CN111643099A - 一种眼镜式疲劳检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种眼镜式疲劳检测装置，包括眼镜本体、微处理器、信号电极和接地/参考电极，所述信号电极位于所述眼镜本体的托叶上，所述接地/参考电极位于所述眼镜本体的镜脚上；所述微处理器与所述信号电极和接地/参考电极相连，用于检测信号电极与接地/参考电极之间的眼电信号以估计疲劳度。本发明的眼镜式疲劳检测装置具有结构简单、集成度高、佩戴舒适、检测精度高等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及疲劳检测技术领域，特指一种眼镜式疲劳检测装置。
背景技术
目前，基于计算机视觉检测人脸表情以及人眼眨眼频率的疲劳检测方法，存在设备安装条件受限制的问题，不能很好地应用到不同场景中；而且视觉检测算法对计算机设备要求高，且精度低。
基于脑电数据进行的疲劳检测相比较而言更加可靠，因为脑电数据直接测量了人的状态。基于脑电数据进行疲劳检测一种是基于医用脑电图设备采集的多导脑电图数据进行分析和计算；另一种是基于前额脑电数据进行分析和计算实现。这种方式需要借助电极帽/头带/导电胶/双面胶以及耳夹等将电极固定到人头部/额头和耳垂等，使用的便利性和舒适型有固有缺点，在应用上存在明显的困难。
基于脑电数据进行疲劳检测在学术上有很多的研究，但大多是基于医用脑电图设备采集的多导脑电图，通过对脑电图中的各种节律波形的能量对比来进行疲劳度分析。基于脑电的头戴式疲劳检测装置有团队(发表了相关论文和申请了专利)基于NeuroSky公司生产的TGAM模块进行前额脑电采集。该模块有三个电极(信号电极、接地电极和参考电极)，需要将电极分别布置在前额以及耳垂。电极的固定需要借助耳夹(接地和参考电极)和头带、导电胶、双面胶等。该方案借助TGAM模块输出的专注度和放松度系数以及基于原始脑袋脑信号进行眨眼检测，通过眨眼频率等来计算疲劳度，使用的便利性和舒适型同样存在固有缺点，在应用上存在明显的困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、集成度高、佩戴舒适、疲劳检测精准的的眼镜式疲劳检测装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种眼镜式疲劳检测装置，包括眼镜本体、微处理器、信号电极和接地/参考电极，所述信号电极位于所述眼镜本体的托叶上，所述接地/参考电极位于所述眼镜本体的镜脚上；所述微处理器与所述信号电极和接地/参考电极相连，用于检测信号电极与接地/参考电极之间的眼电信号以估计疲劳度。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述信号电极嵌入在所述托叶中。
所述信号电极突出所述托叶表面。
所述信号电极为托叶表面敷镀层形成的电极；所述接地/参考电极为镜脚表面敷镀层形成的电极。
所述信号电极和接地/参考电极通过导线与所述微处理器相连，所述导线卡设于镜脚和镜脚的卡槽内。
所述接地/参考电极位于镜脚上于耳根上部接触的位置。
所述微处理器位于所述镜脚的末端。
所述眼镜本体的镜框上设有显示模块，所述显示模块与所述微处理器相连，用于对疲劳度进行显示。
所述微处理器包括相互连接的生物电信号检测模块和信号处理模块，所述生物电信号检测模块用于检测信号电极与接地/参考电极之间的电位差得到眼电信号，所述信号处理模块用于对眼电信号进行提纯和眨眼检测以得到眨眼频率，再通过眨眼频率估计疲劳度。
所述微处理器还包括无线模块，用于向远程服务推送眼电信号、眨眼频率和疲劳度数据。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明将疲劳检测装置与眼镜进行结合，具体将信号电极集成在托叶上以及将接地/参考电极集成在镜脚上，集成度高，而且能够大幅度提高使用的便利性和减少佩戴时的不适；具体地，各电极本身以在托叶和镜脚上敷铜的方式实现，不改变原有眼镜结构的几何尺寸，用户几户感觉不到电极的存在；另外眼镜的使用已被广泛接受且符合人体工程学特点，此种方式彻底改变了头带、电极帽、视频采集装置等结构带来的不舒适、不实用和不便携问题；另外，信号电极集成到托叶上，信号采集点位于眼角位置，相比较在额头部位设置信号电极的方式，具有距离更近的特点，因此能够获得更强、信噪比更高的眼电信号。
