本發(fā)明涉及航空航天領域，尤其涉及疲勞檢測。

背景技術：

隨著空中交通流量的日益增長，空中交通管制員的工作負荷越來越大，其疲勞程度對空中交通系統(tǒng)安全水平有著重要影響。國際民航組織已經(jīng)為疲勞風險管理制定了Doc9966規(guī)章制度手冊。歐美發(fā)達國家也先后將針對飛行員的疲勞檢測系統(tǒng)或者方法擴展到管制員疲勞檢測應用上。中國民航局以國際民航組織Doc9966為指導，也在CCAR-121文件中明確了疲勞風險管理的規(guī)則。

現(xiàn)有技術：到目前為止，國內(nèi)外研究者提出了多種疲勞檢測與管理方法和體系。第一種方法，收集大量被測者的問卷表格，用于疲勞判定和預測，研究人員會根據(jù)被測者的回答結(jié)果結(jié)合經(jīng)驗進行打分以確定疲勞程度，這樣難免會受到研究者主觀判斷的影響；第二種方法：有相當一部分正在使用的方法均是通過觀察較長時間內(nèi)(如連續(xù)幾十天)被測者的表現(xiàn)，從而建立疲勞趨勢預測圖表，再根據(jù)圖表來判定在某一段時間內(nèi)管制員是否疲勞。這樣就直接忽略了管制員當前身體狀況，可能對檢測結(jié)果造成一定的影響；第三種方法：當前已有的適用于實時疲勞檢測的方法大多采用對面部特征進行采集和識別的方法，這種方法需要高精度視頻檢測設備隨時拍攝管制員，從成本角度分析不具備優(yōu)勢。

第一種方法的不足：受到研究者主觀的影響，使對被測者的疲勞判定和預測不準確；第二種方法的不足：不能進行實時檢測，根據(jù)被測者的一段時間表現(xiàn)來推測某一段時間內(nèi)該管制員是否疲勞，忽略了當前管制員的身體狀況，使疲勞判定和預測不準確；第三種方法的不足：雖然進行了實時監(jiān)測管制員的疲勞狀態(tài)，但該方法的實現(xiàn)需要高精度的視頻檢測設備，成本高，不適用。

因此，現(xiàn)有技術中的缺陷是：常用的方法采用的是直接反應人疲勞程度的參數(shù)進行疲勞檢測，如：人的面部特征(眨眼閉合程度)，需要高精度的視頻檢測設備，成本高，適用性差，不能對管制員提供有效的疲勞檢測。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述技術缺陷，本發(fā)明提供一種基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測方法及系統(tǒng)，采用人體生理指標血壓值和脈搏值參數(shù)，將血壓值和脈搏值參數(shù)輸入基于概率統(tǒng)計方法建立的疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果進行疲勞檢測。利用血壓值和脈搏值間接反映人的疲勞程度，且血壓值和脈搏值獲取方法簡單，易于實現(xiàn)，成本低，為管制員提供有效的疲勞檢測。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測方法及系統(tǒng)。

第一方面，本發(fā)明提供一種基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測方法，包括：

步驟S1，獲取管制員的脈搏值和血壓值，所述血壓值包括舒張壓值和收縮壓值；

步驟S2，獲取預先基于概率統(tǒng)計方法的疲勞檢測模型，將所述脈搏值、所述舒張壓值和所述收縮壓值輸入所述疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果；

步驟S3，根據(jù)所述PERCLOS值仿真結(jié)果，進行所述管制員的疲勞檢測：

所述PERCLOS值仿真結(jié)果大于實驗確定的閾值，判定所述管制員處于疲勞狀態(tài)。

本發(fā)明的技術方案為先獲取管制員的脈搏值和血壓值，所述血壓值包括舒張壓值和收縮壓值；然后獲取預先基于概率統(tǒng)計方法的疲勞檢測模型，將所述脈搏值、所述舒張壓值和所述收縮壓值輸入所述疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果；最后根據(jù)所述PERCLOS值仿真結(jié)果，進行所述管制員的疲勞檢測：所述PERCLOS值仿真結(jié)果大于實驗確定的閾值，判定所述管制員處于疲勞狀態(tài)。

