本實用新型涉及腦電波領域，具體涉及一種基于腦電波防疲勞監(jiān)測的骨傳導反饋裝置。

背景技術：

人現(xiàn)有的防疲勞駕駛設備中，有的是基于車輛運行狀態(tài)，有的是基于駕駛人行為特征的，這類產品采用的技術都不是基于疲勞這種生理現(xiàn)象的直接生理特征依據(jù)而得出的判斷，受外界多種因素影響很大，導致誤判率高。也有采用基于生理征作為疲勞的判斷依據(jù)的設備，如采用PERCLOS(Percentage of Eyelid Closure Over the Pupil Over Time)技術對瞳孔和眼瞼閉合時間的檢測，但這種方法因人的個體差異大，算法沒有普適性。而且如迎光時，瞳孔和眼瞼表現(xiàn)與正常情況下也不一樣。對夜間行車，要求采用紅外攝像技術，否則，無法正常采集到這些生理特征。所以這種方法對使用環(huán)境的條件有一定要求。

由于大腦思維狀態(tài)會帶來成千上萬的神經活動，這些活動會形成腦電波。這種腦電波是能通過儀器或電子裝置探測到，人的大腦前額處的皮質產生更高級的思維，它控制著人的情緒、精神狀態(tài)和專注度；人的疲勞狀態(tài)可通過研究腦前額的腦電波活動，經過腦電波疲勞算法，非常準確地監(jiān)測到。因此，采用腦電波防疲勞設備，一般是通過腦電波傳感器，獲取到腦電數(shù)據(jù)后；然后經過腦電算法監(jiān)測到疲勞狀態(tài)；再通過振動或蜂鳴器等方式反饋，起到提醒使用者已進入疲勞困盹狀態(tài)了；從而達到自我意識到已經進入疲勞狀態(tài)。

在現(xiàn)有設備中，當探測到疲勞狀態(tài)時，提供的提醒反饋方式一般是傳統(tǒng)的語音(蜂鳴)的這種聲音或壓力、振動等方式。語音(蜂鳴)方式的提醒方式，的確是一種直接而含義明確的方式，但這種傳統(tǒng)語音方式，在雜吵的環(huán)境情況下，可能因與環(huán)境音混雜而聽不清而被忽略；或有些場景下不宜發(fā)出聲響；如果用耳機方式，能避免上述情況，但因在某些使用場景下，又要容易聽到外界的聲音。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種基于腦電波防疲勞監(jiān)測的骨傳導反饋裝置，實現(xiàn)準確的監(jiān)測疲勞情況，以及報警時不影響其他人和妨礙自己聽力。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種基于腦電波防疲勞監(jiān)測的骨傳導反饋裝置，包括：

腦電波采集單元，該腦電波采集單元包括腦電波傳感器和腦電波信號處理模塊，該腦電波傳感器用于實時采集人腦的腦電波并發(fā)送到腦電波信號處理模塊中，該腦電波信號處理模塊用于處理腦電波并形成可識別判斷疲勞狀態(tài)的疲勞數(shù)值；

疲勞監(jiān)測單元，該疲勞監(jiān)測單元包括預設的疲勞閾值，以及根據(jù)接收實時采集的腦電波各波頻段強度值且經計算而得的疲勞數(shù)值，該疲勞數(shù)值與疲勞閾值比較、處理，當疲勞數(shù)值超出疲勞閾值時產生判定為疲勞狀態(tài)并發(fā)送警報信號到骨傳導反饋單元中；

骨傳導反饋單元，該骨傳導反饋單元包括若干骨傳導揚聲器，該骨傳導揚聲器根據(jù)警報信號將一振動信號通過耳旁的皮膚和顱骨傳遞至內耳。

其中，較佳方案是：該腦電波傳感器包括設置在前額的干電極和設置在耳垂的參考電極，該干電極和參考電極實時采集前額處的腦電壓信號，并發(fā)送到腦電波信號處理模塊中。

其中，較佳方案是：包括一枕式頭戴設備，該枕式頭戴設備包括一枕式支架、設置在枕式支架上的彈性彎頭和耳夾，該干電極設置在彈性彎頭的末端，該參考電極設置在耳夾上。

其中，較佳方案是：該骨傳導揚聲器設置在枕式支架的對應位置上。

其中，較佳方案是：該枕式頭戴設備還包括一電源和與電源連接的電源管理模塊，該電源管理模塊至少包括一充電電路，該充電電路為電源充電。

其中，較佳方案是：該腦電波信號處理模塊包括信號放大電路、濾波電路、A/D轉換電路、分析處理電路和去噪電路，該腦電波依次通過信號放大電路、濾波電路、A/D轉換電路、分析處理電路和去噪電路，獲得腦電波的若干頻帶信號。

