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CN111450380A - 基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统 - Google Patents

基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，包括用于获取驾驶员的脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白的浓度信息的数据采集单元；用于获取数据采集单元采集到的脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白的浓度信息，并根据获取到的浓度信息对驾驶员的疲劳程度进行分级的数据处理单元；以及用于根据数据处理单元输出的数据分级结果对驾驶员进行多感官刺激的多觉警示单元。本发明通过采用近红外脑功能成像技术对驾驶人的疲劳等级实时识别，进行提前警示，并在驾驶人进入高等级的疲劳状态之前及时驱动多觉警示单元工作对驾驶人进行多感官刺激唤醒驾驶员，能够降低疲劳引发的交通事故率，保障驾驶员和乘客的健康和安全。

Description

基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统
技术领域
本发明涉及一种基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统。
背景技术
据统计，中国交通事故中因驾驶疲劳引发的交通事故占40％，给社会带来了巨大的财产损失。疲劳驾驶状态下驾驶人的思想会变得不灵敏，驾驶操作会变得迟钝，导致驾驶人完全失去对汽车的控制能力，发生无意识偏离原道引发碰撞,造成交通事故。驾驶人疲劳驾驶公共汽车和“两客一危”车辆重大的交通事故，则违反了刑法，还要承担相应的刑事责任。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，能够实时监测驾驶员的疲劳情况，并根据驾驶员的疲劳情况进行提前警示和唤醒。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，包括用于获取驾驶员的脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白的浓度信息的数据采集单元；用于获取数据采集单元采集到的脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白的浓度信息，并根据获取到的所述浓度信息对驾驶员的疲劳程度进行分级的数据处理单元；以及用于根据数据处理单元输出的数据分级结果对驾驶员进行多感官刺激消除驾驶员的疲劳的多觉警示单元。
进一步地，所述数据采集单元包括近红外脑功能成像头盔，所述近红外脑功能成像头盔包括头盔主体，所述头盔主体为与人体头顶弧形相适应的弧形；所述头盔主体前端设有与人体前额弧度相贴合的前数据采集部，所述后数据采集部与人体前额贴合的一面安装有至少一个近红外光谱传感器。
进一步地，所述近红外光谱传感器安装在所述前数据采集部与人体大脑右前侧部位相贴合的区域内。
进一步地，所述前数据采集部与人体前额贴合的一面安装有多个近红外光谱传感器，多个所述近红外光谱传感器均匀布置在前数据采集上。
进一步地，所述头盔主体后端设有与人体脑后部相配合的后数据采集部，所述后数据采集部上设有至少一个近红外光谱传感器。
进一步地，所述后数据采集部的两端分别设有第一连接部和第二连接部，所述前数据采集部的两端分别设有第三连接部和第四连接部，所述第一连接部和第三连接部之间连接有第一松紧调节件，所述第二连接部和第四连接部之间连接有第二松紧调节件。
进一步地，所述头盔主体、前数据采集部、后数据采集部、后数据采集部的第一连接部和第二连接部以及前数据采集部的第三连接部和第四连接部一体成型。
进一步地，所述前数据采集部上还安装有下颚松紧带，所述下颚松紧带的两端分别与所述前数据采集部两端的第三连接部和第四连接部连接。
进一步地，所述多觉警示单元包括分别与数据处理单元里连接的气味发生器和声光报警器。
进一步地，所述气味发生器包括上壳体和下壳体，所述上壳体内设有至少一个储液室，所述下壳体内设有导流管，所述导流管的一端与储液室底部的出液口连通，另一端设有雾化器。
本发明的有益效果为：通过采用近红外脑功能成像技术对驾驶人的疲劳等级实时识别，进行提前警示，并在驾驶人进入高等级的疲劳状态之前及时驱动多觉警示单元工作对驾驶人进行多感官刺激唤醒驾驶员，能够降低疲劳引发的交通事故率，保障驾驶员和乘客的健康和安全。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个实施例的结构框图。
图2为本发明一个实施例的近红外脑功能成像头盔的结构示意图。
图3为本发明一个实施例的近红外脑功能成像头盔后视图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为本发明一个实施例的多觉警示单元的外部结构示意图。
