CN105212924A - 一种基于脑电波疲劳驾驶检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种基于脑电波疲劳驾驶检测方法及其装置，涉及疲劳检测技术领域，其特征在于：包括以下步骤，脑电波采集：分别同时每各0.6～2秒内采集脑电波中的θ波、α波、β波，持续三秒以上；脑电波传输：将上述的脑电波中的θ波、α波、β波分别传输到电脑中；脑电波分析：通过P值以及驾驶的时间来分析，所述的P值＝(θ值+α值)/β值，所述的时间分别白天和夜间；包括脑电波采集模块、脑电波处理模块和判断预警模块，所述的脑电波采集模块将采集的脑电波通过蓝牙传送给脑电波处理模块，所述的脑电波处理模块将采集的信号传送给判断预警模块。本发明通过脑电波来判断驾驶员是否处于疲劳状态，检测方便，可靠性高，有利于降低安全事故。<!-- 2 -->

Description

一种基于脑电波疲劳驾驶检测方法及其装置

技术领域：

本发明涉及疲劳检测技术领域，具体是一种基于脑电波疲劳驾驶检测方法及其装置。

背景技术：

脑电波(Electroencephalogram,EEG)是大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反。脑电波来源于锥体细胞顶端树突的突触后电位。脑电波同步节律的形成还与皮层丘脑非特异性投射***的活动有关。脑电波是是一些自发的有节律的神经电活动，其频率变动范围在每秒1－30次之间的，可划分为四个波段，即δ(1－3Hz)、θ(4－7Hz)、α(8－13Hz)、β(14－30Hz)。除此之外，在觉醒并专注于某一事时，常可见一种频率较β波更高的γ波，其频率为30～80Hz，波幅范围不定；而在睡眠时还可出现另一些波形较为特殊的正常脑电波，如驼峰波、σ波、λ波、κ-复合波、μ波等。现有技术中还没有基于脑电波检测驾驶员是否处于疲劳状态的方法和装置，或者用于检测驾驶员是否处于疲劳状态的方法的可靠性较差。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种检测方便，可靠性高的基于脑电波疲劳驾驶检测方法及其装置。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种基于脑电波疲劳驾驶检测方法，其特征在于：包括以下步骤，

脑电波采集：分别同时每各0.6～2秒内采集脑电波中的θ波、α波、β波，持续三秒以上；

脑电波传输：将上述的脑电波中的θ波、α波、β波分别传输到电脑中；

脑电波分析：通过P值以及驾驶的时间来分析，所述的P值＝(θ值+α值)/β值，所述的时间分别白天和夜间；

疲劳判断：

白天：

当P<＝1.2时表示驾驶员处于清醒状态；

当1.2<P<＝1.5时表示驾驶员处于疲劳状态；

当P>1.5时表示驾驶员将进入睡眠状态；

夜间：

当P<＝1.05时表示驾驶员处于清醒状态；

当1.05<P<＝1.35时表示驾驶员处于疲劳状态；

当P>1.35时表示驾驶员将进入睡眠状态。

一种基于脑电波疲劳驾驶检测方法及其装置，包括脑电波采集模块、脑电波处理模块和判断预警模块，所述的脑电波采集模块将采集的脑电波通过蓝牙传送给脑电波处理模块，所述的脑电波处理模块将采集的信号传送给判断预警模块。

脑电波是一些自发的有节律的神经电活动，其频率变动范围在每秒1－30次之间的，可划分为四个波段，即δ(1－3Hz)、θ(4－7Hz)、α(8－13Hz)、β(14－30Hz)。

δ波频率为0.5～3Hz，幅度为20～200μV。当人在婴儿期或智力发育不成熟、成年人在极度疲劳和昏睡或麻醉状态下，可在颞叶和顶叶记录到这种波段。

θ波频率为4～7Hz，幅度为100～150μV。成年人在意愿受到挫折和抑郁时以及精神病患者这种波极为显著。但此波为少年(10－17岁)的脑电图中的主要成分。

α波频率为8～13Hz(平均数为10Hz)，幅度为20～100μV。它是正常人脑电波的基本节律，如果没有外加的刺激，其频率是相当恒定的。人在清醒、安静并闭眼时该节律最为明显，睁开眼睛(受到光刺激)或接受其它刺激时，α波即刻消失。