其中，較佳方案是：該腦電波信號處理模塊還包括一疲勞數(shù)值處理器，該疲勞數(shù)值處理器用于處理腦電波的若干頻帶信號，并形成可識別判斷疲勞狀態(tài)的疲勞數(shù)值。

其中，較佳方案是：該分析處理電路包括若干頻域變換算法模塊，該腦電波經過A/D轉換電路的模數(shù)轉換后通過頻域變換算法模塊，獲得腦電波的若干頻帶信號。

其中，較佳方案是：該疲勞監(jiān)測單元包括一疲勞判定模型，該疲勞判定模型根據(jù)采集的人清醒及疲勞駕駛時的若干樣本并分析、處理獲得，該疲勞判定模型包括疲勞閾值，當疲勞數(shù)值大于或等于疲勞閾值時，產生判定為疲勞狀態(tài)并發(fā)送警報信號到骨傳導反饋單元中。

其中，較佳方案是：該骨傳導反饋單元還包括音頻播放模塊，該音頻播放模塊與骨傳導揚聲器連接，該音頻播放模塊根據(jù)警報信號用于將預存的提醒語音解碼播放，該骨傳導揚聲器將音頻信號轉換成振動信號。

本實用新型的有益效果在于，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型通過涉及一種基于腦電波防疲勞監(jiān)測的骨傳導反饋裝置，采集人腦的腦電波，能在基本不受外界條件約束的情況下，通過監(jiān)測腦電波這種生物電現(xiàn)象，較準確的監(jiān)測到人的疲勞狀態(tài)；以及在疲勞預警時利用骨傳導技術，起到語音提醒的作用，使用戶意識到自己已處于疲勞狀態(tài)；而且采用骨傳導技術僅本人能聽到，不干擾和影響周圍人，并且不影響聽力。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是本實用新型基于腦電波防疲勞監(jiān)測的骨傳導反饋裝置的結構框圖；

圖2是本實用新型腦電波采集單元的結構框圖；

圖3是本實用新型腦電波采集單元的具體結構框圖；

圖4是本實用新型腦電波采集單元的結構示意圖；

圖5是本實用新型枕式頭戴設備的結構示意圖；

圖6是本實用新型腦電波信號處理模塊的具體結構框圖；

圖7是本實用新型骨傳導反饋單元的具體結構框圖。

具體實施方式

現(xiàn)結合附圖，對本實用新型的較佳實施例作詳細說明。

如圖1和圖2所示，本實用新型提供一種基于腦電波防疲勞監(jiān)測的骨傳導反饋裝置的優(yōu)選實施例。

一種基于腦電波防疲勞監(jiān)測的骨傳導反饋裝置，包括腦電波采集單元10、疲勞監(jiān)測單元20和骨傳導反饋單元30，具體的，腦電波采集單元10包括腦電波傳感器11和腦電波信號處理模塊12，腦電波傳感器11用于實時采集人腦的腦電波并發(fā)送到腦電波信號處理模塊12中，腦電波信號處理模塊12用于處理腦電波并形成可識別判斷疲勞狀態(tài)的疲勞數(shù)值；疲勞監(jiān)測單元20包括預設的疲勞閾值，以及根據(jù)接收實時采集的腦電波各波頻段強度值且經計算而得的疲勞數(shù)值，該疲勞數(shù)值與疲勞閾值比較、處理，當疲勞數(shù)值超出疲勞閾值時產生判定為疲勞狀態(tài)并發(fā)送警報信號到骨傳導反饋單元30中；骨傳導反饋單元30包括若干骨傳導揚聲器31，骨傳導揚聲器31根據(jù)警報信號將一振動信號通過耳旁的皮膚和顱骨傳遞至內耳，其中，骨傳導揚聲器31優(yōu)選為兩個并分貝設置在左右耳旁。

進一步地，疲勞監(jiān)測單元20包括一疲勞判定模型，疲勞判定模型根據(jù)采集的人清醒及疲勞駕駛時的若干樣本并分析、處理獲得，疲勞判定模型包括疲勞閾值，當疲勞數(shù)值大于或等于疲勞閾值時，產生判定為疲勞狀態(tài)并發(fā)送警報信號到骨傳導反饋單元30中。

