CN102920467B - 疲劳度侦测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种疲劳度侦测方法，包括测量一使用者在一连续时间内的一生理特征值序列，并依据此生理特征值序列运算出一线性回归斜率和/或线性回归斜率之间的一差异值。再利用判断线性回归斜率及其持续时间长度来判断使用者的疲劳度。一种疲劳度侦测装置也于此处提出。本发明可有效侦测使用者的疲劳程度。

Description

疲劳度侦测方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种疲劳度侦测技术，特别是一种疲劳度侦测方法及其装置。

背景技术

近年来，因高度工作压力、缺乏充分休息与运动，过劳死的案例已不在少数，且青壮年的比例尤多。此外，因精神疲劳而导致的行车意外也有增加的趋势，如何在过度疲劳前事先检测出行车驾驶的精神状况，以避免意外发生，为业界日益关心的议题。

发明内容

本发明提供一种疲劳度侦测方法及其装置，利用所测量出的生理特征值，对其线性回归斜率做分析判断，有效侦测使用者的疲劳程度。

本发明一实施例的疲劳度侦测方法，包括下列步骤：测量一使用者在一连续时间内的一生理特征值序列；依据此生理特征值序列计算出一生理特征曲线；依据生理特征曲线运算出一线性回归斜率；判断一第一条件是否成立，其中第一条件为线性回归斜率小于一斜率阀值且持续一第一时间长度；以及依据第一条件是否成立来判断使用者的疲劳度。

本发明另一实施例的疲劳度侦测装置，包括：一测量单元，用以测量一使用者在一连续时间内的一生理特征值序列；一储存单元，用以储存生理特征值序列；一运算单元，其与测量单元以及储存单元电性连接，用以依据生理特征值序列计算出一生理特征曲线，且依据生理特征曲线中计算出一线性回归斜率，运算单元判断一第一条件是否成立以获得使用者的一疲劳度侦测结果，其中第一条件为线性回归斜率小于一斜率阀值且持续一第一时间长度；以及一输出单元，其与运算单元电性连接，用以输出疲劳度侦测结果。

以下藉由具体实施例配合附图详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的疲劳度侦测方法的流程图。

图2A、图2B及图2C为依据本发明一实施例的疲劳度侦测数据。

图2D、图2E及图2F为依据本发明又一实施例的疲劳度侦测数据。

图3为依据本发明一实施例的疲劳度侦测方法的流程图。

图4为依据本发明一实施例的疲劳度侦测方法的流程图。

图5为依据本发明一实施例的疲劳侦测装置的示意图

图6为依据本发明一实施例的测量单元的示意图。

图7为依据本发明又一实施例的测量单元的示意图。

主要组件符号说明

S10，S20，S30，S32，S40，     步骤

S42，S44，S50，S52，S54

100                           疲劳度侦测装置

110                           测量单元

112                           超宽带发射器

114，117           接收器

115                传感器

116                传输线

120                储存单元

130                运算单元

140                输出单元

A₁、A₂、A₃、...A₁₅ 警示信息

X₁                 标示点

具体实施方式

其详细说明如下，所述优选实施例仅做一说明而并非用以限定本发明。

请先参考图1，图1为本发明一实施例的疲劳度侦测方法的流程图。如图所示，在本实施例中，本发明的一种疲劳度侦测方法包括下列步骤，首先，测量一使用者在一连续时间内的一生理特征值序列(步骤S10)。接着，依据所测量到的生理特征值序列计算出一生理特征曲线(步骤S20)。然后，依据生理特征曲线运算出一线性回归斜率(步骤S30)。在从生理特征曲线中运算出线性回归斜率之后，判断一第一条件是否成立，其中第一条件是从线性回归斜率中找出其斜率小于一斜率阀值，且此斜率持续一第一时间长度(步骤S40)。最后，依据第一条件是否成立来判断使用者的疲劳度(步骤S50)。

接续上述，在一实施例中，生理特征值序列可为一心血管循环的脉冲频率值，如心跳、脉搏的频率值，其可藉由有线或是无线的心跳传感器来测量每秒更新的每分钟心跳频率值(HR₁)或每秒更新的每分钟脉搏频率而获得。以心跳频率值为例，生理特征曲线可为将连续十个HR₁的数据求其平均，以得到每十秒平均的HR₁₀心跳曲线，而数据的更新都是由现在时刻往前取单位时间内的数据并做平均运算，此为一种移动平均的概念。以前述每十秒平均的HR₁₀心跳曲线为例，一个单位时间即为10秒。同理，后述的每分钟平均或每五分钟平均即是以1分钟或5分钟为一个单位时间。

