基于心率變異性的人體精神疲勞檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、疲勞是人體的一個(gè)復(fù)雜的生理狀態(tài)，主要表現(xiàn)為身體和精神的疲憊，注意力和工作效率的下降。當(dāng)今社會(huì)有很多場(chǎng)合要求人們精神飽滿，否則容易出現(xiàn)重大事故而造成嚴(yán)重后果。例如，駕駛員疲勞駕駛、飛行員高空工作、外科醫(yī)生手術(shù)等。所以，對(duì)人體進(jìn)行疲勞檢測(cè)是非常有必要的。
　　本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于人體疲勞檢測(cè)研究的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了全面的調(diào)研和查閱，簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)并研究了心電信號(hào)的形成機(jī)理和生理特點(diǎn);在此基礎(chǔ)上，提出了基于心率變異性的人體精神疲勞的判定指標(biāo)。本研

2、究系統(tǒng)包括心電信號(hào)的采集和心電信號(hào)的分析處理兩部分。
　　對(duì)于采集方案，廣泛采用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要包括2種：一種是基于系統(tǒng)集成的芯片級(jí)的電路設(shè)計(jì);另一種是利用現(xiàn)有的傳感器和軟硬件資源豐富的計(jì)算機(jī)搭建系統(tǒng)，考慮到前者開發(fā)周期長(zhǎng)、成本高，本文采用后者設(shè)計(jì)方案。信號(hào)的采集以EKG-BTA心電傳感器作為心電信號(hào)的放大器，能將心電信號(hào)放大到采集卡可以識(shí)別的狀態(tài);采用USB6211數(shù)據(jù)采集卡對(duì)放大后的心電信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將采集到的信號(hào)送入

3、計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分析。電極不同于常規(guī)的心電圖機(jī)而是采用導(dǎo)電織物，該電極安裝在座椅上，不與皮膚直接接觸，可以很容易的測(cè)出心電圖。
　　對(duì)于心電信號(hào)的分析，利用美國(guó)NI公司推出的一種基于G語(yǔ)言的圖形化編程軟件LabVIEW，它具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，使心電數(shù)據(jù)的顯示、處理和分析等全部由計(jì)算機(jī)完成。通過對(duì)心信號(hào)的噪聲來源分析，將產(chǎn)生的噪聲分別使用經(jīng)典濾波器和小波變換方法對(duì)信號(hào)噪聲的去除進(jìn)行了對(duì)比分析。然后對(duì)心電信號(hào)的特征參數(shù)R波進(jìn)行檢測(cè)分析

4、，并將R波檢測(cè)算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與麻省理工學(xué)院提供的心律不齊數(shù)據(jù)庫(kù)(MIT-BIH Arrhythmia Database)的注釋文件中標(biāo)注的R波位置進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，證明本文提出的QRS波群檢測(cè)算法達(dá)到了99.59％的檢測(cè)正確率。最后通過檢測(cè)出的R波，計(jì)算得到了心率以及RR間期并做出了HRV的時(shí)頻域分析，為心電信號(hào)檢測(cè)人的精神疲勞的分析奠定基礎(chǔ)，經(jīng)驗(yàn)證HRV的幾項(xiàng)時(shí)頻指標(biāo)SDNN，TP，LF，HF，LF/HF可以用來檢測(cè)人體的精神疲勞狀態(tài)。<