具體地，采集的人清醒及疲勞駕駛時的若干樣本，利用不同的數(shù)據(jù)分析方法，處理若干樣本的腦電波，數(shù)據(jù)分析方法包括如數(shù)理統(tǒng)計、SVM支持向量機等機器學習方法，總結歸納人疲勞狀態(tài)的判定模型算法，得到疲勞指標；對不同波段的腦電波的幅值計算其算數(shù)平均及標準平方差，并與判定模型算法進行比較，從而得出當前疲勞指數(shù)是應增加還是減少，是否達到判定模型設定的疲勞閾值；若疲勞數(shù)值大于或等于疲勞閾值時，判定為疲勞狀態(tài)。采集人腦的腦電波，能在基本不受外界條件約束的情況下，通過監(jiān)測腦電波這種生物電現(xiàn)象，較準確的監(jiān)測到人的疲勞狀態(tài)。

如圖3、圖4和圖5所示，本實用新型提供一種枕式頭戴設備的較佳實施例。

腦電波傳感器11包括設置在前額的干電極111和設置在耳垂的參考電極112，干電極111和參考電極112實時采集前額處的腦電壓信號，并發(fā)送到腦電波信號處理模塊12中。參考圖4，采用腦電極導聯(lián)方式，將干電極111放置前額的Fp1或Fp2處，并將參考電極112分別放置耳垂A1、A2處，或者同時放在A1處或A2處，實時采集人腦的腦電波。

在本實施例中，提供一種枕式頭戴設備，枕式頭戴設備包括一枕式支架41、設置在枕式支架41上的彈性彎頭42和耳夾43，干電極111設置在彈性彎頭42的末端，參考電極112設置在耳夾43上。

進一步地，骨傳導揚聲器31設置在枕式支架41的對應位置上。

進一步地，枕式頭戴設備還包括一電源和與電源連接的電源管理模塊，電源管理模塊至少包括一充電電路，充電電路為電源充電。

其中，枕式支架41上設置一電路區(qū)44，電源、電源管理模塊以及用于控制處理枕式頭戴設備的處理器均設置在電路區(qū)44中。

具體地，枕式頭戴設備穿戴在頭上，干電極111通過彈性彎頭42貼著前額的Fp1或Fp2處，同時，參考電極112通過耳夾43夾在耳垂處，實現(xiàn)實時采集人腦的腦電波；骨傳導揚聲器31通過枕式支架41貼近耳旁設置，在判定為疲勞狀態(tài)時，發(fā)出振動信號并通過耳旁的皮膚和顱骨傳遞至內耳，產生聽覺，實現(xiàn)提醒功能。

如圖6所示，本實用新型提供一種腦電波信號處理模塊的較佳實施例。

腦電波信號處理模塊12包括信號放大電路121、濾波電路122、A/D轉換電路123、分析處理電路124和去噪電路125，腦電波依次通過信號放大電路121、濾波電路122、A/D轉換電路123、分析處理電路124和去噪電路125，獲得腦電波的若干頻帶信號，人腦腦電波頻帶信號包括如δ、θ、α、β、γ等腦電波信號。

進一步地，腦電波信號處理模塊12還包括一疲勞數(shù)值處理器126，疲勞數(shù)值處理器126用于處理腦電波的若干頻帶信號，即計算腦電波中的幾種典型頻帶的功率譜密度，形成可識別判斷疲勞狀態(tài)的疲勞數(shù)值。

其中，分析處理電路124包括若干頻域變換算法模塊，腦電波經過A/D轉換電路123的模數(shù)轉換后通過頻域變換算法模塊，獲得腦電波的若干頻帶信號；頻域變換算法模塊包括wavelet(小波)和FFT(快速傅里葉)等頻域變換算法。

如圖7所示，本實用新型提供一種骨傳導反饋單元的較佳實施例。

骨傳導反饋單元30還包括音頻播放模塊32，音頻播放模塊32與骨傳導揚聲器31連接，音頻播放模塊32根據(jù)警報信號用于將預存的提醒語音解碼播放，骨傳導揚聲器31將音頻信號轉換成振動信號，振動信號通過耳旁的皮膚和顱骨傳遞至內耳，產生聽覺。以及在疲勞預警時利用骨傳導技術，起到語音提醒的作用，使用戶意識到自己已處于疲勞狀態(tài)；而且采用骨傳導技術僅本人能聽到，不干擾和影響周圍人，并且不影響聽力。

優(yōu)選地，骨傳導反饋單元30還包括一控制模塊，控制模塊分別與音頻播放模塊32、骨傳導揚聲器31和疲勞監(jiān)測單元20連接，控制模塊根據(jù)疲勞監(jiān)測單元20發(fā)送的警報信號，控制音頻播放模塊32、骨傳導揚聲器31進行相應工作。

以上所述者，僅為本實用新型最佳實施例而已，并非用于限制本實用新型的范圍，凡依本實用新型申請專利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本實用新型所涵蓋。