融合腦血氧飽和度及面部表情的多誘因非合適駕駛狀態(tài)識(shí)別.pdf

1、隨著人類社會(huì)的老齡化及文化發(fā)展的多元化，交通事故的主觀誘因日趨復(fù)雜，這些誘因不僅包含傳統(tǒng)意義下的疲勞及分神行為，同時(shí)包括飲酒、吸毒、疾病、藥物等新型誘因。這些誘因致使駕駛主體進(jìn)入多誘因非合適駕駛狀態(tài)(Various Inducement Unfitted DrivingStates，VIUDS)，降低了對(duì)駕駛環(huán)境的認(rèn)知能力，并最終導(dǎo)致交通事故。目前，傳統(tǒng)的方法只能實(shí)現(xiàn)單一誘因的檢測(cè)，而無(wú)法在統(tǒng)一的技術(shù)構(gòu)架下實(shí)現(xiàn)多種誘因的同時(shí)檢測(cè)。針對(duì)這

2、一問(wèn)題，本文以生物醫(yī)學(xué)及認(rèn)知科學(xué)的最新研究成果為基礎(chǔ)，在分析了多種主觀誘因?qū)︸{駛主體中樞神經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)知能力負(fù)面共性影響的基礎(chǔ)上，選取了面部表情及腦前額葉血氧飽和度作為基本特征量，通過(guò)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了認(rèn)知能力的融合評(píng)估，并最終在同一技術(shù)構(gòu)架下實(shí)現(xiàn)了VIUDS多誘因的統(tǒng)一檢測(cè)。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新如下:
　　1、在分析交通事故多種主觀成因的基礎(chǔ)上，得出了在多誘因作用下VIUDS本質(zhì)上是中樞神經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)知能力下降的狀態(tài);在分析基于單特征量及現(xiàn)有檢

3、測(cè)方法局限性的基礎(chǔ)上，選取了面部表情及腦血氧飽和度作為反映認(rèn)知能力的基礎(chǔ)特征量，為認(rèn)知能力的融合評(píng)估奠定了基礎(chǔ);
　　2、提出了一種認(rèn)知能力的評(píng)估方法，該方法首先采用去趨勢(shì)波動(dòng)分析的方法計(jì)算腦額葉血氧飽和度時(shí)間序列的標(biāo)度指數(shù)(Cerebral Oxygenation Saturation Scaling Exponents,COSSE),并通過(guò)該指數(shù)實(shí)現(xiàn)了主體中樞神經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)知能力的分階評(píng)估;
　　3、提出了一種基于石英音又及

4、橢球面聲聚焦光聲傳感結(jié)構(gòu)的腦額葉血氧飽和度檢測(cè)方法。在檢測(cè)過(guò)程中，額葉組織及石英音叉分別位于橢球面的兩個(gè)焦點(diǎn)，在光激勵(lì)脈沖的刺激下，焦點(diǎn)處額葉組織產(chǎn)生的弱光聲信號(hào)經(jīng)橢球面聚焦后被另一焦點(diǎn)處的石英音叉以共振的方式拾取，最后根據(jù)激勵(lì)光強(qiáng)、光聲信號(hào)強(qiáng)度及血氧飽和度之間的定量關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)前額葉腦血氧飽和度的遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)創(chuàng)測(cè)量;
　　4、提出了一種正交流形保持投影的表情方法。針對(duì)流形保局投影方法的局限性，即不能在低維投影空間保持流形全局結(jié)構(gòu)的不變

5、性及投影矩陣非正交的問(wèn)題，重新定義了目標(biāo)約束函數(shù)，并采用格拉姆-施密特正交化過(guò)程重新求解投影矩陣，不僅在投影空間有效地保持了流形的全局及局部結(jié)構(gòu)，同時(shí)有效地降低了特征維數(shù)，提高了表情識(shí)別的準(zhǔn)確率;
　　5、提出了一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知能力多特征融合評(píng)估方法，該方法采用腦額葉血氧飽和度時(shí)間序列的標(biāo)度指數(shù)、疲勞表情、眨眼的頻率等作為融合的基本特征，通過(guò)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)計(jì)算了這些獨(dú)立隨機(jī)量對(duì)應(yīng)的后驗(yàn)概率，并采用后驗(yàn)概率作為認(rèn)知能力的評(píng)估依據(jù)