基于脑电和眼电信号的驾驶员睡意检测研究

发布时间：2024-05-14 00:10

　　疲劳驾驶是道路交通事故的主要诱因之一。大多数驾驶员在驾驶过程中都有过打瞌睡的经历,驾驶员无意识的入睡会高风险地导致惨重的交通事故的发生。因此,研究如何有效地检测出驾驶员进入睡眠的开始状态对于降低交通事故的发生具有重要的科学意义和实际的应用价值。本研究的主要目的是寻找能够表示驾驶员进入睡眠的生理指标并提出相应的检测算法,从而实现对睡眠开始状态的检测。由于脑电信号一直被公认为是检测疲劳的‘金标准’,而眼电信号相对于脑电信号有着更高的信噪比和易采集的特点,所以我们研究基于脑电和眼电信号的驾驶员睡意检测。自脑电被发现以来,关于睡眠中脑电和眼电的研究得到了广泛的关注和不断的发展。在睡眠研究中,脑电信号Alpha波的衰减被认为是进入睡眠最可靠的生理标志。此外,慢速眼动的出现也标志着睡眠的开始。因此,在本研究中,我们重点考察驾驶员打瞌睡时脑电信号Alpha波和眼电信号中慢速眼动的变化规律和特点,探讨它们是否可以作为驾驶员进入睡眠的可靠的生理标志并提出相应的检测算法,以实现对这些生理指标的自动检测。本文的主要贡献和创新点如下:1.我们设计了模拟驾驶实验。实验的目的是为了诱发出类似睡眠中的脑电信号Alp...

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1–2AntiSleep系统。

基于驾驶员面部特征的检测方法通过捕获驾驶员的面部图像,并根据眼动特性、嘴部状态以及头部运动来推断驾驶员的疲劳状态[27,28]。研究表明,驾驶员的眼球运动和眨眼信息能够反映疲劳的重要特性,眨眼的幅度、频率以及眼睛的闭合时间可以直接用于检测疲劳。其中,比较著名的就是PERCLOS方....

图1–3基于可穿戴设备的疲劳驾驶检测。

目前,基于脑电的疲劳驾驶检测方法还没有成熟的商用化产品。但随着微电子技术的快速发展,许多院校和研究机构都在自行开发基于可穿戴技术的脑机接口设备[56,75]。台湾新竹交通大学的Lin等开发了一种名为Mindo的基于干电极的无线可穿戴脑电采集系统,它的头戴式设计便于采集驾驶员大脑枕....

图1–4脑电的产生机制。

1.3.1.1脑电电的产生机制脑电(EEG)是用电极在头部表皮记录的电位变化[88]。脑内神经细胞具有生物电活动,神经细胞通过树突和轴突连接彼此,接收和传递神经信息。头部表皮上电位通常被认为是由皮层椎体细胞群产生。这些椎体细胞的有效方向垂直于皮层表面,且他们排列整齐、相互平行,从....

图1–5眼电的产生机制。

人眼的视网膜色素上皮及视网膜光感受器之间存在一种静息电位,这种静息电位在眼睛周围形成一个电场,角膜为正,视网膜为负,如图1–5所示。眼电图(EOG)记录的是由眼球运动而导致人的角膜与视网膜之间的静息电位的变化。人的眼动的范围较大且模式简单,所产生的眼电信号具有波形简单、幅值较高、....

本文编号：3972909