本發(fā)明基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測方法，采用人體生理指標血壓值和脈搏值參數(shù)，將血壓值和脈搏值參數(shù)輸入預先基于概率統(tǒng)計方法建立的疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果進行管制員的疲勞檢測。通常對管制員的疲勞檢測都是利用人的面部特征，如，眨眼閉合程度數(shù)據(jù)(直接反映人疲勞程度的參數(shù))，然后計算得到PERCLOS值仿真結(jié)果進行疲勞檢測判定，但檢測人的面部特征需采用精度高的檢測設備，實現(xiàn)起來成本高；而本發(fā)明中是利用間接反映人的疲勞程度的參數(shù)血壓值和脈搏值進行疲勞檢測，血壓值和脈搏值獲取方法簡單，易于實現(xiàn)，成本低，通過間接參數(shù)可直接為管制員提供有效的疲勞檢測。

進一步地，建立所述疲勞檢測模型，包括：

獲得多個管制員的眼瞼閉合程度數(shù)據(jù)，計算得到PERCLOS值測量結(jié)果；

根據(jù)所述脈搏值、所述舒張壓值和所述收縮壓值，結(jié)合所述PERCLOS值測量結(jié)果，計算聯(lián)合分布函數(shù)；

根據(jù)所述聯(lián)合分布函數(shù)，計算條件概率分布函數(shù)；

根據(jù)所述條件概率分布函數(shù)，結(jié)合疲勞狀態(tài)下的閾值，計算得到疲勞條件概率。

基于概率統(tǒng)計方法建立疲勞檢測模型，就是將多個管制員的脈搏值、舒張壓值和收縮壓值三個參數(shù)，結(jié)合對應的多個管制員的眼瞼閉合程度數(shù)據(jù)通過計算，得到PERCLOS值測量結(jié)果與三個參數(shù)間的關系，確立疲勞條件概率函數(shù)關系，該疲勞檢測模型是通過大量數(shù)據(jù)實驗得到的，可根據(jù)此模型對管制員提供有效的疲勞檢測。

進一步地，所述計算得到PERCLOS值測量結(jié)果，包括：

從所述眼瞼閉合數(shù)據(jù)中獲取所述管制員清醒狀態(tài)下的上下眼瞼最大距離；

將所述眼瞼閉合數(shù)據(jù)除以所述上下眼瞼最大距離，得到眼瞼閉合程度；

根據(jù)所述眼瞼閉合程度，計算單位時間內(nèi)的閉眼時間；

將所述閉眼時間除以所述單位時間得到PERCLOS值測量結(jié)果。

PERCLOS值測量結(jié)果是卡內(nèi)基梅隆研究所經(jīng)過反復實驗和論證，提出了度量疲勞/瞌睡的物理量，是Percent Eye Closure的縮寫，指在一定的時間內(nèi)眼睛閉合時所占的時間比例。根據(jù)PERCLOS值測量結(jié)果，即可判斷出管制員的疲勞狀態(tài)。

進一步地，通過計算單位時間內(nèi)眼瞼閉合程度大于70％或80％的對應的時間段的總和得到所述單位時間內(nèi)的閉眼時間。

在具體試驗中有P70和P80兩種測量方式。其中P80被認為最能反映人的疲勞程度，即單位時間內(nèi)眼瞼閉合程度大于80％時，檢測效果最好。

進一步地，通過所述管制員佩戴的傳感器獲得所述管制員的脈搏值和血壓值。管制員佩戴傳感器，就可以檢測到管制員實時的脈搏值和血壓值，傳感器成本低，獲取管制員的脈搏值和血壓值的方法簡單，易于實現(xiàn)。

第二方面，本發(fā)明提供一種基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測系統(tǒng)，包括：

