基于人体皮肤电的疲劳分析方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于人体皮肤电的疲劳分析方法及系统，所述方法包括：采集皮肤电数据并根据所述皮肤电数据获取皮肤电导水平的平均幅值和近似熵；对皮肤电导水平的所述平均幅值进行归一化处理获得第一数据，对皮肤电导水平的所述近似熵进行归一化处理获得第二数据；通过归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据对人体疲劳进行分析。本发明专利技术从皮肤电整体态势分布和整体趋势变化两个角度准确地判断疲劳程度，从而有效地检测出驾驶员的疲劳状态，做到早预警早干预，从而减少由疲劳驾驶引起的交通安全事故。

System and method for human skin based on fatigue analysis

The invention relates to a system and method for human skin based on fatigue analysis, the method includes: collecting data and the average amplitude of skin according to the skin conductance data acquisition skin conductance level and approximate entropy; the skin conductance level the average amplitude normalization to obtain the first data on skin conductance levels of the approximate entropy was normalized to obtain second data; through the normalization of the first data and the second data analysis on body fatigue. To accurately determine the fatigue degree of two aspects of the invention changes from the overall situation and the overall trend of the distribution of skin, so as to effectively detect the fatigue state of the driver to do early warning, early intervention, so as to reduce the traffic accidents caused by driver fatigue.

【技术实现步骤摘要】
基于人体皮肤电的疲劳分析方法及系统
本专利技术涉及疲劳分析
，尤其涉及一种基于人体皮肤电的疲劳分析方法及系统。
技术介绍
疲劳是由于过度的体力或脑力劳动引起的一种正常的生理活动规律。随着负荷的变化及积累效应，人体各种器官将产生一定的应激反应。这种反应会体现在人体行为、人体生理和生化信号上。根据疲劳发生的表现，可分为肌肉疲劳、精神疲劳和混合型疲劳。肌肉疲劳是指在高强度重体力活动后，肌肉受负荷能力降低；精神疲劳是指由于睡眠不足、工作时间过长、精神高度集中、工作过程动作单一、环境单调引起的注意力不集中、反应力下降、警觉性降低。交通运输当中的驾驶员长时间驾驶过程中的疲劳状态即为典型的精神疲劳。混合型疲劳是指以上两种疲劳类型的综合，肌肉疲劳和精神疲劳的表现均有所体现。我国交通事故的致死率为30％，处于全球较高水平，给我国国家财产和人民生命财产安全带来了巨大损失。据统计，我国每年发生的交通事故中，由于人为因素而导致的事故占比呈现逐年上升的趋势，已超过90％。由于人为因素导致的交通运输事故中，疲劳驾驶与醉酒驾驶、超速行驶所占比例排列前三。其中，疲劳驾驶的危害性最大，并且由于疲劳状态具有很大的潜伏性，不易察觉，不受驾驶员的主观控制，具有发生的突然性。因此，如何有效地检测出驾驶员的疲劳状态，做到早预警早干预，成为减少交通安全事故的突出问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于人体皮肤电的疲劳分析方法及系统，用以从皮肤电整体态势分布和整体趋势变化两个角度准确地判断疲劳程度，从而有效地检测出驾驶员的疲劳状态，做到早预警早干预，从而减少由疲劳驾驶引起的交通安全事故。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种基于人体皮肤电的疲劳分析方法，包括：采集皮肤电数据并根据所述皮肤电数据获取皮肤电导水平的平均幅值和近似熵；对皮肤电导水平的所述平均幅值进行归一化处理获得第一数据，对皮肤电导水平的所述近似熵进行归一化处理获得第二数据；通过归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据对人体疲劳进行分析。在一些实施例中，所述采集皮肤电数据并根据所述皮肤电数据获取皮肤电导水平的平均幅值和近似熵包括：通过测量皮肤两部位之间的阻抗采集皮肤电数据；通过选取时间t内的皮肤电导水平获取皮肤电导水平的平均幅值；通过皮肤电导水平的时间序列获取皮肤电导水平的近似熵。在一些实施例中，所述通过将皮肤电导水平的所述平均幅值进行归一化处理获取第一数据，通过将皮肤电导水平的所述近似熵进行归一化处理获取第二数据；包括：通过将皮肤电导水平的所述平均幅值除以所述幅值的最大值获取第一数据；通过将皮肤电导水平的所述近似熵除以所述近似熵的最大值获取第二数据。在一些实施例中，通过归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据对人体疲劳进行分析包括：记录获取所述第一数据和所述第二数据时的人体疲劳程度；建立所述第一数据和所述第二数据与所述疲劳程度之间的对应关系数据并构成训练集；通过将所述训练集输入第一支持向量机，得到所述第一支持向量机关于人体皮肤电与疲劳程度之间的模型参数，通过所述模型参数分析判断人体疲劳程度。在一些实施例中，通过归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据对人体疲劳进行分析包括：将归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据输入已建立人体皮肤电与疲劳程度之间模型参数的第二支持向量机，所述模型参数通过第一支持向量机建立；根据所述模型参数分析判断人体疲劳程度。根据本专利技术实施例的第二方面，还提供一种基于人体皮肤电的疲劳分析系统，包括：数据采集模块，用于采集皮肤电数据并根据所述皮肤电数据获取皮肤电导水平的平均幅值和近似熵；数据处理模块，用于对皮肤电导水平的所述平均幅值进行归一化处理获得第一数据，对皮肤电导水平的所述近似熵进行归一化处理获得第二数据；数据分析模块，用于通过归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据对人体疲劳进行分析。在一些实施例中，所述数据采集模块包括：测量子模块，用于通过测量皮肤两部位之间的阻抗采集皮肤电数据；第一获取子模块，用于通过选取时间t内的皮肤电导水平获取皮肤电导水平的平均幅值；第二获取子模块，用于通过皮肤电导水平的时间序列获取皮肤电导水平的近似熵。在一些实施例中，所述数据处理模块包括：第一处理子模块，用于通过将皮肤电导水平的所述平均幅值除以所述幅值的最大值获取第一数据；第二处理子模块，用于通过将皮肤电导水平的所述近似熵除以所述近似熵的最大值获取第二数据。在一些实施例中，所述数据分析模块包括：记录子模块，用于记录获取所述第一数据和所述第二数据时的人体疲劳程度；第三处理子模块，用于建立所述第一数据和所述第二数据与所述疲劳程度之间的对应关系数据并构成训练集；第一支持向量机子模块，用于通过将所述训练集输入第一支持向量机，得到所述第一支持向量机关于人体皮肤电与疲劳程度之间的模型参数，通过所述模型参数分析判断人体疲劳程度。在一些实施例中，所述数据分析模块包括：第二支持向量机子模块，用于接收归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据，根据第一支持向量机已建立的人体皮肤电与疲劳程度之间模型参数，分析判断人体疲劳程度。本专利技术实施例提供的技术方案可产生以下有益效果：本专利技术通过采集鲁棒性强、敏感性高，能够准确反映人体疲劳状态的皮肤电数据，通过从所述皮肤电数据中获取两个与疲劳状态相关程度较高的显著性指标：平均幅值和近似熵，通过对皮肤电导水平的所述平均幅值和所述近似熵进行归一化处理，从而通过归一化处理后的数据使用机器学习的方法从皮肤电整体态势分布和整体趋势变化两个角度准确地判断人体疲劳程度，有效地检测出驾驶员的疲劳状态，做到早预警早干预，从而减少由疲劳驾驶引起的交通安全事故。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获取。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】图1为本专利技术根据一示例性实施例示出的一种基于人体皮肤电的疲劳分析方法的流程图；图2为本专利技术根据一示例性实施例示出的一种基于人体皮肤电的疲劳分析方法中步骤S10的流程图；图3为本专利技术根据一示例性实施例示出的一种基于人体皮肤电的疲劳分析方法中步骤S20的流程图；图4为本专利技术根据一示例性实施例示出的一种基于人体皮肤电的疲劳分析方法中步骤S30的流程图；图5为本专利技术根据一示例性实施例示出的另一种基于人体皮肤电的疲劳分析方法中步骤S30的流程图；图6为本专利技术根据一示例性实施例示出的一种基于人体皮肤电的疲劳分析系统的框图；图7为本专利技术根据一示例性实施例示出的一种基于人体皮肤电的疲劳分析系统的数据采集模块10的框图；图8为本专利技术根据一示例性实施例示出的一种基于人体皮肤电的疲劳分析系统的数据处理模块20的框图；图9为本专利技术根据一示例性实施例示出的一种基于人体皮肤电的疲劳分析系统的数据分析模块30的框图；图10为本专利技术根据一示例性实施例示出的另一种基于人体皮肤电的疲劳分析系统的数据分析模块30的框图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于人体皮肤电的疲劳分析方法，其特征在于，包括：采集皮肤电数据并根据所述皮肤电数据获取皮肤电导水平的平均幅值和近似熵；对皮肤电导水平的所述平均幅值进行归一化处理获得第一数据，对皮肤电导水平的所述近似熵进行归一化处理获得第二数据；通过归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据对人体疲劳进行分析。