请参考图2A、图2B及图2C，图2A至图2C为依据本发明一实施例的疲劳度侦测数据。在第一实施例中，在取得使用者的每秒更新的每分钟心跳频率值(HR₁)序列之后，依上述方式取得每十秒平均的HR₁₀与每分钟平均HR₆₀的信息而绘示成如图2A所示的生理特征曲线，再对此生理特征曲线进行每分钟平均的线性回归斜率(如图2B)计算，并记录当其平均线性回归斜率的斜率小于-0.05(斜率阀值)时持续的时间(如图2C)。在第一实施例中，当每分钟平均的线性回归斜率的斜率小于-0.05时且至少持续了150秒(第一时间长度)时，如图2C的标示点X₁，则表示使用者已进入疲劳阶段，需产生第一警示信息(如图2A的警示信息A₁)。若使用者的数值持续使第一条件成立，则系统可持续发出警示信息以提醒使用者(如图2A的警示信息A₂、A₃、...A₁₅)，直到数值出现变化。

在又一实施例中，请一并参考图3的流程图以及本发明又一实施例的疲劳度侦测数据图(图2A、图2D、图2E及图2F)。请先参考图2A，与上一实施例的差异在于，此实施例的线性回归斜率为每五分钟平均的线性回归斜率(如图2D所示)，且此实施例还包括依据生理特征曲线运算出线性回归斜率之间的一差异值(如图2E及步骤S32)。接着，除了要判断第一条件(步骤S30)之外，也要判断一第二条件是否成立，其中第二条件为所述差异值是否已落入一阀值区间且持续一第二时间长度(步骤S42)。最后，依据第一条件、第二条件是否成立来判断使用者的疲劳度(步骤S52)，其中当第一条件以及第二条件成立时，则产生一第二警示信息。

接续上述，在此实施例中，第一条件为当每五分钟平均的线性回归斜率的斜率小于0且至少持续了140秒(第一时间长度)时，表示使用者的心跳已经渐渐变慢一段时间了。此外，第二条件为找出所计算出的各线性回归斜率小于0且其之间的差异值落入一阀值区间，例如大于-0.001且小于0.004，并且持续了第二时间长度，例如大于等于60秒，则表示使用者的心跳除了已经渐渐变慢一段时间，其心跳变化幅度的差异也小，这代表使用者进入注意力下降状态，则产生第二警示信息，例如一注意力下降警示信息，以提醒使用者需注意行车安全。

在再一实施例中，如图4的流程图所示，基于上一实施例的基础下，本发明的方法还包括判断一第三条件是否成立，其中第三条件为找出所计算出的各线性回归斜率小于0且其之间的差异值落入阀值区间且持续一第三时间长度(步骤S44)。最后，同理，依据第一条件、第二条件、第三条件是否成立来判断所述使用者的疲劳度(步骤S54)，当第一条件以及第三条件成立，则产生一第三警示信息。其中第三条件与第二条件大致相同，差异在于差异值落入阀值区间后所维持的时间长度，在此实施例中，第三时间长度为大于等于90秒或者大于等于第二时间长度至少30秒，也就是说，第三条件是判断落入阀值区间的这些数值是否持续够久的时间，故产生的第三警示信息是告知使用者已进入疲劳状态。

本发明一实施例的疲劳度侦测方法可应用于侦测行车驾驶中的使用者，生理特征值序列以心跳频率值为例，当第一条件以及第二条件成立，表示使用者的心跳渐渐变慢，心跳的变化幅度差异小，且这种状态持续一段时间，这代表使用者进入注意力下降状态，则产生注意力下降的警示信息以提醒使用者需注意行车安全。若当第一条件以及第三条件成立，表示使用者的心跳渐渐变慢，心跳的变化幅度差异小，且这种状态持续了够长的一段时间，这代表使用者已进入疲劳状态，则产生疲劳警示信息以警示使用者不宜再继续驾驶以免发生危险。利用所测量出的生理特征值序列，对其线性回归斜率以及各线性回归斜率的差异值做分析判断，可有效侦测使用者的疲劳程度。此外，两阶段判断及警示方式，可在使用者在注意力下降时即发出警示提醒，有效预防使用者因疲劳发生意外。

