基于脑电和眼电的疲劳状态分析方法的研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于脑电和眼电的疲劳状态分析方法的研究作者姓名王金芳学科专业生物医学工程指导教师金海龙教授2015年5月中图分类号：R318.6学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于脑电和眼电的疲劳状态分析方法的研究硕士研究生：王金芳导师：金海龙申请学位：工学硕士学科专业：生物医学工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinBiomedicalEngineeringTHERESEARCHOFANALYSISMET

2、HODSABOUTFATIGUEBASEDONEEGANDEOGbyWangJinfangSupervisor:ProfessorJinHailongYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于脑电和眼电的疲劳状态分析方法研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者

3、签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于脑电和眼电的疲劳状态分析方法研究》是本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日

4、导师签名：日期：年月日摘要摘要本文的研究对象是驾驶疲劳。驾驶员长时间持续驾驶机动车辆就会出现驾驶疲劳，这时他的生理、心理机能逐渐衰减，反应速度、操控效率降低非常容易引起交通事故。近年来由疲劳驾驶导致的交通事故频发，因此研究和预防驾驶疲劳很有必要。研究驾驶疲劳采用的方法是分别提取精力充沛和疲劳状态下的驾驶员的几个与疲劳度相关的脑电和眼电信号特征，对这些特征进行分析、对比最终得出和驾驶疲劳相关性较高的特征指标。具体方法：首先，设计实验用交通图标刺激被试者模拟驾驶环境，利用实验室设备Neuroscan采集8名被试者在精力充沛和疲劳状态下的脑电和眼电

5、信号数据。然后，对采集的生理信号数据分别进行处理分析。对于脑电信号提取位于中间区域的C电极数据，脑电信号有几种不同频率的波形如：α(7~14Hz)波、β3(14~30Hz)波、θ(0.5~4Hz)波等。本文对不同频带的波形进行处理求得了()αθ+/β、θ/β、α/β的平均功率比值，其中α/β平均功率比值对驾驶者精力充沛和疲劳状态的差别表现最为明显。对于眼电信号提取水平(HEO)和垂直(VEO)两路眼电信号数据。水平眼电信号提取低高频平均功率比，根据别人研究过的和自己实验验证的结果(0~2.5Hz)/(2.5~30Hz)平均功率比对疲劳和非疲劳

6、状态反应敏感。垂直眼电信号主要提取眨眼特征，有眨眼时间、眨眼速度、眨眼频率几个特征指标。最后，把提取的脑电和眼电信号特征指标做主成分分析得到特征融合后的新变量曲线，把这几个特征与新变量曲线做一个线性相关度计算，最终找出与疲劳度相关性较高的指标。本文研究中脑电信号的α/β的平均功率比值、水平眼电信号的(0~2.5Hz)/(2.5~30Hz)平均功率比值、眨眼速度，均能较好的反应人的疲劳状态。而眨眼时间和眨眼频率在一定程度上也能反应人的疲劳状态，但容易受到突发情况的干扰，因此若用眨眼时间和眨眼频率判断人的疲劳状态需要做进一步的考量。关键词：驾驶疲

7、劳；脑电；眼电；平均功率比值；主成分分析I燕山大学工学硕士学位论文AbstractDrivingfatigueistheresearchingobjectionofthispaper.Thedrivingfatiguephenomenaisoccurredwhendriverspendstoomuchtimeondrivingwhichisveryeasytocausetrafficaccidentsbecausethephysicalandmentalfunctionsofdriverdecaysgraduallyandhisreactio

8、nandcontrollingspeedbecomesmoreslowly.Inrecentyears,thetrafficaccidentscausedbydri