基于脑电信号的驾驶员警觉度检测机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于脑电信号的驾驶员警觉度检测机构及检测方法，所述检测机构包括装配在驾驶室内的脑电信号采集器、脑电放大器和数据处理终端，所述检测方法包括以下步骤：步骤1，脑电信号采集器采集驾驶员的脑部PO4通道和PO5通道的脑电信号；步骤2，将所述脑电信号传递给所述数据处理终端，利用离散小波变换将所述脑电信号分解成7层子频带，提取d5(7.9‑15.7Hz)子频带的特征，所述特征为振幅对数、四分位数和变异系数；利用PO4的CV+S或CV+L或CV+Q或CV+S+Q或CV+L+Q特征判定驾驶员的警觉度。或者利用PO4和PO5的CV或组合特征CV+L或组合特征CV+Q特征判定驾驶员的警觉度。

【技术实现步骤摘要】
基于脑电信号的驾驶员警觉度检测机构
本技术涉及警觉度检测
，特别是涉及一种基于脑电信号的驾驶员警觉度检测机构。
技术介绍
道路交通事故是多年来困扰世界各国的社会共性问题。近年来，我国人均汽车保有量大幅度增加，非职业驾驶员数越来越多，交通事故频发，国家和社会深受其害。影响交通安全的因素很多，其中驾驶员低警觉性驾驶行为是引发交通事故的重要原因之一。驾驶警觉度是指长时间驾驶车辆时驾驶员对外界刺激保持注意力或警惕性水平。驾驶员警觉状态下降代表着持续驾驶过久，导致面临突发问题的时候未能实现理想的应激反应能力。因此，驾驶员警觉度研究的深入有助于提高驾驶员安全警惕问题，实现驾驶员安全驾驶的目的。早在20世纪50年代人们就已经开始研究警觉度了。现在警觉度的检测主要分为两种，主观检测法和客观检测法。主观检测法通常作为警觉度检测的辅助手段应用于实验中，如卡罗林斯卡嗜睡量表(KarolinskaSleepinessScale,KSS)。客观检测法主要包括基于表情特征、生理信号和行为特征三种，运用最多的是基于生理信号处理方法。对于脑电信号的处理已经是非常成熟的技术，但是现有的脑电信号的采集都是基于实验室实现的，脑电信号采集装置设置于实验室内，对于驾驶员脑电信号的采集也是基于模拟驾驶实现的，在实验室内，让模拟驾驶员观看显示路况的播放动画，采集器脑电信号，对其进行处理后，查看模拟驾驶员警觉度的变化，然而，实际路况与模拟动画存在很大的差距，若需要驾驶员实际驾驶作业时的脑电信号，实验室中的脑电采集设备无法直接装入驾驶室内使用，因此还未有合适的脑电采集设备实现。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于脑电信号的驾驶员警觉度检测机构，该检测机构设置在驾驶室内，可对驾驶人员的警觉度进行实时监控。为实现本技术的目的所采用的技术方案是：一种基于脑电信号的驾驶员警觉度检测机构，包括装配在驾驶室内的脑电信号采集器、脑电放大器和数据处理终端，所述脑电信号采集器与所述脑电放大器通讯连接，所述脑电放大器与数据处理终端通讯连接，其中，所述脑电信号采集器佩戴于驾驶员头部用于采集驾驶员的脑部PO4通道和PO5通道的脑电信号，所述脑电信号放大器通过固定部件固定于驾驶位的背部，所述数据处理终端装配在驾驶室和副驾驶室之间用于显示警觉度信息。在上述技术方案中，所述电信号采集器包括固定带和两个电极，两个电极分别用于采集驾驶员的脑部PO4通道和PO5通道的脑电信号。在上述技术方案中，所述固定部件包括固定在所述脑电放大器上下两侧的纵向固定带和固定在所述脑电放大器左右两侧的横向固定带，所述纵向固定带和横向固定带的端部均固定有粘扣。在上述技术方案中，所述脑电信号采集器和脑电放大器的型号为ANTeego。在上述技术方案中，所述数据处理终端为Windows平台的平板电脑。本技术的另一方面，所述的驾驶员警觉度检测机构的检测方法，包括以下步骤：步骤1，数据处理终端接收脑电信号采集器采集来的脑部PO4通道和PO5通道的脑电信号；步骤2，在所述数据处理终端中，利用离散小波变换将所述脑电信号分解成以下子频带，分别为d1(125-250Hz)，d2(62.5-125.0Hz)，d3(31.3-62.5Hz)，d4(15.7-31.3Hz)，d5(7.9-15.7Hz)，d6(4.0-7.9Hz)，d7(2.0-4.0Hz)以及a7(0-2.0Hz)，并对{d3，d4，d5，d6，d7}进行进一步的分析；步骤3，提取d5子频带的特征，所述特征为标准偏差、振幅对数、四分位数和变异系数；其中：标准偏差的计算公式可以表示为：振幅对数的计算公式可表示为：L：＝log(max(s)-min(s)+1)四分位数的计算公式可表示为：变异系数的计算公式可表示为：其中：其中s和si表示脑电信号的，σ代表脑电信号的标准偏差，Q1和Q3分别代表脑电信号进行四分之一位数和四分之三位数,μ代表脑电信号的均值；步骤4，利用支持向量机分类器对PO5和/或PO4两个通道的特征进行判定，得到驾驶员的警觉度。