本文關(guān)鍵詞：基于心率變異性的人體精神疲勞檢測系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 心電信號 疲勞檢測 LabVIEW R波檢測 HRV分析

【摘要】：疲勞是人體的一個復(fù)雜的生理狀態(tài),主要表現(xiàn)為身體和精神的疲憊,注意力和工作效率的下降。當(dāng)今社會有很多場合要求人們精神飽滿,否則容易出現(xiàn)重大事故而造成嚴(yán)重后果。例如,駕駛員疲勞駕駛、飛行員高空工作、外科醫(yī)生手術(shù)等。所以,對人體進行疲勞檢測是非常有必要的。本文首先對國內(nèi)外關(guān)于人體疲勞檢測研究的相關(guān)文獻進行了全面的調(diào)研和查閱,簡單學(xué)習(xí)并研究了心電信號的形成機理和生理特點；在此基礎(chǔ)上,提出了基于心率變異性的人體精神疲勞的判定指標(biāo)。本研究系統(tǒng)包括心電信號的采集和心電信號的分析處理兩部分。對于采集方案,廣泛采用的系統(tǒng)設(shè)計方案主要包括2種：一種是基于系統(tǒng)集成的芯片級的電路設(shè)計；另一種是利用現(xiàn)有的傳感器和軟硬件資源豐富的計算機搭建系統(tǒng),考慮到前者開發(fā)周期長、成本高,本文采用后者設(shè)計方案。信號的采集以EKG-BTA心電傳感器作為心電信號的放大器,能將心電信號放大到采集卡可以識別的狀態(tài)；采用USB6211數(shù)據(jù)采集卡對放大后的心電信號進行A/D轉(zhuǎn)換,將采集到的信號送入計算機中進行分析。電極不同于常規(guī)的心電圖機而是采用導(dǎo)電織物,該電極安裝在座椅上,不與皮膚直接接觸,可以很容易的測出心電圖。對于心電信號的分析,利用美國NI公司推出的一種基于G語言的圖形化編程軟件LabVIEW,它具有強大的數(shù)據(jù)處理功能,使心電數(shù)據(jù)的顯示、處理和分析等全部由計算機完成。通過對心信號的噪聲來源分析,將產(chǎn)生的噪聲分別使用經(jīng)典濾波器和小波變換方法對信號噪聲的去除進行了對比分析。然后對心電信號的特征參數(shù)R波進行檢測分析,并將R波檢測算法的實驗結(jié)果與麻省理工學(xué)院提供的心律不齊數(shù)據(jù)庫(MIT-BIH Arrhythmia Database)的注釋文件中標(biāo)注的R波位置進行對比驗證,證明本文提出的QRS波群檢測算法達到了99.59%的檢測正確率。最后通過檢測出的R波,計算得到了心率以及RR間期并做出了HRV的時頻域分析,為心電信號檢測人的精神疲勞的分析奠定基礎(chǔ),經(jīng)驗證HRV的幾項時頻指標(biāo)SDNN,TP, LF,HF,LF/HF可以用來檢測人體的精神疲勞狀態(tài)。最后,本文還使用LabVIEW設(shè)計實現(xiàn)了采集心電信號并實時顯示、保存數(shù)據(jù)、波形回放、系統(tǒng)的啟動與用戶登錄等模塊。
【關(guān)鍵詞】：心電信號 疲勞檢測 LabVIEW R波檢測 HRV分析
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R749;TP274
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究背景與研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 心電采集研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 精神疲勞評估的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 系統(tǒng)的總體設(shè)計20-32
• 2.1 系統(tǒng)硬件組成設(shè)計20-23
• 2.2 軟件實現(xiàn)功能設(shè)計23-24
• 2.3 心電信號的生理學(xué)基礎(chǔ)24-26
• 2.3.1 心電信號的產(chǎn)生機理24
• 2.3.2 典型心電圖24-26
• 2.3.3 心電信號特點26
• 2.4 虛擬儀器與LabVIEW簡介26-32
• 2.4.1 虛擬儀器的基本概念26-27
• 2.4.2 虛擬儀器的構(gòu)成27-29
• 2.4.3 LabVIEW簡介29-32
• 第3章 心電信號的預(yù)處理32-70
• 3.1 心電數(shù)據(jù)的讀取32-36
• 3.1.1 心律失常標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫32-33
• 3.1.2 數(shù)據(jù)文件讀取33-36
• 3.2 ECG信號的主要噪聲36-37
• 3.3 傳統(tǒng)數(shù)字濾波器在ECG預(yù)處理中的應(yīng)用37-48
• 3.3.1 數(shù)字濾波的理論基礎(chǔ)37-42
• 3.3.2 低通濾波器及陷波器的設(shè)計42-46
• 3.3.3 高通濾波器濾除基線漂移46-48
• 3.4 小波變換用于ECG預(yù)處理48-70
• 3.4.1 小波變換理論基礎(chǔ)48-56
• 3.4.1.1 小波理論48-54
• 3.4.1.2 常用的小波函數(shù)54-56
• 3.4.2 小波去噪的原理56-57
• 3.4.3 小波去噪方法概述57-58
• 3.4.4 小波去噪考慮的因素58-62
• 3.4.5 基線漂移的去除62-64
• 3.4.6 小波濾除肌電噪聲和工頻干擾64-70
• 第4章 R波檢測與HRV分析70-90
• 4.1 R波檢測方法概述70-73
• 4.2 R波檢測的實現(xiàn)與RR間期的獲得73-80
• 4.2.1 R波檢測73-78
• 4.2.2 RR間期獲得78-79
• 4.2.3 心率計算79-80
• 4.3 HRV分析80-90
• 4.3.1 HRV數(shù)字信號處理方法80-81
• 4.3.2 HRV時域分析指標(biāo)81-85
• 4.3.3 HRV頻域分析指標(biāo)85-90
• 第5章 界面設(shè)計與系統(tǒng)測試90-100
• 5.1 各部分界面設(shè)計90-95
• 5.1.1 啟動界面設(shè)計90-91
• 5.1.2 登錄系統(tǒng)設(shè)計91-94
• 5.1.2.1 通過LabSQL訪問數(shù)據(jù)庫91
• 5.1.2.2 LabSQL工具包概述91-92
• 5.1.2.3 在Access中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫92-93
• 5.1.2.4 用戶登錄界面設(shè)計93-94
• 5.1.3 心電采集系統(tǒng)的主界面設(shè)計94-95
• 5.2 心電信號的HRV指標(biāo)的疲勞度測試95-100
• 第6章 總結(jié)與展望100-102
• 6.1 總結(jié)100-101
• 6.2 展望101-102
• 參考文獻102-106
• 致謝106-107

