[發明專利]基于人體皮膚電的疲勞分析方法及系統

在審

• 申請號: 201611106819.1
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106725537A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 明中行;蕭偉;楊術;潘岱
• 申請（專利權）人: 北京歐德蒙科技有限公司
• 主分類號: A61B5/18
• 分類號: A61B5/18;A61B5/053
• 代理公司: 深圳市愛迪森知識產權代理事務所(普通合伙)44341
• 代理人: 何婷

【技術領域】

本發明涉及疲勞分析技術領域，尤其涉及一種基于人體皮膚電的疲勞分析方法及系統。

【背景技術】

疲勞是由于過度的體力或腦力勞動引起的一種正常的生理活動規律。隨著負荷的變化及積累效應，人體各種器官將產生一定的應激反應。這種反應會體現在人體行為、人體生理和生化信號上。根據疲勞發生的表現，可分為肌肉疲勞、精神疲勞和混合型疲勞。肌肉疲勞是指在高強度重體力活動后，肌肉受負荷能力降低；精神疲勞是指由于睡眠不足、工作時間過長、精神高度集中、工作過程動作單一、環境單調引起的注意力不集中、反應力下降、警覺性降低。交通運輸當中的駕駛員長時間駕駛過程中的疲勞狀態即為典型的精神疲勞。混合型疲勞是指以上兩種疲勞類型的綜合，肌肉疲勞和精神疲勞的表現均有所體現。

我國交通事故的致死率為30％，處于全球較高水平，給我國國家財產和人民生命財產安全帶來了巨大損失。據統計，我國每年發生的交通事故中，由于人為因素而導致的事故占比呈現逐年上升的趨勢，已超過90％。由于人為因素導致的交通運輸事故中，疲勞駕駛與醉酒駕駛、超速行駛所占比例排列前三。其中，疲勞駕駛的危害性最大，并且由于疲勞狀態具有很大的潛伏性，不易察覺，不受駕駛員的主觀控制，具有發生的突然性。因此，如何有效地檢測出駕駛員的疲勞狀態，做到早預警早干預，成為減少交通安全事故的突出問題。

【發明內容】

本發明提供一種基于人體皮膚電的疲勞分析方法及系統，用以從皮膚電整體態勢分布和整體趨勢變化兩個角度準確地判斷疲勞程度，從而有效地檢測出駕駛員的疲勞狀態，做到早預警早干預，從而減少由疲勞駕駛引起的交通安全事故。

根據本發明實施例的第一方面，提供一種基于人體皮膚電的疲勞分析方法，包括：

采集皮膚電數據并根據所述皮膚電數據獲取皮膚電導水平的平均幅值和近似熵；

對皮膚電導水平的所述平均幅值進行歸一化處理獲得第一數據，對皮膚電導水平的所述近似熵進行歸一化處理獲得第二數據；

通過歸一化處理后的所述第一數據和所述第二數據對人體疲勞進行分析。

在一些實施例中，所述采集皮膚電數據并根據所述皮膚電數據獲取皮膚電導水平的平均幅值和近似熵包括：

通過測量皮膚兩部位之間的阻抗采集皮膚電數據；

通過選取時間t內的皮膚電導水平獲取皮膚電導水平的平均幅值；

通過皮膚電導水平的時間序列獲取皮膚電導水平的近似熵。

在一些實施例中，所述通過將皮膚電導水平的所述平均幅值進行歸一化處理獲取第一數據，通過將皮膚電導水平的所述近似熵進行歸一化處理獲取第二數據；包括：

通過將皮膚電導水平的所述平均幅值除以所述幅值的最大值獲取第一數據；

通過將皮膚電導水平的所述近似熵除以所述近似熵的最大值獲取第二數據。

在一些實施例中，通過歸一化處理后的所述第一數據和所述第二數據對人體疲勞進行分析包括：

記錄獲取所述第一數據和所述第二數據時的人體疲勞程度；

建立所述第一數據和所述第二數據與所述疲勞程度之間的對應關系數據并構成訓練集；

通過將所述訓練集輸入第一支持向量機，得到所述第一支持向量機關于人體皮膚電與疲勞程度之間的模型參數，通過所述模型參數分析判斷人體疲勞程度。

在一些實施例中，通過歸一化處理后的所述第一數據和所述第二數據對人體疲勞進行分析包括：

將歸一化處理后的所述第一數據和所述第二數據輸入已建立人體皮膚電與疲勞程度之間模型參數的第二支持向量機，所述模型參數通過第一支持向量機建立；

根據所述模型參數分析判斷人體疲勞程度。

根據本發明實施例的第二方面，還提供一種基于人體皮膚電的疲勞分析系統，包括：

數據采集模塊，用于采集皮膚電數據并根據所述皮膚電數據獲取皮膚電導水平的平均幅值和近似熵；

數據處理模塊，用于對皮膚電導水平的所述平均幅值進行歸一化處理獲得第一數據，對皮膚電導水平的所述近似熵進行歸一化處理獲得第二數據；

數據分析模塊，用于通過歸一化處理后的所述第一數據和所述第二數據對人體疲勞進行分析。

在一些實施例中，所述數據采集模塊包括：

測量子模塊，用于通過測量皮膚兩部位之間的阻抗采集皮膚電數據；

第一獲取子模塊，用于通過選取時間t內的皮膚電導水平獲取皮膚電導水平的平均幅值；

第二獲取子模塊，用于通過皮膚電導水平的時間序列獲取皮膚電導水平的近似熵。