本发明以眼镜这一极其常见和应用广泛的生活品为载体，集成疲劳检测装置，疲劳检测装置的接地/参考电极和信号电极均通过在眼镜原有部位以镀层、嵌入式电极等方式来实现，在不改变眼镜结构和使用方法的前提下，实现眼电信号的采集，用户可实现无障碍接受和使用该设备。
本发明通过使用微型化的信号采集以及处理器芯片，将系统集成在眼镜上，实现眼镜式的疲劳监测以及后台监控服务，可为特定行业如交通行业提供重要的安全行车数据。
附图说明
图1为本发明在实施例的结构示意图。
图2为本发明的托叶在实施例的俯视图。
图3为本发明的托叶在实施例的剖视图。
图4为本发明在实施例的控制框图。
图例说明：1、眼镜本体；101、托叶；102、镜脚；2、信号电极；201、Ag/AgCl电极；3、接地/参考电极；4、显示模块；5、微处理器。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1和图4所示，本实施例的眼镜式疲劳检测装置，包括眼镜本体1、微处理器5、信号电极2和接地/参考电极3，信号电极2位于眼镜本体1的托叶101(与人的鼻梁接触的部分)上，接地/参考电极3位于眼镜本体1的镜脚102(与耳朵根上部接触的部分)上；其中微处理器5包括生物电信号检测模块和信号处理模块，生物电信号检测模块用于检测信号电极2与接地/参考电极3之间的表面肌电信号，得到眼电信号，信号处理模块用于对眼电信号进行提纯和眨眼检测以得到眨眼频率，再通过眨眼频率估计疲劳度。本发明将疲劳检测装置与眼镜进行结合，具体将信号电极2集成在托叶101上以及将接地/参考电极3集成在镜脚102上，集成度高，同时也能够大幅度提高使用的便利性和减少佩戴时的不适。
如图2和图3所示，在托叶101中嵌入一个或多个Ag/AgCl电极201(即以Ag作为电极本体，在其表面进行AgCl镀层)以形成信号电极2；其中信号电极2突出托叶101表面(如突出0.1-0.3mm)，不仅仅能够起到良好接触，保证佩戴的稳定性，同时也能够起到良好的散热。同理，也可以在镜脚102上嵌入Ag/AgCl电极201以形成接地/参考电极3。在其它实施例中，也可以直接在托叶101的表面直接敷AgCl镀层形成信号电极2。同理，也可以直接在镜脚102的表面直接敷AgCl镀层形成接地/参考电极3。本发明以眼镜这一极其常见和应用广泛的生活品为载体，集成疲劳检测装置，疲劳检测装置的接地/参考电极3和信号电极2均通过在眼镜原有部位以镀层、嵌入式电极等方式来实现，在不改变眼镜结构和使用方法的前提下，实现眼电信号的采集，用户几乎感觉不到各电极的存在，另外眼镜的使用已被广泛接受且符合人体工程学特点，此种方式彻底改变了头带、电极帽、视频采集装置等结构带来的不舒适、不实用和不便携问题，从而使用户无障碍接受和使用该设备；另外，信号电极2集成到托叶101上，信号采集点位于眼角位置，相比较在额头部位等设置信号电极2的方式，具有距离更近的特点，因此能够获得更强、信噪比更高的眼电信号。其中眼镜本体1为一体式结构或者折叠式结构。
如图1所示，本实施例中，微处理器5位于其中一个镜脚102的末端，信号电极2和接地/参考电极3通过细导线(图中未示出)与微处理器5相连，在托叶101的托架内侧以及镜脚102的内侧开设有卡槽(图中未示出)，信号电极2的细导线则卡设于托架和镜脚102内侧的卡槽内，不仅能够对细导线起一定的固定作用，同时保证眼镜本体1的美观性。
本实施例中，在眼镜本体1的镜框上设有显示模块4(如彩色LED)，显示模块4与微处理器5相连，用于对疲劳度进行分级显示。通过对疲劳度进行分级，通过不同颜色的LED灯对不同分级的疲劳度进行显示，如在重度疲劳时显示红色。当然，在其它实施例中，也可以通过外置独立的显示屏对疲劳度进行直接显示。
本实施例中，微处理器5还包括无线模块，用于实时向远程服务推送原始眼电信号、眨眼频率和疲劳度数据等，提供特定行业(如营运交通运输行业)应用中后台监控服务，为交通行业提供重要的安全行车数据。
