融合腦血氧飽和度及面部表情的多誘因非合適駕駛狀態(tài)識別.pdf

1、隨著人類社會的老齡化及文化發(fā)展的多元化，交通事故的主觀誘因日趨復雜，這些誘因不僅包含傳統(tǒng)意義下的疲勞及分神行為，同時包括飲酒、吸毒、疾病、藥物等新型誘因。這些誘因致使駕駛主體進入多誘因非合適駕駛狀態(tài)(Various Inducement Unfitted DrivingStates，VIUDS)，降低了對駕駛環(huán)境的認知能力，并最終導致交通事故。目前，傳統(tǒng)的方法只能實現(xiàn)單一誘因的檢測，而無法在統(tǒng)一的技術(shù)構(gòu)架下實現(xiàn)多種誘因的同時檢測。針對這

2、一問題，本文以生物醫(yī)學及認知科學的最新研究成果為基礎(chǔ)，在分析了多種主觀誘因?qū)︸{駛主體中樞神經(jīng)系統(tǒng)認知能力負面共性影響的基礎(chǔ)上，選取了面部表情及腦前額葉血氧飽和度作為基本特征量，通過貝葉斯網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了認知能力的融合評估，并最終在同一技術(shù)構(gòu)架下實現(xiàn)了VIUDS多誘因的統(tǒng)一檢測。本文的主要創(chuàng)新如下:
　　1、在分析交通事故多種主觀成因的基礎(chǔ)上，得出了在多誘因作用下VIUDS本質(zhì)上是中樞神經(jīng)系統(tǒng)認知能力下降的狀態(tài);在分析基于單特征量及現(xiàn)有檢

3、測方法局限性的基礎(chǔ)上，選取了面部表情及腦血氧飽和度作為反映認知能力的基礎(chǔ)特征量，為認知能力的融合評估奠定了基礎(chǔ);
　　2、提出了一種認知能力的評估方法，該方法首先采用去趨勢波動分析的方法計算腦額葉血氧飽和度時間序列的標度指數(shù)(Cerebral Oxygenation Saturation Scaling Exponents,COSSE),并通過該指數(shù)實現(xiàn)了主體中樞神經(jīng)系統(tǒng)認知能力的分階評估;
　　3、提出了一種基于石英音又及

4、橢球面聲聚焦光聲傳感結(jié)構(gòu)的腦額葉血氧飽和度檢測方法。在檢測過程中，額葉組織及石英音叉分別位于橢球面的兩個焦點，在光激勵脈沖的刺激下，焦點處額葉組織產(chǎn)生的弱光聲信號經(jīng)橢球面聚焦后被另一焦點處的石英音叉以共振的方式拾取，最后根據(jù)激勵光強、光聲信號強度及血氧飽和度之間的定量關(guān)系，可實現(xiàn)前額葉腦血氧飽和度的遠場無創(chuàng)測量;
　　4、提出了一種正交流形保持投影的表情方法。針對流形保局投影方法的局限性，即不能在低維投影空間保持流形全局結(jié)構(gòu)的不變

5、性及投影矩陣非正交的問題，重新定義了目標約束函數(shù)，并采用格拉姆-施密特正交化過程重新求解投影矩陣，不僅在投影空間有效地保持了流形的全局及局部結(jié)構(gòu)，同時有效地降低了特征維數(shù)，提高了表情識別的準確率;
　　5、提出了一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的認知能力多特征融合評估方法，該方法采用腦額葉血氧飽和度時間序列的標度指數(shù)、疲勞表情、眨眼的頻率等作為融合的基本特征，通過貝葉斯網(wǎng)絡(luò)計算了這些獨立隨機量對應的后驗概率，并采用后驗概率作為認知能力的評估依據(jù)