[发明专利]一种基于脑电图的驶疲劳检测与缓解方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于脑电图的驶疲劳检测与缓解系统及方法，通过采集驾驶员脑电信号，并计算出脑电信号中AF4导联θ波的(4~8Hz)频段信号的样本熵，将样本熵作为驾驶员的疲劳特征值，可准确的反映出驾驶员的疲劳程度，进而根据驾驶员的疲劳程度，采取相应音乐或电刺激的方式有针对性的缓解驾驶员疲劳。

技术领域

本发明属于驾驶疲劳监测技术领域，涉及一种基于脑电图的驶疲劳检测与缓解系统及方法。

背景技术

据统计数据显示，因驾驶疲劳造成的交通事故占事故总量的三分之一左右。电机车驾驶人疲劳时，会出现视线模糊、腰酸背痛、动作呆板、手脚发胀或精力不集中、反应迟钝、思考不周全、精神涣散、焦虑、急躁等现象，其生理和心理机能大大降低，如果仍勉强驾驶操作，有可能导致重特大事故发生；驾驶疲劳对驾驶人的影响是综合性的，所带来的危害具有社会性，因驾驶疲劳造成的事故会伤及他人及家庭，并影响到社会多个方面，事故性质越严重，影响越大。

20世纪60年代，开始出现电刺激疗法，它利用低频脉冲电刺激模仿针刺方式对人体进行治疗，由于电刺激疗法副作用小等优势，近来开始被应用于人类生理心理疲劳的治疗。电刺激劳宫穴可以使人醒神，改善精神疲劳，提高驾驶员的警惕性，提高驾驶安全性。

虽然缓解人类精神疲劳的传统方法有很多，比如降低工作强度，短暂休息，喝含咖啡因的饮料，服用特殊的药物。近年来，电刺激作为一种缓解人体疲劳的新方法得到了广泛的研究。有研究表明，适量的认知任务比少量的认知任务更有利于缓解精神疲劳。但是以上缓解驾驶疲劳的方法成本较高，效率低，可靠性低，对人体有一定程度的危害，无法满足用户的实际需求，因此驾驶疲劳的检测和缓解设备有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术存在的问题，提供一种基于脑电图的驶疲劳检测与缓解系统及方法。

为此，本发明采取如下技术方案：

一种基于脑电图的驶疲劳检测与缓解系统，包括：

脑电信号采集终端，所述脑电信号采集终端用于采集驾驶员的脑电信号；

上位机，所述上位机与脑电信号采集终端信号连接，上位机用于分析脑电信号并计算出疲劳值特征值；

智能手机终端，所述智能手机终端与上位机信号连接，智能手机终端可根据疲劳值判断驾驶员的驾驶状态，然后发出相应指令；

穴位电刺激仪，所述穴位电刺激仪与智能手机终端信号连接，穴位电刺激仪用于刺激人体穴位缓解疲劳。

进一步地，所述脑电信号采集终端为TGAM脑电采集传感器。

进一步地，所述上位机为PC机。

进一步地，所述智能手机终端设有疲劳状态判断模块、主控模块、音乐模块和报警模块。

进一步地，所述穴位电刺激仪为多功能电刺激仪。

本发明还提供了一种基于脑电图的驶疲劳检测与缓解方法，采用上述基于脑电图的驶疲劳检测与缓解系统，包括以下步骤：

（1）通过脑电信号采集终端采集驾驶员在清醒时和驾驶时的脑电信号，并将脑电信号传输至上位机；

（2）上位机分别对清醒时和驾驶时的脑电信号钟的进行预处理，提脑电信号中AF4导联θ波的(4~8Hz)频段信号，计算(4~8Hz)频段信号的样本熵SE，具体地：

将长度为N的脑电信号记为x（1），x（2），…x（N），定义m维向量：

X_m（i）={ X_m（i），X_m（i+1）}，1≤i≤N-m+1

对任意两个m维向量进行计算：

d[X_m（i），X_m（j）]=max[X_m（i+k）- X_m（j+k）]，0≤k≤m-1，i≠j，i≤N-m，j≤N-m