基于EEG与EOG信号的疲劳驾驶状态综合分析-论文.pdf

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1、第35卷第2期东北大学学报(自然科学版)Vo1．35．No．22014年2月JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Feb．2014doi：10．3969／j．issn．1005—3026．2014．02．006基于EEG与EOG信号的疲劳驾驶状态综合分析王福旺，王宏，罗旭(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819)摘要：疲劳驾驶时，司机的脑电信号和眼电信号特征均发生显著变化，本文针对这两类信号进行分析研究，利用这两类数据综合分析判断司机是否处于疲劳驾驶状态．首先对

2、采集的脑电信号进行小波包分解，提取信号中的O／波，并计算其相对功率谱P；然后利用Pearson相关系数分析两路对称导联F7，F8中眨眼信号特征，去除干扰；最后利用BP神经元网络对眨眼信号进行识别，计算眨眼频率．结果表明，利用眼电信号和脑电信号特征综合分析司机眨眼动作，能准确识别出眨眼信号，并能正确检测人的驾驶疲劳状态的变化．关键词：疲劳驾驶；脑电信号；眼电信号；小波包分解；相对功率谱；眨眼频率中图分类号：R318文献标志码：A文章编号：1005—3026(2014)02—0175—04ComprehensiveAnalysiso

3、fFatigueDrivingBasedonEEGandEoGWANGFu—wang，WANGHong，LUOXu(SchoolofMechanicalEngineering&Automation，NortheasternUniversity，Shenyang110819，China．Correspondingauthor：WANGHong，professor，E—mail：hongwang@mail．neu．edu．cn)Abstract：TheEEGandEOGhavesignificantchangeswhendriver

4、sarefatigued．Sothesetwotypesofsignalscanbeusedtoanalyzefatiguedriving．Firstly．therhythmwasextractedfromdrivers’EEGsignalsusingwaveletpacketdecompositionanditsrelativepowerspectrumPwascalculated．ThentheblinkingcharacteristicsoftheEOGsignalscontmnedinF7andF8channelswer

5、eanalyzedandtheinterferencesignalswereremovedusingthePearsoncorrelationcoeficient．Finally，theblinkingsignalswereidentifiedusingBPneuralnetworkandtheblinkingratewascalculated．TheresultsshowthatusingthecomprehensiveanalysisofEOGandEEGcanaccuratelyidentifytheblinkingsig

6、nalsandcorrectlydetectthechangesofdriverfatiguestate．Keywords：fatiguedriving；EEG(electroencephalogram)；EOG(electroencephalogram)；waveletpacketdecomposition；relativepowerspectrum；blinkingrate对司机疲劳驾驶状态的研究主要从主观和客驾驶员的眨眼频率一般利用图像处理技术来观两方面进行研究¨J．主观研究一般是通过调检测：通过摄像头采集人脸信息，对眼睛

7、进行定查问卷评估司机的综合疲劳状况，此类研究受司位，判断眼睛大小，进而计算眨眼频率；此类方法机和研究者主观判断能力的影响，可靠性难以保虽然能够有效检测眨眼信息，但有时受车内光线证；因此目前主要从客观角度对疲劳驾驶进行研和人脸方位等因素的影响，测量结果有一定误差．究，其中包括检测驾驶员的肌电(EMG)、心电另外，EEG信号被认为是检测驾驶疲劳的金标(ECG)和脑电(EEG)等生理信号的变换规准，通过检测EEG信号中快波和慢波的变化可以律J．另外，客观研究还包括检测方向盘运动信有效检测人疲劳状态的变化．为此，本文利用人眨息、偏移值和

8、行车速度等汽车操纵信号，检测驾驶眼时眼电信号的时域信号明显且易于检测的特点，结合脑电信号综合分析驾驶疲劳问题．员的面部状态和头部运动等物理行为的变化，检选取F7与F8左右对称导联，两路导联信号测驾驶员眨眼频率的变化等．收稿日期：2013一O5—02基金项目：国家