基于面部特征识别的动态人机接口系统技术方案

本实用新型专利技术属于仪控系统的人机接口技术领域，涉及一种基于面部特征识别的动态人机接口系统，静态人机接口系统、摄像头、报警器、控制开关分别和所述操作人员工作状态检测模块连接；摄像头获取仪控系统操作区域内的实时动态图像，并将获取的图像传输至操作人员工作状态检测模块；操作人员工作状态检测模块对图像进行检测和判断，如判断为操作人员工作状态不良，则向静态人机接口系统发送降低操作人员操作可信度信号，同时向报警器发送报警信号；控制开关由操作人员控制，决定是否允许发送降低操作人员操作可信度信号和报警信号。本实用新型专利技术采用图像识别的方法动态检测操作员的实时工作状态，具有不易被被测个体察觉及方便实施等优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于火电等行业仪控系统的人机接口
，具体涉及一种基于面 部特征识别的动态人机接口系统。 基于面部特征识别的动态人机接口系统
技术介绍
火电等行业的仪控系统要求具备很高的可靠性，人机接口部分是其中最薄弱的 一个环节。火电机组运行过程中的一个小的故障，如果由于人因失效(主要由操作员工作状 态差导致）而进行误操作，则可能对火电机组的安全运行造成大的影响。根据统计，人因失 效所引发的各种事故和安全事件，占到事故和安全事件总数的50%以上。 火电厂的仪控系统中，采用各种各样的内建测试（Built-in-Test)来对自身的运 行状态进行监测，从而在系统出现故障的情况下及时地采取相应措施，避免对火电厂的安 全运行造成影响。而作为仪控系统操作核心的操作员，却没有相应的措施来对其工作状态 进行实时监测，不能在其状态出现异常时及时发现，从而成为火电事故的一种隐患。 为了提高火电仪控系统人机接口部分的可靠性，人们已有通过多种途径对人机接 口部分的人因可靠性因素进行分析及改进。但是已有的人因可靠性分析主要通过统计学或 建立数学模型的方法，基于操作员整体平均特征的统计数据进行设计，它忽略了不同操作 员个体之间的差异及操作员在不同时间所出现的动态的特征。因此，现有的人机接口系统 只是一种具有固定模式的系统，无法实现类似于仪控系统的内建自测的功能。不能在操作 员所处的环境或自身的状态发生变化时，对其进行实时的检测。比如操纵员在上夜班的时 候容易犯困，导致思维能力下降、反应迟钝、漏看错看信息的情况增多，此时的操作具有极 低的可信度。如果不能及时发现制止，则可能对火电的安全运行造成大的影响。但是现有 的人机接口系统并没有对这一关键的方面予以考虑。 已有的人机接口系统只能考虑到操作员静态的整体特征和状态，无法考虑到操作 员在不同时候会有不同特征及状态的动态因素，因此已有的人机接口系统为静态人机接口 系统。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种可动态地检测操作人员的实时工作状 态，避免操作员由于工作状态不佳而误操作所引发事故的基于面部特征识别的动态人机接 口系统及其人机通讯方法。 为到达上述目的，本技术采用的技术方案是：一种基于面部特征识别的动态 人机接口系统，包括静态人机接口系统，其特征在于：还包括摄像头、报警器、控制开关和操 作人员工作状态检测模块，所述静态人机接口系统、摄像头、报警器、控制开关分别和所述 操作人员工作状态检测模块连接；所述摄像头获取仪控系统操作区域内的实时动态图像， 并将获取的图像传输至所述操作人员工作状态检测模块；所述操作人员工作状态检测模块 对图像进行检测和判断，如判断为操作人员工作状态不良，则向所述静态人机接口系统发 送降低操作人员操作可信度信号，同时向所述报警器发送报警信号；所述控制开关由操作 人员控制，决定是否允许所述操作人员工作状态检测模块发送降低操作人员操作可信度信 号和报警信号。 上述基于面部特征识别的动态人机接口系统的人机通讯方法，其特征在于：包括 以下步骤， (1)摄像头获取仪控系统操作区域内的实时动态图像，并将获取的图像传输至操 作人员工作状态检测模块； (2)操作人员工作状态检测模块连续检测步骤（1)所发送过来的图像中是否包含 人脸，如检测到人脸，则转步骤（3)，未检测到人脸，则重复本步骤； (3)操作人员工作状态检测模块连续检测步骤（2)中检测到的人脸区域是否有处 于睁开状态的人眼，如检测到睁开状态的人眼，则将操作无效计时清零，转步骤（2)，如未检 测到睁开状态的人眼，则操作人员工作状态检测模块开始操作无效计时，并转步骤（4); (4)如操作无效计时超过设定时间阈值，转步骤（5)，如操作无效计时未超过设定 时间阈值，则转步骤（3); (5)操作人员工作状态检测模块检测控制开关的状态，如控制开关禁止报警，则将 操作无效计时清零，转步骤（2)，如控制开关允许报警，则操作人员工作状态检测模块向静 态人机接口系统发送降低操作人员操作可信度信号，同时向报警器发送报警信号，报警器 发出声光报警。 