图6为本发明一个实施例的气味发生器的内部结构示意图。
其中：1、头盔主体；11、后数据采集部；111、第一连接部；112、第二连接部；12、前数据采集部；121、第三连接部；122、第四连接部；2、第一松紧调节件；3、第二松紧调节件；4、下颚固定带；5、数据采集单元；51、第一传感器；52、第二传感器；53、第三传感器；54、第四传感器；55、第五传感器；6、上壳体；61、第一储液室；611、进液口；612、螺塞；62、第二储液室；621、堵头；7、下壳体；71、第一导流管；711、第一出液管；712、第一雾化器；72、第二导流管；721、第二出液管；722、第二雾化器；73、电控室；74、声光报警器。
具体实施方式
如图1所示的基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，包括用于获取驾驶员的脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白的浓度信息的数据采集单元；用于获取数据采集单元采集到的脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白的浓度信息，并根据获取到的所述浓度信息对驾驶员的疲劳程度进行分级的数据处理单元；以及用于根据数据处理单元输出的数据分级结果对驾驶员进行多感官刺激消除驾驶员的疲劳的多觉警示单元。其中，数据处理单元包括主机以及与所述主机连接的显示器，通过主机对近红外脑功能成像数据进行计算，并设定驾驶员疲劳阈值，当驾驶员的疲劳超过所设定的阈值时，将警示触发信号通过蓝牙传输到多觉警示器，多觉警示器释放相应的提神精油，同时启动声光报警器74进行报警，实现驾驶风险警示。
本发明通过采用近红外脑功能成像技术对驾驶人的疲劳等级实时识别，进行提前警示，并在驾驶人进入高等级的疲劳状态之前及时驱动多觉警示单元工作对驾驶人进行多感官刺激唤醒驾驶员，能够降低疲劳引发的交通事故率，保障驾驶员和乘客的健康和安全。
根据本申请的一个实施例，所述数据采集单元包括近红外脑功能成像头盔；如图2至图4所示，所述近红外脑功能成像头盔包括头盔主体1，所述头盔主体1为与人体头顶弧形相适应的弧形；所述头盔主体1前端设有与人体前额弧度相贴合的前数据采集部12，所述后数据采集部11与人体前额贴合的一面安装有至少一个近红外光谱传感器。其中，近红外光谱传感器包括通过无线通信单元与所述主机连接的驱动电路，与所述驱动电路连接的近红外发光管，与所述近红外发光管相耦合的光敏接收管，与光敏接收管连接的所述信号调理电路以及与所述信号调理电路连接的数据采集卡，所述数据采集卡将采集到的信息再通过无线通信单元发送至主机。通过占空比1:1，频率100Hz的方波驱动电路驱动四个波长(波长为730nm、760nm、820nm和850nm)发光二极管发光；光敏二极管模块(OPT101)分作为接收装置，接收从组织透过的光信号。该模块集成了光电转换电路，将测得的光强度信号转换成电压输出，然后根据采集的要求将该信号经过信号调理电路作适当的放大；处理后的被测信号输入到数据采集卡，也即可以根据实验需要同时采集多路不不同距离接收到的待测信号。最后将采集到的信号通过蓝牙传到主机上，主机对数据进行处理后，显示在PC机。
根据本申请的一个实施例，所述近红外光谱传感器安装在所述前数据采集部12与人体大脑右前侧部位相贴合的区域内。根据实验证明：与疲劳相关的脑部功能区域位于大脑右前侧，故本申请将采集的近红外光谱传感器分布于大脑右前侧，与传统的近红外脑功能成像头套(近红外光谱传感器覆盖整个脑区)相比，所需的近红外光谱传感器数量更少，头盔穿戴更方便，更能省电。
根据本申请的一个实施例，所述前数据采集部12与人体前额贴合的一面安装有多个近红外光谱传感器(如图4中的第一传感器51、第二传感器52、第三传感器53和第四传感器54)，多个所述近红外光谱传感器均匀布置在前数据采集上。通过设置多个近红外光谱传感器可提高数据准确性。
根据本申请的一个实施例，所述头盔主体1后端设有与人体脑后部相配合的后数据采集部11，所述后数据采集部11上设有至少一个近红外光谱传感器(图4中所示的第五传感器55)。通过该设置后数据采集部11，可通过固定在其上的近红外光谱传感器对人脑后部的脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白的浓度信息进行检测。
根据本申请的一个实施例，所述后数据采集部11的两端分别设有第一连接部111和第二连接部112，所述前数据采集部12的两端分别设有第三连接部121和第四连接部122，所述第一连接部111和第三连接部121之间连接有第一松紧调节件2，所述第二连接部112和第四连接部122之间连接有第二松紧调节件3。通过第一松紧调节件2和第二松紧调节件3对头盔前后端的前数据采集部12和后数据采集部11进行限位，便于佩戴和固定。