【技术特征摘要】
1.一种基于人体皮肤电的疲劳分析方法，其特征在于，包括：采集皮肤电数据并根据所述皮肤电数据获取皮肤电导水平的平均幅值和近似熵；对皮肤电导水平的所述平均幅值进行归一化处理获得第一数据，对皮肤电导水平的所述近似熵进行归一化处理获得第二数据；通过归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据对人体疲劳进行分析。2.如权利要求1所述的基于人体皮肤电的疲劳分析方法，其特征在于，所述采集皮肤电数据并根据所述皮肤电数据获取皮肤电导水平的平均幅值和近似熵包括：通过测量皮肤两部位之间的阻抗采集皮肤电数据；通过选取时间t内的皮肤电导水平获取皮肤电导水平的平均幅值；通过皮肤电导水平的时间序列获取皮肤电导水平的近似熵。3.如权利要求1所述的基于人体皮肤电的疲劳分析方法，其特征在于，所述通过将皮肤电导水平的所述平均幅值进行归一化处理获取第一数据，通过将皮肤电导水平的所述近似熵进行归一化处理获取第二数据；包括：通过将皮肤电导水平的所述平均幅值除以所述幅值的最大值获取第一数据；通过将皮肤电导水平的所述近似熵除以所述近似熵的最大值获取第二数据。4.如权利要求1所述的基于人体皮肤电的疲劳分析方法，其特征在于，通过归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据对人体疲劳进行分析包括：记录获取所述第一数据和所述第二数据时的人体疲劳程度；建立所述第一数据和所述第二数据与所述疲劳程度之间的对应关系数据并构成训练集；通过将所述训练集输入第一支持向量机，得到所述第一支持向量机关于人体皮肤电与疲劳程度之间的模型参数，通过所述模型参数分析判断人体疲劳程度。5.如权利要求1所述的基于人体皮肤电的疲劳分析方法，其特征在于，通过归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据对人体疲劳进行分析包括：将归一化处理后的所述第一数据和所述第二数据输入已建立人体皮肤电与疲劳程度之间模型参数的第二支持向量机，所述模型参数通过第一支持向量机建立；根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：明中行，萧伟，杨术，潘岱，
申请(专利权)人：北京欧德蒙科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11