發(fā)布時(shí)間：2017-10-16 17:09

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

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

【摘要】：疲勞是人體的一個(gè)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(huì)有很多場(chǎng)合要求人們精神飽滿(mǎn),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(duì)人體進(jìn)行疲勞檢測(cè)是非常有必要的。本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于人體疲勞檢測(cè)研究的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了全面的調(diào)研和查閱,簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)并研究了心電信號(hào)的形成機(jī)理和生理特點(diǎn)；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(hào)的采集和心電信號(hào)的分析處理兩部分。對(duì)于采集方案,廣泛采用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要包括2種：一種是基于系統(tǒng)集成的芯片級(jí)的電路設(shè)計(jì)；另一種是利用現(xiàn)有的傳感器和軟硬件資源豐富的計(jì)算機(jī)搭建系統(tǒng),考慮到前者開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高,本文采用后者設(shè)計(jì)方案。信號(hào)的采集以EKG-BTA心電傳感器作為心電信號(hào)的放大器,能將心電信號(hào)放大到采集卡可以識(shí)別的狀態(tài)；采用USB6211數(shù)據(jù)采集卡對(duì)放大后的心電信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,將采集到的信號(hào)送入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分析。電極不同于常規(guī)的心電圖機(jī)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(cè)出心電圖。對(duì)于心電信號(hào)的分析,利用美國(guó)NI公司推出的一種基于G語(yǔ)言的圖形化編程軟件LabVIEW,它具有強(qiáng)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(jì)算機(jī)完成。通過(guò)對(duì)心信號(hào)的噪聲來(lái)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(duì)信號(hào)噪聲的去除進(jìn)行了對(duì)比分析。然后對(duì)心電信號(hào)的特征參數(shù)R波進(jìn)行檢測(cè)分析,并將R波檢測(cè)算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與麻省理工學(xué)院提供的心律不齊數(shù)據(jù)庫(kù)(MIT-BIH Arrhythmia Database)的注釋文件中標(biāo)注的R波位置進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,證明本文提出的QRS波群檢測(cè)算法達(dá)到了99.59%的檢測(cè)正確率。最后通過(guò)檢測(cè)出的R波,計(jì)算得到了心率以及RR間期并做出了HRV的時(shí)頻域分析,為心電信號(hào)檢測(cè)人的精神疲勞的分析奠定基礎(chǔ),經(jīng)驗(yàn)證HRV的幾項(xiàng)時(shí)頻指標(biāo)SDNN,TP, LF,HF,LF/HF可以用來(lái)檢測(cè)人體的精神疲勞狀態(tài)。最后,本文還使用LabVIEW設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了采集心電信號(hào)并實(shí)時(shí)顯示、保存數(shù)據(jù)、波形回放、系統(tǒng)的啟動(dòng)與用戶(hù)登錄等模塊。
【關(guān)鍵詞】：心電信號(hào) 疲勞檢測(cè) LabVIEW R波檢測(cè) HRV分析
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：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(guó)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(píng)估的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)20-32
• 2.1 系統(tǒng)硬件組成設(shè)計(jì)20-23
• 2.2 軟件實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)23-24
• 2.3 心電信號(hào)的生理學(xué)基礎(chǔ)24-26
• 2.3.1 心電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理24
• 2.3.2 典型心電圖24-26
• 2.3.3 心電信號(hào)特點(diǎn)26
• 2.4 虛擬儀器與LabVIEW簡(jiǎn)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(jiǎn)介29-32
• 第3章 心電信號(hào)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(kù)32-33
• 3.1.2 數(shù)據(jù)文件讀取33-36
• 3.2 ECG信號(hào)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(jì)42-46
• 3.3.3 高通濾波器濾除基線(xiàn)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(xiàn)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(cè)與HRV分析70-90
• 4.1 R波檢測(cè)方法概述70-73
• 4.2 R波檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)與RR間期的獲得73-80
• 4.2.1 R波檢測(cè)73-78
• 4.2.2 RR間期獲得78-79
• 4.2.3 心率計(jì)算79-80
• 4.3 HRV分析80-90
• 4.3.1 HRV數(shù)字信號(hào)處理方法80-81
• 4.3.2 HRV時(shí)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(jì)與系統(tǒng)測(cè)試90-100
• 5.1 各部分界面設(shè)計(jì)90-95
• 5.1.1 啟動(dòng)界面設(shè)計(jì)90-91
• 5.1.2 登錄系統(tǒng)設(shè)計(jì)91-94
• 5.1.2.1 通過(guò)LabSQL訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)91
• 5.1.2.2 LabSQL工具包概述91-92
• 5.1.2.3 在A(yíng)ccess中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)92-93
• 5.1.2.4 用戶(hù)登錄界面設(shè)計(jì)93-94
• 5.1.3 心電采集系統(tǒng)的主界面設(shè)計(jì)94-95
• 5.2 心電信號(hào)的HRV指標(biāo)的疲勞度測(cè)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(xiàn)102-106
• 致謝106-107

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本文編號(hào)：1043862