[发明专利]基于眼电信号的警觉度检测系统

权利要求书

1.一种基于眼电信号的警觉度检测系统，其特征在于，包括：信号采集系统、信号处理系统和反馈系统，其中：信号采集系统采集眼电模拟信号并进行放大、滤波和数模转换处理后输出特征数据至信号处理系统，信号处理系统对输入的眼电信号进行特征提取并估计出警觉度状态后输出至反馈系统，反馈系统在满足警告条件时发出警报。

2.根据权利要求1所述的基于眼电信号的警觉度检测系统，其特征是，所述的信号采集系统与信号处理系统之间通过无线传输的方式相连接。

3.根据权利要求1所述的基于眼电信号的警觉度检测系统，其特征是，所述的信号采集系统包括：头戴式固定架、干电极以及依次串联的放大模块、滤波模块、AD转换模块和无线发送模块，其中：若干个干电极设置于头戴式固定架内并与放大模块相连接以输出眼电模拟信号，放大模块将收到的眼电模拟信号放大后输出至滤波模块进行滤波，AD转换模块将滤波后的感应信号进行模数转换生成特征数据并由无线发送模块输出至信号处理系统。

4.根据权利要求1所述的基于眼电信号的警觉度检测系统，其特征是，所述的干电极的数量为至少五个，其中：两个位于眼眶上下用于水平眼电信号采集，两个位于眼角外侧用于垂直眼电信号采集，一个位于耳根上方作为参考信号采集；另外一种干电极的排布方式是四个干电极位于额头呈一字型排开并进行眼电信号采集，并在两边分别设置一个参考和接地干电极。

5.根据权利要求3所述的基于眼电信号的警觉度检测系统，其特征是，所述的放大模块为二级放大，前置放大为5倍，后置放大为300倍；所述的滤波模块为0.1Hz～100Hz的带通滤波；所述的AD转换模块的采样率大于500Hz，分辨率为16bit；所述的无线发送模块的传输速度大于100Kbps，有效距离大于10米。

6.根据权利要求1所述的基于眼电信号的警觉度检测系统，其特征是，所述的信号处理系统包括：无线接收模块、运算模块、控制模块和显示屏，其中：无线接收模块接收来自信号采集系统的特征数据并输出至运算模块，运算模块由信号分离子模块、特征提取子模块、平滑去噪子模块和特征回归子模块组成并对输入信号进行四个步骤的依次处理并得到警觉度的状态将输出至控制模块，经控制模块转化为文字或图形信号并输出至显示屏，显示屏实时显示使用者的警觉度变化情况。

7.根据权利要求1所述的基于眼电信号的警觉度检测系统，其特征是，所述的信号分离子模块根据已知的由多个源信号线性混合而成的混合信号，通过假设源信号之间有最大的相互独立关系，来近似地从混合信号中求出独立程度最高的若干个源信号。

8.根据权利要求1所述的基于眼电信号的警觉度检测系统，其特征是，所述的特征提取子模块分别提取得到由快速眼动特征、慢速眼动特征以及眨眼特征组成的眼电特征数据。

9.根据权利要求1所述的基于眼电信号的警觉度检测系统，其特征是，所述的快速眼动特征是指时间短于250ms，幅度大于1mm，角度大于30度的眼球运动，通过先对水平眼电信号作差分，然后取阈值并计算超过该阈值的眼动次数；慢速眼动特征是指时间长于1秒，频率在0.2-0.6Hz之间的眼球运动，通过用db4离散小波变换分解水平眼电信号至10阶，取第7-10阶子成分作为慢速眼动成分，计算这些成分在总体中所占的能量比；同时使用快速傅立叶变换，将0-1Hz的部分作为慢速眼动成分，计算该成分与1-20Hz成分的能量比；眨眼特征通过先对垂直眼电信号作差分，然后取两个阈值分别对应眼睑闭合和重新睁开的速度，以这两个阈值定位眨眼特征波形，然后计算根据眨眼波形的形态特征，来计算其眼睑闭合时间、重新打开时间、眨眼间隔、峰值速度。

10.根据权利要求1所述的基于眼电信号的警觉度检测系统，其特征是，所述的平滑去噪子模块根据警觉度特征信号与相邻时间点的信号之间以及带噪声的信号与不带噪声的信号之间中通过已知最初的警觉度状态，得到其后所有的不带噪声的警觉度状态。