無(wú)線近紅外腦功能成像儀及駕駛疲勞研究
發(fā)布時(shí)間:2021-03-31 15:13
現(xiàn)如今駕駛疲勞已經(jīng)成為導(dǎo)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(zhǎng)時(shí)駕駛疲勞程度以及研究相關(guān)儀器來(lái)實(shí)時(shí)連續(xù)地檢測(cè)駕駛疲勞程度對(duì)預(yù)警駕駛疲勞都是非常有意義的。功能近紅外光譜(fNIRS)技術(shù)是一種非侵入式的、便攜的、成本較低的,可以用來(lái)實(shí)時(shí)連續(xù)地檢測(cè)與腦功能活動(dòng)相關(guān)的血液參數(shù)響應(yīng)的重要手段。視覺(jué)非隨意注意是神經(jīng)科學(xué)的熱點(diǎn)課題,與疲勞駕駛,多動(dòng)癥,衰老,睡眠等社會(huì)活動(dòng)和精神疾病關(guān)系密切。本項(xiàng)目將采用功能近紅外光譜技術(shù)(fNIRS)來(lái)研究腦部前額葉區(qū)域腦功能活動(dòng)對(duì)視覺(jué)非隨意注意的響應(yīng)。本課題研制了fNIRS疲勞駕駛成像儀,并設(shè)計(jì)了基于經(jīng)典實(shí)驗(yàn)范式Go/Nogo的視覺(jué)隨意注意測(cè)試用來(lái)誘發(fā)響應(yīng)不同駕駛疲勞的視覺(jué)隨意注意,并嘗試記錄與駕駛疲勞水平相關(guān)的前額葉血液參數(shù)響應(yīng)。我們一共招募了10名志愿者(6男,4女)來(lái)參加時(shí)長(zhǎng)為7個(gè)小時(shí)的模擬駕駛實(shí)驗(yàn)。然后,我們嘗試使用我們研制的非侵入式fNIRS疲勞檢測(cè)儀通過(guò)檢測(cè)視覺(jué)隨意注意所誘發(fā)的前額葉血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)信號(hào),來(lái)評(píng)估長(zhǎng)時(shí)駕駛過(guò)程中駕駛疲勞的特征量。視覺(jué)隨意注意行為測(cè)試每個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次,一共進(jìn)行8次。數(shù)據(jù)分析的結(jié)果顯示,在長(zhǎng)時(shí)間模擬駕駛過(guò)程中,頭部前額葉左側(cè)的部分區(qū)域檢測(cè)到的含氧血紅蛋白參量顯示出來(lái)與行為參量很強(qiáng)的相關(guān)性(r=-0.896,p=0.003)。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)提出了使用fNIRS疲勞檢測(cè)儀在頭部前額葉敏感位點(diǎn)測(cè)得的血液參數(shù)可以作為評(píng)估駕駛疲勞水平的一個(gè)潛在指標(biāo)。與此同時(shí),我們所研制的fNIRS疲勞駕駛檢測(cè)儀可以被用在實(shí)際的駕駛過(guò)程中來(lái)評(píng)估駕駛員的駕駛疲勞水平,以預(yù)警駕駛員進(jìn)入疲勞狀態(tài)后應(yīng)當(dāng)采取剎車減速等相應(yīng)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(dǎo)致的人員死亡與財(cái)產(chǎn)損失的有效方式。
【學(xué)位授予單位】:電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號(hào)】:U491.254
本文編號(hào):2332002
【學(xué)位授予單位】:電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號(hào)】: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(cè)
1.2.2 基于行為特征的檢測(cè)
1.2.3 基于車輛行駛特征的檢測(cè)方式
1.2.4 主觀評(píng)定的檢測(cè)方式
1.2.5 小結(jié)
1.3 近紅外光譜技術(shù)原理及研究現(xiàn)狀
1.4 本論文的主要工作及結(jié)構(gòu)安排
1.4.1 本文主要工作
1.4.2 本文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 監(jiān)測(cè)算法
2.1 fNIRS血氧相對(duì)量檢測(cè)算法的研究
2.1.1 比爾朗伯定律
2.1.2 fNIRS相對(duì)量檢測(cè)算法研究
2.2 fNIRS血氧絕對(duì)量檢測(cè)算法的研究
2.3 疲勞行為參量的擬合模型
2.4 本章小結(jié)
第三章 無(wú)線疲勞fNIRS檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 系統(tǒng)功能分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1.1 系統(tǒng)功能分析
3.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2 光電探頭的設(shè)計(jì)與實(shí)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2.3 近紅外光源
3.2.4 光敏探測(cè)器
3.2.5 光電探頭的實(shí)現(xiàn)
3.3 主控模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.3.1 主控模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.3.2 微控制器
3.3.3 恒流驅(qū)動(dòng)模塊
3.3.4 數(shù)據(jù)選擇器
3.3.5 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器
3.3.6 主控模塊程序設(shè)計(jì)
3.3.7 主控模塊的實(shí)現(xiàn)
3.4 無(wú)線接收板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.4.1 無(wú)線接收板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.4.2 無(wú)線接收板的程序設(shè)計(jì)
3.4.3 無(wú)線接收板的實(shí)現(xiàn)
3.5 上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.6 本章小結(jié)
第四章 儀器系統(tǒng)性能測(cè)試
4.1 滴墨水實(shí)驗(yàn)
4.2 上臂血液循環(huán)阻塞實(shí)驗(yàn)
4.3 無(wú)線通信測(cè)試
4.4 本章小結(jié)
第五章 在疲勞駕駛監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
5.1 隨意注意腦功能測(cè)試
5.1.1 視覺(jué)隨意注意腦功能行為測(cè)試實(shí)驗(yàn)范式
5.1.2 視覺(jué)刺激實(shí)驗(yàn)范式的程序設(shè)計(jì)
5.1.3 聽(tīng)覺(jué)隨意注意腦功能行為測(cè)試實(shí)驗(yàn)范式
5.1.4 聽(tīng)覺(jué)刺激實(shí)驗(yàn)范式的程序設(shè)計(jì)
5.2 在疲勞駕駛監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
5.2.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象
5.2.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及設(shè)備
5.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理與分析
5.3.1 視覺(jué)隨意注意行為測(cè)試數(shù)據(jù)處理
5.3.2 聽(tīng)覺(jué)隨意注意行為測(cè)試數(shù)據(jù)處理
5.3.3 fNIRS數(shù)據(jù)的處理與分析
5.3.4 最優(yōu)檢測(cè)通道及檢測(cè)指標(biāo)的選取
5.4 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
6.1 全文總結(jié)
6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果
【參考文獻(xiàn)】
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1 魏玉;;駕駛員疲勞狀態(tài)下心電圖指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究[J];三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);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(yù)報(bào)研究[J];人類工效學(xué);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
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1 李婷;光在三維結(jié)構(gòu)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(xué);2010年
本文編號(hào):2332002
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