在上述技术方案中，所述步骤4中利用PO5通道的CV+S或CV+L或CV+Q或CV+S+L或CV+S+Q特征判定驾驶员的警觉度。在上述技术方案中，所述步骤4中利用PO4和PO5通道的CV或组合特征CV+L或组合特征CV+Q特征判定驾驶员的警觉度。本技术的另一方面，所述的检测方法在驾驶员警觉度判断上的应用，利用支持向量机的交叉验证，所述检测方法的判断准确率高于99.4％。在上述技术方案中，利用支持向量机的交叉验证，所述检测方法的判断准确率高于99.6％。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1.本技术对驾驶员的警觉度进行评判，驾驶员可根据提示信息，适当休息后再继续驾驶。脑电信号放大器固定于驾驶位的背部，安装方便，且不影响使用者开关放大器及观察脑电放大器的数据和电量情况，利用井字形的结构对脑电信号放大器进行固定，固定牢稳性高，可减少车辆颠簸对脑电信号放大器的影响。2.基于本技术的检测机构，可实现在驾驶过程中，采用SVM分类器检测被试警觉度状态，首先通过DWT将EEG信号分解为不同的子频带，提取出原始信号和分解的子频带信号中的4个特征，分别为标准偏差、振幅对数、四分位数和变异系数。然后将这些特征及组合特征带入到SVM分类器中，通过计算不同特征分类结果的准确率来实现对分类器性能的评估采用d5子频段信号进行分类时，通道PO4的特征CV在SVM分类器得到的分类效果较好；在特征组合为CV+S、CV+L、CV+Q、CV+S+L或CV+L+Q时，通道PO4在SVM分类器得到的分类准确率有小幅提高。同时，采用d5子频段信号进行分类通道PO4和PO5的d5子频段脑电信号在特征CV及组合特征CV+L或CV+Q时，在SVM分类器得到的分类效果最好，达到99.61％，可以准确识别出警觉、半警觉、疲劳和睡眠状态的脑电信号，提高了检测系统的高效性和实用性。附图说明图1所示为10通道位置图。图2所示为脑电放大器的固定部件。图3所示为模拟驾驶平台截图。图4是实施例3的实验流程图。图5所示为实验采集数据(a)和脑电数据(b)对应的行车轨迹偏差。图6所示为警觉(a)、半警觉(b)、疲劳(c)和睡眠(d)的原始脑电信号和各个频率的子频带信号。图7所示为10个通道特征CV的分类准确率柱状图。图8所示为部分特征信号组合下的分类正确率。图中：1-脑电放大器，2-纵向固定带，3-横向固定带，4-粘扣。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。实施例1一种基于脑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于脑电信号的驾驶员警觉度检测机构，其特征在于，包括装配在驾驶室内的脑电信号采集器、脑电放大器和数据处理终端，所述脑电信号采集器与所述脑电放大器通讯连接，所述脑电放大器与数据处理终端通讯连接，其中，所述脑电信号采集器佩戴于驾驶员头部用于采集驾驶员的脑部PO4通道和PO5通道的脑电信号，所述脑电信号放大器通过固定部件固定于驾驶位的背部，所述数据处理终端装配在驾驶室和副驾驶室之间用于显示警觉度信息；所述电信号采集器包括固定带和两个电极，两个电极分别用于采集驾驶员的脑部PO4通道和PO5通道的脑电信号；所述固定部件包括固定在所述脑电放大器上下两侧的纵向固定带和固定在所述脑电放大器左右两侧的横向固定带，所述纵向固定带和横向固定带的端部均固定有粘扣。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于脑电信号的驾驶员警觉度检测机构，其特征在于，包括装配在驾驶室内的脑电信号采集器、脑电放大器和数据处理终端，所述脑电信号采集器与所述脑电放大器通讯连接，所述脑电放大器与数据处理终端通讯连接，其中，所述脑电信号采集器佩戴于驾驶员头部用于采集驾驶员的脑部PO4通道和PO5通道的脑电信号，所述脑电信号放大器通过固定部件固定于驾驶位的背部，所述数据处理终端装配在驾驶室和副驾驶室之间用于显示警觉度信息；所述电信号采集器包括固定带和两个电极，两个电极分别用...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈家沛，杨雅茹，车艳秋，韩春晓，杨米红，彭程，张颖，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学，
类型：新型
国别省市：天津;12