本实施例中，微处理器采用TI公司生产的ADS11xx和ADS12xx系列生物电专用放大芯片，相比较神念公司的TGMA模块(12位ADC模数转换)，ADS11xx和ADS12xx系列生物电专用放大芯片采用16位和24位ADC转换芯片，配置可编程增益放大器，能够获得更加高的信号采集精度；而且ADS11xx和ADS12xx系列提供了4通道、6通道和8通道，能够支持两个托叶作为两个电极来采集两个眼睛的眼电数据的能力；其中采集通道的提高对获取更加丰富的信号和实现更加稳定可靠的采集有至关重要的作用。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种眼镜式疲劳检测装置，其特征在于，包括眼镜本体(1)、微处理器(5)、信号电极(2)和接地/参考电极(3)，所述信号电极(2)位于所述眼镜本体(1)的托叶(101)上，所述接地/参考电极(3)位于所述眼镜本体(1)的镜脚(102)上；所述微处理器(5)与所述信号电极(2)和接地/参考电极(3)相连，用于检测信号电极(2)与接地/参考电极(3)之间的眼电信号以估计疲劳度。
2.根据权利要求1所述的眼镜式疲劳检测装置，其特征在于，所述信号电极(2)嵌入在所述托叶(101)中。
3.根据权利要求2所述的眼镜式疲劳检测装置，其特征在于，所述信号电极(2)突出所述托叶(101)表面。
4.根据权利要求1所述的眼镜式疲劳检测装置，其特征在于，所述信号电极(2)为托叶(101)表面敷镀层形成的电极；所述接地/参考电极(3)为镜脚(102)表面敷镀层形成的电极。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的眼镜式疲劳检测装置，其特征在于，所述信号电极(2)和接地/参考电极(3)通过导线与所述微处理器(5)相连，所述导线卡设于镜脚(102)和镜脚(102)的卡槽内。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的眼镜式疲劳检测装置，其特征在于，所述接地/参考电极(3)位于镜脚(102)上于耳根上部接触的位置。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的眼镜式疲劳检测装置，其特征在于，所述微处理器(5)位于所述镜脚(102)的末端。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的眼镜式疲劳检测装置，其特征在于，所述眼镜本体(1)的镜框上设有显示模块(4)，所述显示模块(4)与所述微处理器(5)相连，用于对疲劳度进行显示。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的眼镜式疲劳检测装置，其特征在于，所述微处理器(5)包括相互连接的生物电信号检测模块和信号处理模块，所述生物电信号检测模块用于检测信号电极(2)与接地/参考电极(3)之间的电位差得到眼电信号，所述信号处理模块用于对眼电信号进行提纯和眨眼检测以得到眨眼频率，再通过眨眼频率估计疲劳度。
10.根据权利要求9所述的眼镜式疲劳检测装置，其特征在于，所述微处理器(5)还包括无线模块，用于向远程服务器推送眼电信号、眨眼频率和疲劳度数据。
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| CN202010554419.7A CN111643099A (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 一种眼镜式疲劳检测装置 |
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2020
- 2020-06-17 CN CN202010554419.7A patent/CN111643099A/zh active Pending
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