请参照图5，图5为本发明又一实施例的疲劳侦测装置的示意图。如图所示，一种疲劳度侦测装置100包括：一测量单元110，用以测量一使用者200在一连续时间内的一生理特征值序列；一储存单元120，用以储存生理特征值序列；一运算单元130，与测量单元110以及储存单元120电性连接，用以依据生理特征值序列计算出一生理特征曲线，且依据生理特征曲线单纯计算出一线性回归斜率及/或一并计算出线性回归斜率之间的一差异值，运算单元130判断第一条件、第二条件或第三条件中至少其中之一是否成立以获得使用者200的一疲劳度侦测结果，其中第一条件、第二条件以及第三条件的判断方法以及各阀值的条件如上述所有实施例所描述，此处即不再赘述；以及一输出单元140，与运算单元130电性连接，用以输出疲劳度侦测结果。其中输出单元140可为一显示屏幕及一声音装置至少其中之一。

接续上述，测量单元110可包括有线测量以及无线测量。在一实施例中，如图6所示，测量单元110包括一超宽带发射器112以及一接收器114。超宽带发射器112用以发射一超宽带信号。而接收器114用以接收一超宽带信号经过使用者200的反射信号，并在连续时间内取得例如使用者200的心跳、脉搏的心血管循环的脉冲的频率值。在又一实施例中，如图7所示，测量单元110也可包括一传感器115、一传输线116以及一接收器117，以有线的方式测量使用者200的一生理特征值序列。其中传感器115用以与使用者200直接接触以取得生理特征值序列。传输线116与传感器115连结，用以传输生理特征值序列。最后，接收器117用以接收在连续时间内取得生理特征值序列。可以理解的是，图6以及图7的图式比例不是按疲劳侦测装置以及使用者实际大小所绘示，其仅为一实施例以供了解本发明的技术特征但非用以限定本发明。

根据上述说明，本发明的特征在于可利用例如为电磁波技术的非接触方式测量使用者的生理特征当作疲劳指针。而且，依据所测量出的生理特征值变化来辨识使用者的疲劳程度，并在使用者注意力下降时即发出警示，可有效避免使用者发生意外。此外，使用上只要将本发明的疲劳度侦测装置设置于靠近心脏或脉搏的衣物上即可测量，使用上相当便利。

综合上述说明，本发明的疲劳度侦测方法及其装置，利用所测量出的生理特征值，对其线性回归斜率以及各线性回归斜率的差异值做分析判断，有效侦测使用者的疲劳程度。

以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，而不能以此限定本发明，即凡是依本发明所公开的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利要求所限定的范围内。

Claims (26)

1.一种疲劳度侦测方法，其特征在于，包括下列步骤：

测量一使用者在一连续时间内的一生理特征值序列，所述生理特征值序列包含心跳或脉搏的频率值；

依据所述生理特征值序列计算出一生理特征曲线；

依据所述生理特征曲线运算出一线性回归斜率；

判断一第一条件与一第二条件是否成立以判断所述使用者的疲劳度，其中

所述第一条件用以确认所述使用者的平均频率值是否持续下降，其中当所述第一条件为每分钟平均的所述生理特征值序列计算出的所述生理特征曲线的所述线性回归斜率小于-0.05，并且持续一第一时间长度，则判断该使用者进入一疲劳状态；及当所述第一条件为当每五分钟平均的所述生理特征值序列计算出的所述生理特征曲线的所述线性回归斜率小于0且持续所述第一时间长度，则所述第二条件用以确认所述使用者的线性回归斜率的变化率是否变小，依据所述第二条件是否成立，判断所述使用者是否进入一注意力下降状态。

2.如权利要求1所述的疲劳度侦测方法，其特征在于，所述线性回归斜率为每分钟平均的线性回归斜率，并且所述第一条件的所述斜率阀值为小于-0.05且所述第一时间长度为大于等于150秒。

3.如权利要求2所述的疲劳度侦测方法，其特征在于，当所述第一条件成立，则产生一第一警示信息。

4.如权利要求1所述的疲劳度侦测方法，其特征在于，还包括：

计算所述线性回归斜率之间的一差异值，

其中所述第二条件为所述差异值落入一阀值区间并且持续一第二时间长度；以及

当所述第一条件及所述第二条件成立，则产生一第二警示信息。

5.如权利要求4所述的疲劳度侦测方法，其特征在于，所述线性回归斜率为每五分钟平均的线性回归斜率，并且所述第一条件的所述斜率阀值为小于0且所述第一时间长度为大于等于140秒。

