[發明專利]一種基于腦電信號船員專注度檢測系統的檢測方法

在審

• 申請號: 202011077475.2
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112336348A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 楊柳;萬志遠;劉清;涂延芳;陳俊華;何萌;楊錟
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: A61B5/18
• 分類號: A61B5/18;A61B5/16;A61B5/372;A61B5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

本發明提出了一種基于腦電信號船員專注度檢測系統的檢測方法。本發明檢測方法為腦電采集模塊采集用于離線訓練和在線檢測的腦電信號數據集；在微處理器中將腦電信號數據集進行預處理得到預處理后腦電數據集；在微處理器中將預處理后腦電數據集進行小波包分解，得到小波包分解后的腦電信號特征量數據集；進一步使用離線訓練數據集，對隱馬爾可夫模型的參數通過Baum?Welch算法進行離線訓練，得到隱馬爾可夫模型的參數；使用腦電采集裝置獲取在線應用數據集作為模型輸入量，結合隱馬爾可夫模型參數通過維特比算法計算，獲得船員的專注度檢測結果；微處理器根據專注度狀態結果，控制顯示模塊、語音模塊進行預警。本發明可以即時準確地檢測船員的專注程度。

技術領域

本發明屬于海事安全領域，尤其涉及一種基于腦電信號船員專注度檢測系統的檢測方法。

背景技術

隨著船舶系統可靠性的不斷提升，由技術故障造成的事故比例顯著下降，而由人為因素造成事故的比例則在不斷上升，更進一步的研究表明:75％～96％的水上交通事故(或者部分)與人為因素直接或間接相關，84％～88％的油船事故、79％的拖船擱淺事故、89％～96％的碰撞事故，以及75％的火災和爆炸事故都是直接或間接由人為因素帶來的。

從泰坦尼克號、自由企業先驅號事故中的人為差錯，可以看出船員工作狀態中的注意力是航行安全的保障。在交通運輸領域，對于不同的操作任務及其特點，駕駛員的注意力只能維持在有限的時間內，一旦超過有限時間將會產生注意力不集中或者疲勞狀態，從而增加發生人為差錯的可能性。在船舶駕駛中，一次駕駛經常會持續數小時，船員注意力不集中極大可能導致事故發生。此外，人的注意力還受大腦處理信息量的限制，船舶駕駛過程中需要監控多個監視器和儀表盤，并觀察周圍航行環境，任務量較大，當船員把注意力分散到更多的任務中，其對安全警報和安全隱患的敏感程度就會降低。綜上所述，在本發明所關注的船舶駕駛中，注意力是影響航行安全的一個重要因素。

腦電是大腦進行生理活動時，自發產生的一種生物電，通過頭皮上檢測到的電位差可以得到腦電信號，根據腦電信號頻率高低可以分為不同頻帶，分別是0-4Hz的δ波，4-8Hz的θ波，8-12Hz的α波，12-40Hz的β波和大于40Hz的γ波，這些波也被稱為節律波。根據大腦所處的不同狀態，例如疲勞、專注、缺氧、睡眠等，各波段會有不同的特征。

相對于其他生理參數，專注程度不能直接用儀器觀測到，所以需要用監測腦電的方式間接的檢測專注程度。從原理上講，專注程度的改變是發生在大腦中的生理活動，首先在大腦中產生生理變化，隨后才會反應在船員具體的操作上。因此腦電信號能夠更直接客觀地反映大腦本身的狀態，而且檢測也極為迅速，具有無法人為控制無法偽造的優勢。

現有和專注度、疲勞度檢測相關的發明多集中在汽車駕駛、教育、醫療領域，這些發明中，有一部分使用了腦電設備。而在船員駕駛領域的研究中，大多數發明集中在智能駕駛、安全等方面。所以，基于腦電信號的船員專注度研究還是一個新穎的研究領域，針對船員的專注度檢測設備必須經過專門設計研究，才能實現良好的檢測效果。

基于腦電信號的優勢，本發明提出了一種基于腦電信號的船員專注度檢測系統。

發明內容

基于腦電信號的優勢，為了解決上述技術問題，本發明提出了一種基于腦電信號船員專注度檢測系統的檢測方法。

所述基于腦電信號船員專注度檢測系統包括：

腦電采集模塊、第一藍牙模塊、第二藍牙模塊、微處理器、顯示模塊、語音模塊；

所述腦電采集模塊與所述第一藍牙模塊通過有線方式連接；

所述第一藍牙模塊與所述第二藍牙模塊通過無線方式連接；

所述第二藍牙模塊與所述微處理器通過有線方式連接；所述微處理器分別與所述的顯示模塊、語音模塊通過有線方式依次連接。

所述的腦電采集模塊、第一藍牙模塊安放在船員頭部；