基于可拓學(xué)與面部視覺(jué)特征的精神疲勞識(shí)別研究.pdf

1、隨著腦力勞動(dòng)在人類生產(chǎn)生活中所占的比重越來(lái)越大，精神疲勞所產(chǎn)生的負(fù)面影響也越來(lái)越大，涉及到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、軍事和日常生活等各個(gè)方面。信息技術(shù)的發(fā)展，為人體精神疲勞的動(dòng)態(tài)測(cè)量和實(shí)時(shí)分析提供了可能?；谟?jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，以面部視頻為基礎(chǔ)，融合多種特征對(duì)駕駛疲勞進(jìn)行非侵?jǐn)_式識(shí)別已經(jīng)取得了一些成果。但基于面部視覺(jué)特征的精神疲勞識(shí)別，目前研究還不多，主要存在兩大難題需要解決，一是研究更有效的精神疲勞面部視覺(jué)特征，并提高特征提取的準(zhǔn)確性;二是如何使多特征融

2、合過(guò)程中的不相容問(wèn)題形式化，建立問(wèn)題求解的形式化過(guò)程，進(jìn)而通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)智能地找到多特征融合的最優(yōu)策略和方法。
　　 本文圍繞上述問(wèn)題進(jìn)行了研究，主要研究工作如下:
　　 1、基于面部視覺(jué)特征的精神疲勞識(shí)別可拓模型研究
　　 對(duì)人體精神疲勞的概念進(jìn)行了界定，明確了本文的研究目標(biāo)。分析了基于面部視覺(jué)特征進(jìn)行精神疲勞識(shí)別中存在的不相容問(wèn)題，研究了求解矛盾問(wèn)題的可拓策略生成的一般方法，建立了精神疲勞識(shí)別的基元和基元拓展

3、模型，研究了精神疲勞識(shí)別的可拓策略，建立了精神疲勞識(shí)別的可拓模型。
　　 2、精神疲勞面部動(dòng)態(tài)特征研究與識(shí)別
　　 針對(duì)現(xiàn)有面部視覺(jué)特征提取方法中存在的無(wú)法對(duì)大角度的頭部旋轉(zhuǎn)和傾斜以及頭發(fā)遮擋等情況進(jìn)行有效處理的問(wèn)題，研究了人眼、虹膜及嘴巴的定位與疲勞特征提取方法，提出了一種實(shí)時(shí)有效的虹膜分割與眨眼參數(shù)計(jì)算方法和基于嘴唇內(nèi)輪廓特征點(diǎn)曲線擬合的張口度獲取方法。
　　 針對(duì)基于眨眼參數(shù)與張口度閾值法判別疲勞存在的適應(yīng)

4、性差，容易受到眨眼習(xí)慣、年齡、嘴巴大小和嘴唇厚度影響等問(wèn)題，研究了不同年齡人群的眨眼參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布特性，提出了基于眨眼參數(shù)FR模型數(shù)字特征進(jìn)行精神疲勞識(shí)別的方法，和結(jié)合張口度與張口持續(xù)時(shí)間雙閾值進(jìn)行哈欠判別的方法。
　　 針對(duì)眨眼參數(shù)FR模型數(shù)字特征對(duì)精神疲勞的過(guò)渡狀態(tài)識(shí)別率不高、雙閾值法哈欠檢測(cè)無(wú)法區(qū)別深哈欠和淺哈欠等問(wèn)題，在研究時(shí)間序列及其分類算法的基礎(chǔ)上，以眨眼持續(xù)時(shí)間為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一種BD-時(shí)間序列，提出了相應(yīng)的分段方法

5、和HMM時(shí)序分類算法;以張口度為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一種M-時(shí)間序列，提出了相應(yīng)的分段和分類方法，提高了精神疲勞過(guò)渡狀態(tài)的識(shí)別率，并能夠?qū)Σ煌跔顟B(tài)的哈欠進(jìn)行區(qū)別。
　　 3、精神疲勞的面部慢性疲態(tài)特征研究與識(shí)別
　　 與中醫(yī)科專家對(duì)工作生活壓力等導(dǎo)致的伴有嚴(yán)重睡眠障礙的慢性疲勞(SD_CFS)者的面部視頻進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn):SD_CFS者存在膚色暗淡、臥蠶突出、印堂“川”字形紋理和嘴角下壓等面部慢性疲態(tài)特征，提出了特征提取、融合

6、、降維和面部慢性疲態(tài)識(shí)別的方法，為被測(cè)者工作生活壓力信息的非侵?jǐn)_式自動(dòng)獲取提供了一種有效的途徑。
　　 4、分層多特征多方法可拓融合的精神疲勞識(shí)別
　　 分析了本文所提出的各種精神疲勞面部特征與識(shí)別方法的優(yōu)勢(shì)和不足，以及多特征多方法融合過(guò)程中存在的矛盾，提出了一種分層多方法多特征可拓融合進(jìn)行精神疲勞識(shí)別的方法。按照單特征、雙特征、多特征分層給出了各層可拓融合的思路與機(jī)制、模態(tài)的定義、模態(tài)切換的規(guī)則和矛盾裁決的方法。