本技术的积极效果是：采用图像识别的方法动态检测识别仪控系统操作人员 的实时工作状态，具有不易被被测个体察觉及方便实施等优点，避免采用脑电、心电等的接 触式测量方式令人反感的不足，且不会受到监测仪器的限制，适用于火电、化工、航空航天 等高可靠性领域的仪控系统中，具有良好的应用前景。 【附图说明】 图1是基于面部特征识别的动态人机接口系统结构示意图； 图2是本技术的人机通讯方法流程示意图； 图3(a)和图3(b)是本技术的动态人机接口系统对于操作人员工作状态检测 效果图。 【具体实施方式】 以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限 制本技术，凡是采用本技术的相似结构及其相似变化，均应列入本技术的保 护范围。 操作人员眼睛的生理特征是操作人员在工作状态的直观反映，比如操作人员疲劳 时会较长时间地闭合双眼，而操作人员工作状态良好时，则双眼很有精神。因此，本实用新 型采用对人脸和眼睛生理特征的检测来判断操作员工作状态，获得其操作的可信度，并反 馈至静态人机接口系统，避免操作人员工作状态差导致的误操作。对于眼睛的检测主要检 测其处于睁开状态的眼睛。如果检测到睁开的人眼，则说明操作人员工作状态良好，此时其 操作的可信度高；如果检测不到操作人员处于睁开状态的眼睛，那么认为操作员的眼睛处 于闭合状态。此时间超过某一阈值，那么认为操作员工作状态不佳，从而降低其操作的可信 度。 基于上述原理，如图1所示，本技术基于面部特征识别的动态人机接口系统 包括静态人机接口系统，其特征在于：还包括摄像头、报警器、控制开关和操作人员工作状 态检测模块，所述静态人机接口系统、摄像头、报警器、控制开关分别和所述操作人员工作 状态检测模块连接；所述摄像头获取仪控系统操作区域内的实时动态图像，并将获取的图 像传输至所述操作人员工作状态检测模块；所述操作人员工作状态检测模块对图像进行检 测和判断，如判断为操作人员工作状态不良，则向所述静态人机接口系统发送降低操作人 员操作可信度信号，同时向所述报警器发送报警信号；所述控制开关由操作人员控制，决定 是否允许所述操作人员工作状态检测模块发送降低操作人员操作可信度信号和报警信号。 基于面部特征识别的动态人机接口系统的人机通讯方法如图2所示，包括以下步 骤： (1)摄像头获取仪控系统操作区域内的实时动态图像，并将获取的图像传输至操 作人员工作状态检测模块； (2)操作人员工作状态检测模块连续检测步骤（1)所发送过来的图像中是否包含 人脸，如检测到人脸，则转步骤（3)，未检测到人脸，则重复本步骤； (3)操作人员工作状态检测模块连续检测步骤（2)中检测到的人脸区域是否有处 于睁开状态的人眼，如检测到睁开状态的人眼，则将操作无效计时清零，转步骤（2)，如未检 测到睁开状态的人眼，则操作人员工作状态检测模块开始操作无效计时，并转步骤（4); (4)如操作无效计时超过设定时间阈值，转步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于面部特征识别的动态人机接口系统，包括静态人机接口系统，其特征在于：还包括摄像头、报警器、控制开关和操作人员工作状态检测模块，所述静态人机接口系统、摄像头、报警器、控制开关分别和所述操作人员工作状态检测模块连接；所述摄像头获取仪控系统操作区域内的实时动态图像，并将获取的图像传输至所述操作人员工作状态检测模块。

【技术特征摘要】
1.基于面部特征识别的动态人机接口系统，包括静态人机接口系统，其特征在于：还 包括摄像头、报警器、控制开关和操作人员工作状态检测模块，所述静态人机接口系统、摄 像...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坚，何健，
申请(专利权)人：国核自仪系统工程有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31