β波频率为14～30Hz，幅度为5～20μV。当精神紧张和情绪激动或亢奋时出现此波，当人从噩梦中惊醒时，原来的慢波节律可立即被该节律所替代。

脑电波采集模块可以采集脑波频谱，脑电信号质量，原始脑电波和三个eSense参数：专注度，放松度和眨眼侦测。

脑电波采集模块是实时捕获体验者的脑电波信号。我们使用的脑电波信号采集模块为ThinkGearAM模块或者TGAM模块，该模块将前额电极和耳垂处的电位作为参考来获得脑电波数据。在TG_BAND_9600波特率下，每0.6s脑电波采集模块采集到的信息会变化的概率最大，即0到0.6s之间脑电波采集模块采集到的信息是相同的，为避免其他因素干扰，我们每隔1s使用一次采集到的信息进行处理与判断体验者的疲劳程度。

脑电波处理模块是我们利用脑电波采集模块捕获用户的脑电波信号，接着进行处理，筛选出我们需要的脑波频谱、脑电信号质量、原始脑电波和eSense参数并通过采集模块内置的蓝牙装置将其传输至电脑中。在获取信号之后，我们通过串口通信技术将蓝牙收到的信号传给exe程序，该程序通过调用脑电波采集模块提供的函数库(数据流解析器API)和数据包来提取分析我们需要处理的信号。

判断预警模块：我们用到的脑电波为θ、α、β波，δ波因为多出现在婴儿期或智力发育不成熟时期，所以我们没有去使用。经过大量实验检测可知当人处于疲劳状态时α波会上升、β波会下降；当人从疲劳状态进入睡眠状态时θ波会增加，所以我们通过P＝(θ+α)/β公式来判断驾驶员的疲劳度。本款软件分为两种模式：白天模式和夜间模式。其中，白天模式对驾驶员的注意力水平要求较低，而夜间模式对驾驶员的要求较高。根据驾驶员在一段时间内(3秒)P值的变化来语音提醒司机集中精神。此外，软件还有预警功能，它根据司机的P值下降曲线进行预测，在司机的即将进入疲劳期之前提醒司机停车休息。

本发明的有益效果是：本发明通过脑电波来判断驾驶员是否处于疲劳状态，检测方便，可靠性高，有利于降低安全事故。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实例，进一步阐述本发明。

一种基于脑电波疲劳驾驶检测方法及其装置，包括以下步骤，

脑电波采集：分别同时每各1秒内采集脑电波中的θ波、α波、β波，持续三秒以上；

脑电波传输：将上述的脑电波中的θ波、α波、β波分别传输到电脑中；

脑电波分析：通过P值以及驾驶的时间来分析，所述的P值＝(θ值+α值)/β值，所述的时间分别白天和夜间；

疲劳判断：

白天：

当P<＝1.2时表示驾驶员处于清醒状态；

当1.2<P<＝1.5时表示驾驶员处于疲劳状态；

当P>1.5时表示驾驶员将进入睡眠状态；

夜间：

当P<＝1.05时表示驾驶员处于清醒状态；

当1.05<P<＝1.35时表示驾驶员处于疲劳状态；

当P>1.35时表示驾驶员将进入睡眠状态。

一种基于脑电波疲劳驾驶检测方法及其装置，包括脑电波采集模块、脑电波处理模块和判断预警模块，脑电波采集模块将采集的脑电波通过蓝牙传送给脑电波处理模块，脑电波处理模块将采集的信号传送给判断预警模块。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种基于脑电波疲劳驾驶检测方法，其特征在于：包括以下步骤，

脑电波采集：分别同时每各0.6～2秒内采集脑电波中的θ波、α波、β波，持续三秒以上；

脑电波传输：将上述的脑电波中的θ波、α波、β波分别传输到电脑中；

脑电波分析：通过P值以及驾驶的时间来分析，所述的P值＝(θ值+α值)/β值，所述的时间分别白天和夜间；

疲劳判断：

白天：

当P<＝1.2时表示驾驶员处于清醒状态；

当1.2<P<＝1.5时表示驾驶员处于疲劳状态；

当P>1.5时表示驾驶员将进入睡眠状态；

夜间：

当P<＝1.05时表示驾驶员处于清醒状态；

当1.05<P<＝1.35时表示驾驶员处于疲劳状态；

当P>1.35时表示驾驶员将进入睡眠状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于脑电波疲劳驾驶检测装置，其特征在于：包括脑电波采集模块、脑电波处理模块和判断预警模块，所述的脑电波采集模块将采集的脑电波通过蓝牙传送给脑电波处理模块，所述的脑电波处理模块将采集的信号传送给判断预警模块。