[发明专利]基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置

说明书

本发明公开了一种基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置，包括：穿戴设备本体、眼电信号采样模块、眼电信号检测模块、头部姿态信号采样模块、头部姿态信号检测模块、促醒模块、中央控制模块、传输模块以及软件客户端。本发明的基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置，能融合头动信号和眼电信号对疲劳状态进行实时判定，采用的算法准确率高、参数少、鲁棒性好；当判断佩戴者处于疲劳状态时，能通过光、振动及声音多种物理促醒刺激，提升佩戴者的觉醒度，提高其作业能力。本发明使用便捷，佩戴方便，功能强大，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及脑疲劳检测技术领域，特别涉及一种基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置。

背景技术

随着我国经济和生产力的不断发展，我国GDP已经跃居世界第二，我国的产业形势也由原来的劳动密集型的体力劳动转向服务型的脑力密集型劳动。目前的工作竞争加剧，加班已成为许多行业的常态化，长时间高强度用脑很容易使人进入脑力疲劳状态。如果此时继续进行此类高强度的用脑行为，会严重降低生产作业人员的工作效率，严重的还会引发生产安全事故。疲劳包含人体的机体疲劳和精神疲劳，两者均会产生警惕性降低、注意力不集中、身体反应力下降等问题。而眼电及头部姿态信息可以用来客观、量化评判受测人员的疲劳状态，结合对人体无任何副作用的物理刺激作为促醒手段，可以有效提高受测人员的工作效率和觉醒度。

传统意义上的眼电信号是指视网膜色素上皮和光感受器细胞上的电位变化信息，其中视网膜色素上皮处形成负电位，光感受器处形成正电位，这两端的电位差被称为静息电势，此电势就会导致产生由视网膜一侧不断流向角膜一侧的电流，从而形成一个电场，角膜端为正极、视网膜为负极。研究表明眼电图(EOG)，就是眼电信号随眼球运动发生变化时在时间轴上形成的一条变化的曲线。眼球左右运动产生水平眼电而上下运动将产生竖直眼电，通过对人眼电图的测量分析，可以表征人的生理特征变化从而进一步分析疲劳。

人在打瞌睡的时候大脑反应变得迟缓，导致对头部的支撑和控制能力减弱，因此会出现低头、抬头、向左或向右外头、左右扭头的现象。当作业人员频繁出现这几种动作，说明此工作人员已达疲劳状态。通过对人头部相对于惯性空间坐标系的各个角度测量分析，可以作为表征人行为特征变化从而进一步分析疲劳。但现有技术中缺少能将眼电信号与头部状态进行融合来对疲劳状态进行高精度、实时判断的成熟技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于眼电与头部姿态的脑疲劳检测及促醒装置，包括：穿戴设备本体、眼电信号采样模块、眼电信号检测模块、头部姿态信号采样模块、头部姿态信号检测模块、促醒模块、中央控制模块、传输模块以及软件客户端；

所述眼电信号检测模块用于将所述眼电信号采样模块采集的眼电信号进行预处理后传输至所述中央控制模块；

所述头部姿态信号检测模块用于将所述头部姿态信号采样模块采集的头部姿态信号进行预处理后传输至所述中央控制模块；

所述中央控制模块将接收的眼电信号和头部姿态信号通过所述传输模块传输至所述软件客户端，所述软件客户端融合采集到的眼电信号和头部姿态信号，在进行分析处理后得出疲劳评定结果；当判定处于疲劳状态时，通过所述促醒模块进行促醒干预。

优选的是，所述穿戴设备本体为眼镜，所述眼电信号采样模块包括设置在所述眼镜鼻梁处的第一电极和分别设置在所述眼镜鼻梁两侧的第二电极和第三电极。

优选的是，所述眼电信号检测模块包括：阻抗匹配单元、前置差分放大器、滤波器、放大电路、电平转换单元、A/D转换器。