6.如权利要求5所述的疲劳度侦测方法，其特征在于，所述第二条件的所述阀值区间为大于-0.001且小于0.004。

7.如权利要求6所述的疲劳度侦测方法，其特征在于，所述第二时间长度大于等于60秒。

8.如权利要求4所述的疲劳度侦测方法，其特征在于，还包括：

判断一第三条件是否成立，其中所述第三条件为所述差异值落入所述阀值区间并且持续一第三时间长度；以及

依据所述第一条件、所述第二条件、所述第三条件是否成立来判断所述使用者的疲劳度，当所述第一条件以及所述第三条件成立，则产生一第三警示信息。

9.如权利要求8所述的疲劳度侦测方法，其特征在于，所述第三时间长度大于等于所述第二时间长度至少30秒并且所述阀值区间为大于-0.001且小于0.004。

10.如权利要求1所述的疲劳度侦测方法，其特征在于，所述生理特征值序列包括每秒更新的每分钟心跳频率值或每秒更新的每分钟脉搏频率值。

11.一种疲劳度侦测装置，其特征在于，包括：

一测量单元，用以测量一使用者在一连续时间内的一生理特征值序列，所述生理特征值序列包含心跳或脉搏的频率值；

一储存单元，用以储存所述生理特征值序列；

一运算单元，其与所述测量单元以及所述储存单元电性连接，用以依据所述生理特征值序列计算出一生理特征曲线，并且依据所述生理特征曲线计算出一线性回归斜率，所述运算单元判断一第一条件与一第二条件是否成立以获得所述使用者的一疲劳度侦测结果，其中

所述第一条件用以确认所述使用者的平均频率值是否持续下降，其中当所述第一条件为每分钟平均的所述生理特征值序列计算出的所述生理特征曲线的所述线性回归斜率小于-0.05并且持续一第一时间长度，则判断该使用者进入一疲劳状态；及当所述第一条件为当每五分钟平均的所述生理特征值序列计算出的所述生理特征曲线的所述线性回归斜率小于0，且持续该第一时间长度，所述第二条件用以确认所述使用者的所述线性回归斜率间的差异是否变小；依据所述第二条件是否成立，判断所述使用者进入一注意力下降状态；以及

一输出单元，其与所述运算单元电性连接，用以输出所述疲劳度侦测结果。

12.如权利要求11所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，所述测量单元包括有线测量以及无线测量。

13.如权利要求12所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，所述测量单元为无线测量，其包括：

一超宽带发射器，用以发射一超宽带信号；以及

一接收器，用以接收所述超宽带信号经过所述使用者的反射信号，并在所述连续时间内取得所述生理特征信号序列。

14.如权利要求12所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，所述测量单元为有线测量，其包括：

一传感器，用以与所述使用者接触以取得所述生理特征信号；

一传输线，与所述传感器连结，用以传输所述生理特征信号；以及

一接收器，用以接收在所述连续时间内取得所述生理特征信号。

15.如权利要求11所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，所述生理特征值序列包括每秒更新的每分钟心跳频率值或每秒更新的每分钟脉搏频率值。

16.如权利要求11所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，所述线性回归斜率为每分钟平均的线性回归斜率，并且所述第一条件的所述斜率阀值为小于-0.05且所述第一时间长度为大于等于150秒。

17.如权利要求16所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，当所述第一条件成立，则产生一第一警示信息。

18.如权利要求16所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，所述运算单元还包括：

计算所述线性回归斜率之间的一差异值，其中所述第二条件为所述差异值落入一阀值区间并且持续一第二时间长度。

19.如权利要求18所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，所述线性回归斜率为每五分钟平均的线性回归斜率，并且所述第一条件的所述斜率阀值为小于0且所述第一时间长度为大于等于140秒。

20.如权利要求19所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，所述第二条件的所述阀值区间为大于-0.001且小于0.004。

21.如权利要求20所述的疲劳度侦测装置，其中所述第二时间长度大于等于60秒。

22.如权利要求18所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，当所述第一条件及所述第二条件成立，则产生一第二警示信息。

23.如权利要求18所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，所述运算单元还包括：

判断一第三条件是否成立以获得所述使用者的所述疲劳度侦测结果，其中所述第三条件为所述差异值落入所述阀值区间并且持续一第三时间长度。

24.如权利要求23所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，所述第三时间长度大于等于所述第二时间长度至少30秒并且所述阀值区间为大于-0.001且小于0.004。

25.如权利要求24所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，当所述第一条件以及所述第三条件成立，则产生一第三警示信息。

26.如权利要求11所述的疲劳度侦测装置，其特征在于，所述输出单元为一显示屏幕和一声音装置至少其中之一。