根据本申请的一个实施例，所述头盔主体1、前数据采集部12、后数据采集部11、后数据采集部11的第一连接部111和第二连接部112以及前数据采集部12的第三连接部121和第四连接部122一体成型。通过使头盔主体1、前数据采集部12、后数据采集部11、后数据采集部11一体成型可增加整个头盔的强度。
根据本申请的一个实施例，所述前数据采集部12上还安装有下颚松紧带4，所述下颚松紧带4的两端分别与所述前数据采集部12两端的第三连接部121和第四连接部122连接。通过设置颚松紧带可增加头盔佩戴的稳定性。
根据本申请的一个实施例，所述多觉警示单元包括分别与数据处理单元里连接的气味发生器和声光报警器74。当主机判断驾驶员处于疲劳状态时，声光报警器74会对驾驶员进行提示，同时气味发生器释放提神功能的薄荷精油，对驾驶员的疲劳状态进行警示。
根据本申请的一个实施例，如图5和图6所示，所述气味发生器包括上壳体6和下壳体7，所述上壳体6内设有至少一个储液室，所述下壳体7内设有导流管，所述导流管的一端与储液室底部的出液口连通，另一端设有雾化器；所述导流管上述设有电磁阀。本气味发生器分为上下两层，整体呈圆柱形，上层(即上壳体6)内设有至少一个储液室，下层(即下壳体7)内设有雾化结构；气味发生装置接收到驾驶员处于疲劳状态时，则开启导流管上的电磁阀，使储液室中的精油浸入导流管中，并启动雾化器工作，对精油进行雾化。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，其特征在于，包括用于获取驾驶员的脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白的浓度信息的数据采集单元；用于获取数据采集单元采集到的脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白的浓度信息，并根据获取到的所述浓度信息对驾驶员的疲劳程度进行分级的数据处理单元；以及用于根据数据处理单元输出的数据分级结果对驾驶员进行多感官刺激消除驾驶员的疲劳的多觉警示单元。
2.根据权利要求1所述的基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，其特征在于，所述数据采集单元包括近红外脑功能成像头盔，所述近红外脑功能成像头盔包括头盔主体，所述头盔主体为与人体头顶弧形相适应的弧形；所述头盔主体前端设有与人体前额弧度相贴合的前数据采集部，所述后数据采集部与人体前额贴合的一面安装有至少一个近红外光谱传感器。
3.根据权利要求2所述的基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，其特征在于，所述近红外光谱传感器安装在所述前数据采集部与人体大脑右前侧部位相贴合的区域内。
4.根据权利要求2所述的基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，其特征在于，所述前数据采集部与人体前额贴合的一面安装有多个近红外光谱传感器，多个所述近红外光谱传感器均匀布置在前数据采集上。
5.根据权利要求3或4所述的基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，其特征在于，所述头盔主体后端设有与人体脑后部相配合的后数据采集部，所述后数据采集部上设有至少一个近红外光谱传感器。
6.根据权利要求5所述的基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，其特征在于，所述后数据采集部的两端分别设有第一连接部和第二连接部，所述前数据采集部的两端分别设有第三连接部和第四连接部，所述第一连接部和第三连接部之间连接有第一松紧调节件，所述第二连接部和第四连接部之间连接有第二松紧调节件。
7.根据权利要求6所述的基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，其特征在于，所述头盔主体、前数据采集部、后数据采集部、后数据采集部的第一连接部和第二连接部以及前数据采集部的第三连接部和第四连接部一体成型。
8.根据权利要求1所述的基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，其特征在于，所述前数据采集部上还安装有下颚松紧带，所述下颚松紧带的两端分别与所述前数据采集部两端的第三连接部和第四连接部连接。
9.根据权利要求8所述的基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，其特征在于，所述多觉警示单元包括分别与数据处理单元里连接的气味发生器和声光报警器。
10.根据权利要求1所述的基于近红外脑功能成像的驾驶疲劳智能检测警示唤醒系统，其特征在于，所述气味发生器包括上壳体和下壳体，所述上壳体内设有至少一个储液室，所述下壳体内设有导流管，所述导流管的一端与储液室底部的出液口连通，另一端设有雾化器。
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