【摘要】：近年來,視覺顯示終端(Visual Display Terminal,簡稱VDT)過度使用導致眼科疾病患者日益增多。研究視覺疲勞監(jiān)測方法對于減少因過度使用VDT帶給使用者的傷害具有重要意義和價值。本文以心沖擊信號與VDT視覺疲勞為研究對象,研究兩者之間的關(guān)系,以期提取視覺疲勞指標量與設(shè)計視覺疲勞自主判別系統(tǒng)。主要工作如下:(1)本課題提出了使用心沖擊信號監(jiān)測VDT視覺疲勞的方法。首先,以加速度信號與心電信號相關(guān)系數(shù)最高為原則確定了視覺疲勞實驗座椅與測試者坐姿;然后,進行了VDT視覺疲勞實驗,對獲取的加速度信號進行了兩次降噪,消除基線漂移、人體隨機運動和地面振動等非線性噪聲干擾,以獲取心電頻率范圍內(nèi)的加速度信號。最后,通過傅里葉逆變換提取出心沖擊信號,并將心沖擊信號與同步采集的心電信號進行了相關(guān)性研究,得出兩者間期的線性相關(guān)系數(shù)為0.9918,非線性相關(guān)系數(shù)為0.796,驗證了心沖擊信號代替心電信號進行VDT視覺疲勞監(jiān)測的結(jié)論,為無約束式VDT視覺疲勞監(jiān)測奠定基礎(chǔ)。(2)交感神經(jīng)活躍度可以反應(yīng)視覺疲勞程度,而心率變異性低頻值(LF)又可以反應(yīng)交感神經(jīng)的活躍程度,本文將LF作為視覺疲勞判定指標。在利用小波算法計算出心電信號的RR間期與心沖擊信號的JJ間期后獲得了兩者LF值,并繪制出LF曲線,得出兩者的LF曲線趨勢一致的結(jié)論;采用SD主觀評價方法進行了基于調(diào)查問卷的主觀評價,并通過置信區(qū)間的一致性驗證了使用LF判定視覺疲勞的準確性。(3)將VDT視覺疲勞依據(jù)LF閾值進行了等級劃分,并將支持向量機的4種核函數(shù)分別對100組視覺疲勞數(shù)據(jù)進行了學習與判斷,得出Polynomial核函數(shù)的VDT視覺疲勞識別正確率最高,為83.33%。最后,設(shè)計了基于支持向量機的VDT視覺疲勞判斷識別系統(tǒng)并進行了VDT視覺疲勞等級識別驗證,總體的識別準確率可達93.75%,證明了支持向量機判別視覺疲勞的可行性,也證明了基于無約束式心沖擊信號提取的VDT視覺疲勞監(jiān)測方法的可行性。
【圖文】：

[22]實現(xiàn)疲勞駕駛監(jiān)測；李云峰，孫建忠在床上安裝加速度傳感器床墊（如圖1.1所示）監(jiān)控睡眠情況[23]等。且近年來，已實現(xiàn)了在座椅的坐墊、扶手和靠背上安裝傳感器（如圖1.2所示）進行無約束式體重、血壓、呼吸等生理信號的測量。因此，，將振動傳感器安裝在座椅上進行心沖擊信號監(jiān)測以實現(xiàn)視覺疲勞監(jiān)測具有可行性和工程應(yīng)用價值。圖 1.1 睡眠監(jiān)控床墊圖 1.2 座椅后背安裝傳感器監(jiān)測心電信號1.2.3 心沖擊信號的研究現(xiàn)狀部分研究者認為心沖擊信號是微弱的，且成分復(fù)雜，在判斷視覺疲勞時精確度較低。但是，心沖擊信號的JJ間期獲取較容易，計算精度高，可以獲得視覺疲勞判定的金標準（心率變異性低頻值LF）。目前，心沖擊信號的獲取主要有立、坐、臥和耳掛4種方式。如：Laurent[24]發(fā)明并使用了站式心沖擊信號采集設(shè)備，使信號獲取的穩(wěn)定性大大增加；Kim[25]將BCG采集系統(tǒng)應(yīng)用于輪椅并實現(xiàn)了對老人、病人與殘疾人的健康監(jiān)測；G.S.C[26]在床腿部固定壓力傳感器

[23]等。且近年來，已實現(xiàn)了在座椅的坐墊、扶手和靠背上安裝傳感器（如圖1.2所示）進行無約束式體重、血壓、呼吸等生理信號的測量。因此，將振動傳感器安裝在座椅上進行心沖擊信號監(jiān)測以實現(xiàn)視覺疲勞監(jiān)測具有可行性和工程應(yīng)用價值。圖 1.1 睡眠監(jiān)控床墊圖 1.2 座椅后背安裝傳感器監(jiān)測心電信號1.2.3 心沖擊信號的研究現(xiàn)狀部分研究者認為心沖擊信號是微弱的，且成分復(fù)雜，在判斷視覺疲勞時精確度較低。但是，心沖擊信號的JJ間期獲取較容易，計算精度高，可以獲得視覺疲勞判定的金標準（心率變異性低頻值LF）。目前，心沖擊信號的獲取主要有立、坐、臥和耳掛4種方式。如：Laurent[24]發(fā)明并使用了站式心沖擊信號采集設(shè)備，使信號獲取的穩(wěn)定性大大增加；Kim[25]將BCG采集系統(tǒng)應(yīng)用于輪椅并實現(xiàn)了對老人、病人與殘疾人的健康監(jiān)測；G.S.C[26]在床腿部固定壓力傳感器，完成了心沖擊信號的采集與HRV的獲取；美國與韓國的兩所大學進行合作[27]在電子秤上進行研發(fā)獲得了BCG采集儀；PTRI使用EMFi得出實驗人員的姿勢與BCG獲取相關(guān)
【學位授予單位】：天津職業(yè)技術(shù)師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN911.7;R770.4

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本文編號：2616979