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王雄莉;吳佑安;程洪春;李波;陳寧榮;袁恩柏;;雷達作業(yè)人員精神疲勞的行為心理探討[J];解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志;1993年02期

2 周學(xué)勤;;勞動過程中精神疲勞綜合分析[J];化工勞動保護(工業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)病分冊);1993年02期

3 賀大綱，劉建平;精神疲勞及其測定[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;1996年03期

4 ＡｌｂｅｒｃｈｔＦＡｌｋＥＮＢＡＣＨ,ＩｃｈｉｒｏＷＡＴＡＮＢＥ;體育運動對精神疲勞者心理的影響[J];中國療養(yǎng)醫(yī)學(xué);1996年03期

5 章睿齊;;走出“精神疲勞”的泥潭[J];心理與健康;2007年01期

6 趙春臨;鄭崇勛;趙敏;;基于腦電功率譜-連續(xù)隱馬爾科夫鏈的精神疲勞分級模型[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2007年12期

7 夏嵐;王見榮;梁妃學(xué);李偉龍;郭勁松;鄧親愷;;基于生理信號的精神疲勞評估[J];南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報;2012年06期

8 張愛華;楊華;孔令杰;;基于生理信息的視頻顯示終端精神疲勞狀態(tài)研究[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2011年05期

9 焦昆,李增勇,王成燾;模擬駕駛過程中精神疲勞的實驗分析[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;2003年01期

10 閩勁松;;精神疲勞試試放松療法[J];健身科學(xué);2014年01期

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 梅雨 教授;學(xué)會消除疲勞 提高工作效率[N];上海中醫(yī)藥報;2006年

2 本報記者 王峰;心情好 不易老[N];中國消費者報;2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳云華;基于可拓學(xué)與面部視覺特征的精神疲勞識別研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 夏嵐;基于生理信號檢測與分析的精神疲勞評估[D];南方醫(yī)科大學(xué);2012年

2 郝賀;基于心率變異性的人體精神疲勞檢測系統(tǒng)研究[D];東北大學(xué);2014年

3 王鵬;基于腦機接口的精神疲勞評估方法研究[D];重慶大學(xué);2011年

4 侯文文;基于生理電信號的精神疲勞分級研究[D];華東理工大學(xué);2011年

5 黃猛;基于HHT和核方法的精神疲勞分類研究[D];華東理工大學(xué);2012年

6 楊華;基于心電脈搏信號的VDT精神疲勞識別方法研究[D];蘭州理工大學(xué);2011年

，

本文編號：1043862