無線近紅外腦功能成像儀及駕駛疲勞研究
發(fā)布時間:2021-03-31 15:13
現(xiàn)如今駕駛疲勞已經成為導致交通事故和人員傷亡的主要道路交通事故的原因之一,量化長時駕駛疲勞程度以及研究相關儀器來實時連續(xù)地檢測駕駛疲勞程度對預警駕駛疲勞都是非常有意義的。功能近紅外光譜(fNIRS)技術是一種非侵入式的、便攜的、成本較低的,可以用來實時連續(xù)地檢測與腦功能活動相關的血液參數(shù)響應的重要手段。視覺非隨意注意是神經科學的熱點課題,與疲勞駕駛,多動癥,衰老,睡眠等社會活動和精神疾病關系密切。本項目將采用功能近紅外光譜技術(fNIRS)來研究腦部前額葉區(qū)域腦功能活動對視覺非隨意注意的響應。本課題研制了fNIRS疲勞駕駛成像儀,并設計了基于經典實驗范式Go/Nogo的視覺隨意注意測試用來誘發(fā)響應不同駕駛疲勞的視覺隨意注意,并嘗試記錄與駕駛疲勞水平相關的前額葉血液參數(shù)響應。我們一共招募了10名志愿者(6男,4女)來參加時長為7個小時的模擬駕駛實驗。然后,我們嘗試使用我們研制的非侵入式fNIRS疲勞檢測儀通過檢測視覺隨意注意所誘發(fā)的前額葉血液動力學參數(shù)信號,來評估長時駕駛過程中駕駛疲勞的特征量。視覺隨意注意行為測試每個小時進行一次,一共進行8次。數(shù)據分析的結果顯示,在長時間模擬駕駛過程中,頭部前額葉左側的部分區(qū)域檢測到的含氧血紅蛋白參量顯示出來與行為參量很強的相關性(r=-0.896,p=0.003)。這項發(fā)現(xiàn)提出了使用fNIRS疲勞檢測儀在頭部前額葉敏感位點測得的血液參數(shù)可以作為評估駕駛疲勞水平的一個潛在指標。與此同時,我們所研制的fNIRS疲勞駕駛檢測儀可以被用在實際的駕駛過程中來評估駕駛員的駕駛疲勞水平,以預警駕駛員進入疲勞狀態(tài)后應當采取剎車減速等相應的措施。這可能是一種減少因疲勞駕駛道路交通安全事故而導致的人員死亡與財產損失的有效方式。
【學位授予單位】:電子科技大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2017
【分類號】:U491.254
本文編號:2332002
【學位授予單位】:電子科技大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2017
【分類號】:U491.254
文章目錄
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 研究工作的背景與意義
1.2 疲勞駕駛的研究現(xiàn)狀
1.2.1 基于生理參數(shù)的檢測
1.2.2 基于行為特征的檢測
1.2.3 基于車輛行駛特征的檢測方式
1.2.4 主觀評定的檢測方式
1.2.5 小結
1.3 近紅外光譜技術原理及研究現(xiàn)狀
1.4 本論文的主要工作及結構安排
1.4.1 本文主要工作
1.4.2 本文的結構安排
第二章 監(jiān)測算法
2.1 fNIRS血氧相對量檢測算法的研究
2.1.1 比爾朗伯定律
2.1.2 fNIRS相對量檢測算法研究
2.2 fNIRS血氧絕對量檢測算法的研究
2.3 疲勞行為參量的擬合模型
2.4 本章小結
第三章 無線疲勞fNIRS檢測儀的設計與實現(xiàn)
3.1 系統(tǒng)功能分析與結構設計
3.1.1 系統(tǒng)功能分析
3.1.2 系統(tǒng)結構設計
3.2 光電探頭的設計與實現(xiàn)
3.2.1 基于MCVM的人體腦組織光傳輸仿真
3.2.2 光電探頭的結構設計
3.2.3 近紅外光源
3.2.4 光敏探測器
3.2.5 光電探頭的實現(xiàn)
3.3 主控模塊的設計與實現(xiàn)
3.3.1 主控模塊的結構設計
3.3.2 微控制器
3.3.3 恒流驅動模塊
3.3.4 數(shù)據選擇器
3.3.5 模/數(shù)轉換器
3.3.6 主控模塊程序設計
3.3.7 主控模塊的實現(xiàn)
3.4 無線接收板的設計與實現(xiàn)
3.4.1 無線接收板的結構設計
3.4.2 無線接收板的程序設計
3.4.3 無線接收板的實現(xiàn)
3.5 上位機軟件的設計與實現(xiàn)
3.6 本章小結
第四章 儀器系統(tǒng)性能測試
4.1 滴墨水實驗
4.2 上臂血液循環(huán)阻塞實驗
4.3 無線通信測試
4.4 本章小結
第五章 在疲勞駕駛監(jiān)測中的應用
5.1 隨意注意腦功能測試
5.1.1 視覺隨意注意腦功能行為測試實驗范式
5.1.2 視覺刺激實驗范式的程序設計
5.1.3 聽覺隨意注意腦功能行為測試實驗范式
5.1.4 聽覺刺激實驗范式的程序設計
5.2 在疲勞駕駛監(jiān)測中的應用
5.2.1 實驗對象
5.2.2 實驗環(huán)境及設備
5.2.3 實驗設計
5.3 實驗結果處理與分析
5.3.1 視覺隨意注意行為測試數(shù)據處理
5.3.2 聽覺隨意注意行為測試數(shù)據處理
5.3.3 fNIRS數(shù)據的處理與分析
5.3.4 最優(yōu)檢測通道及檢測指標的選取
5.4 本章小結
第六章 全文總結與展望
6.1 全文總結
6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果
【參考文獻】
相關期刊論文 前3條
1 魏玉;;駕駛員疲勞狀態(tài)下心電圖指標動態(tài)監(jiān)測研究[J];三門峽職業(yè)技術學院學報;2011年04期
2 毛科俊;趙曉華;劉小明;榮建;;基于腦電分析的駕駛疲勞預報研究[J];人類工效學;2009年04期
3 ;Construction and visualization of high-resolution three-dimensional anatomical structure datasets for Chinese digital human[J];Chinese Science Bulletin;2008年12期
相關博士學位論文 前1條
1 李婷;光在三維結構組織中傳輸?shù)腗C模擬及腦功能成像研究[D];華中科技大學;2010年
本文編號:2332002
本文鏈接:http://www.sikaile.net/kejilunwen/daoluqiaoliang/2332002.html