[實(shí)用新型]基于面部特征識(shí)別的動(dòng)態(tài)人機(jī)接口系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320835853.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN203849674U
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張堅(jiān);何健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國核自儀系統(tǒng)工程有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/00
• 分類號(hào): G06F3/00;G06K9/00;G08B21/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 俞宗耀;俞昉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于火電等行業(yè)儀控系統(tǒng)的人機(jī)接口技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于面部特征識(shí)別的動(dòng)態(tài)人機(jī)接口系統(tǒng)。

背景技術(shù)

火電等行業(yè)的儀控系統(tǒng)要求具備很高的可靠性,?人機(jī)接口部分是其中最薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)。火電機(jī)組運(yùn)行過程中的一個(gè)小的故障，如果由于人因失效（主要由操作員工作狀態(tài)差導(dǎo)致）而進(jìn)行誤操作，則可能對(duì)火電機(jī)組的安全運(yùn)行造成大的影響。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，人因失效所引發(fā)的各種事故和安全事件,?占到事故和安全事件總數(shù)的50％以上。

火電廠的儀控系統(tǒng)中，采用各種各樣的內(nèi)建測(cè)試（Built-in-Test）來對(duì)自身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下及時(shí)地采取相應(yīng)措施，避免對(duì)火電廠的安全運(yùn)行造成影響。而作為儀控系統(tǒng)操作核心的操作員，卻沒有相應(yīng)的措施來對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不能在其狀態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而成為火電事故的一種隱患。

為了提高火電儀控系統(tǒng)人機(jī)接口部分的可靠性，人們已有通過多種途徑對(duì)人機(jī)接口部分的人因可靠性因素進(jìn)行分析及改進(jìn)。但是已有的人因可靠性分析主要通過統(tǒng)計(jì)學(xué)或建立數(shù)學(xué)模型的方法，基于操作員整體平均特征的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，它忽略了不同操作員個(gè)體之間的差異及操作員在不同時(shí)間所出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)的特征。因此，現(xiàn)有的人機(jī)接口系統(tǒng)只是一種具有固定模式的系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)類似于儀控系統(tǒng)的內(nèi)建自測(cè)的功能。不能在操作員所處的環(huán)境或自身的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)。比如操縱員在上夜班的時(shí)候容易犯困，導(dǎo)致思維能力下降、反應(yīng)遲鈍、漏看錯(cuò)看信息的情況增多，此時(shí)的操作具有極低的可信度。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制止，則可能對(duì)火電的安全運(yùn)行造成大的影響。但是現(xiàn)有的人機(jī)接口系統(tǒng)并沒有對(duì)這一關(guān)鍵的方面予以考慮。

已有的人機(jī)接口系統(tǒng)只能考慮到操作員靜態(tài)的整體特征和狀態(tài)，無法考慮到操作員在不同時(shí)候會(huì)有不同特征及狀態(tài)的動(dòng)態(tài)因素，因此已有的人機(jī)接口系統(tǒng)為靜態(tài)人機(jī)接口系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可動(dòng)態(tài)地檢測(cè)操作人員的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，避免操作員由于工作狀態(tài)不佳而誤操作所引發(fā)事故的基于面部特征識(shí)別的動(dòng)態(tài)人機(jī)接口系統(tǒng)及其人機(jī)通訊方法。

為到達(dá)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種基于面部特征識(shí)別的動(dòng)態(tài)人機(jī)接口系統(tǒng)，包括靜態(tài)人機(jī)接口系統(tǒng)，其特征在于：還包括攝像頭、報(bào)警器、控制開關(guān)和操作人員工作狀態(tài)檢測(cè)模塊，所述靜態(tài)人機(jī)接口系統(tǒng)、攝像頭、報(bào)警器、控制開關(guān)分別和所述操作人員工作狀態(tài)檢測(cè)模塊連接；所述攝像頭獲取儀控系統(tǒng)操作區(qū)域內(nèi)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像，并將獲取的圖像傳輸至所述操作人員工作狀態(tài)檢測(cè)模塊；所述操作人員工作狀態(tài)檢測(cè)模塊對(duì)圖像進(jìn)行檢測(cè)和判斷，如判斷為操作人員工作狀態(tài)不良，則向所述靜態(tài)人機(jī)接口系統(tǒng)發(fā)送降低操作人員操作可信度信號(hào)，同時(shí)向所述報(bào)警器發(fā)送報(bào)警信號(hào)；所述控制開關(guān)由操作人員控制，決定是否允許所述操作人員工作狀態(tài)檢測(cè)模塊發(fā)送降低操作人員操作可信度信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。

上述基于面部特征識(shí)別的動(dòng)態(tài)人機(jī)接口系統(tǒng)的人機(jī)通訊方法，其特征在于：包括以下步驟，

(1)??攝像頭獲取儀控系統(tǒng)操作區(qū)域內(nèi)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像，并將獲取的圖像傳輸至操作人員工作狀態(tài)檢測(cè)模塊；

(2)??操作人員工作狀態(tài)檢測(cè)模塊連續(xù)檢測(cè)步驟(1)所發(fā)送過來的圖像中是否包含人臉，如檢測(cè)到人臉，則轉(zhuǎn)步驟(3)，未檢測(cè)到人臉，則重復(fù)本步驟；

(3)??操作人員工作狀態(tài)檢測(cè)模塊連續(xù)檢測(cè)步驟(2)中檢測(cè)到的人臉區(qū)域是否有處于睜開狀態(tài)的人眼，如檢測(cè)到睜開狀態(tài)的人眼，則將操作無效計(jì)時(shí)清零，轉(zhuǎn)步驟(2)，如未檢測(cè)到睜開狀態(tài)的人眼，則操作人員工作狀態(tài)檢測(cè)模塊開始操作無效計(jì)時(shí)，并轉(zhuǎn)步驟(4)；

(4)??如操作無效計(jì)時(shí)超過設(shè)定時(shí)間閾值，轉(zhuǎn)步驟(5)，如操作無效計(jì)時(shí)未超過設(shè)定時(shí)間閾值，則轉(zhuǎn)步驟(3)；

(5)??操作人員工作狀態(tài)檢測(cè)模塊檢測(cè)控制開關(guān)的狀態(tài)，如控制開關(guān)禁止報(bào)警，則將操作無效計(jì)時(shí)清零，轉(zhuǎn)步驟(2)，如控制開關(guān)允許報(bào)警，則操作人員工作狀態(tài)檢測(cè)模塊向靜態(tài)人機(jī)接口系統(tǒng)發(fā)送降低操作人員操作可信度信號(hào)，同時(shí)向報(bào)警器發(fā)送報(bào)警信號(hào)，報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警。

本實(shí)用新型的積極效果是：采用圖像識(shí)別的方法動(dòng)態(tài)檢測(cè)識(shí)別儀控系統(tǒng)操作人員的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，具有不易被被測(cè)個(gè)體察覺及方便實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)，避免采用腦電、心電等的接觸式測(cè)量方式令人反感的不足，且不會(huì)受到監(jiān)測(cè)儀器的限制，適用于火電、化工、航空航天等高可靠性領(lǐng)域的儀控系統(tǒng)中，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是基于面部特征識(shí)別的動(dòng)態(tài)人機(jī)接口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；