及横滚角、俯仰角和航向角。

6.根据权利要求4所述的基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置，其特征在于，所述促醒模块设置在所述穿戴设备本体上，其包括蓝光促醒刺激单元、振动刺激单元及声音刺激单元。

7.根据权利要求6所述的基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置，其特征在于，所述软件客户端的处理方法为：首先对接受的头部姿态信号进行分析，判断头部姿态角是否处于正常角度范围，以及是否长时间处于角度不变的状态，当满足头部姿态角处于正常角度范围且并非长时间角度不变时，则判定头部姿态角处于正常状态，继续进行头动信号分析；反之，则判定头部姿态角处于非正常状态，然后进行眼电信号分析，判断是否处于疲劳状态；当判定处于疲劳状态时，控制所述蓝光促醒刺激单元、振动刺激单元及声音刺激单元进行促醒干预。

8.根据权利要求7所述的基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置，其特征在于，所述软件客户端利用四元数法融合卡尔曼滤波的方法对头部姿态信号进行分析，获取得到头部姿态角。