脈搏值和血壓值獲取模塊，用于獲取管制員的脈搏值和血壓值，所述血壓值包括舒張壓值和收縮壓值；

疲勞檢測值輸出模塊，用于預先獲取基于概率統(tǒng)計方法的疲勞檢測模型，將所述脈搏值、所述舒張壓值和所述收縮壓值輸入所述疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果；

疲勞檢測模塊，用于根據(jù)所述PERCLOS值仿真結(jié)果，進行所述管制員的疲勞檢測：

所述PERCLOS值仿真結(jié)果大于實驗確定的閾值，判定所述管制員處于疲勞狀態(tài)。

本發(fā)明的技術方案為先通過脈搏值和血壓值獲取模塊，獲取管制員的脈搏值和血壓值，所述血壓值包括舒張壓值和收縮壓值；接著通過疲勞檢測值輸出模塊，獲取預先基于概率統(tǒng)計方法的疲勞檢測模型，將所述脈搏值、所述舒張壓值和所述收縮壓值輸入所述疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果；最后通過疲勞檢測模塊，根據(jù)所述PERCLOS值仿真結(jié)果，進行所述管制員的疲勞檢測：所述PERCLOS值仿真結(jié)果大于實驗確定的閾值，判定所述管制員處于疲勞狀態(tài)。

本發(fā)明基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測系統(tǒng)，采用人體生理指標血壓值和脈搏值參數(shù)，將血壓值和脈搏值參數(shù)輸入預先基于概率統(tǒng)計方法建立的疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果進行管制員的疲勞檢測。通常對管制員的疲勞檢測都是利用人的面部特征，如，眨眼閉合程度數(shù)據(jù)(直接反映人疲勞程度的參數(shù))，然后計算得到PERCLOS值仿真結(jié)果進行疲勞檢測判定，但檢測人的面部特征需采用精度高的檢測設備，實現(xiàn)起來成本高；而本發(fā)明中是利用間接反映人的疲勞程度的參數(shù)血壓值和脈搏值進行疲勞檢測，血壓值和脈搏值獲取方法簡單，易于實現(xiàn)，成本低，通過間接參數(shù)可直接為管制員提供有效的疲勞檢測。

進一步地，建立所述疲勞檢測模型，包括疲勞檢測模型建立子模塊，用于：

獲得多個管制員的眼瞼閉合程度數(shù)據(jù)，計算得到PERCLOS值測量結(jié)果；

根據(jù)所述脈搏值、所述舒張壓值和所述收縮壓值，結(jié)合所述PERCLOS值測量結(jié)果，計算聯(lián)合分布函數(shù)；

根據(jù)所述聯(lián)合分布函數(shù)，計算條件概率分布函數(shù)；

根據(jù)所述條件概率分布函數(shù)，結(jié)合疲勞狀態(tài)下的閾值，計算得到疲勞條件概率。

基于概率統(tǒng)計方法建立疲勞檢測模型，就是將多個管制員的脈搏值、舒張壓值和收縮壓值三個參數(shù)，結(jié)合對應的多個管制員的眼瞼閉合程度數(shù)據(jù)通過計算，得到PERCLOS值測量結(jié)果與三個參數(shù)間的關系，確立疲勞條件概率函數(shù)關系，該疲勞檢測模型是通過大量數(shù)據(jù)實驗得到的，可根據(jù)此模型對管制員提供有效的疲勞檢測。

進一步地，所述計算得到PERCLOS值測量結(jié)果，包括疲勞檢測值計算子模塊，用于：

從所述眼瞼閉合數(shù)據(jù)中獲取所述管制員清醒狀態(tài)下的上下眼瞼最大距離；

將所述眼瞼閉合數(shù)據(jù)除以所述上下眼瞼最大距離，得到眼瞼閉合程度；

根據(jù)所述眼瞼閉合程度，計算單位時間內(nèi)的閉眼時間；

將所述閉眼時間除以所述單位時間得到PERCLOS值測量結(jié)果。

PERCLOS值測量結(jié)果是卡內(nèi)基梅隆研究所經(jīng)過反復實驗和論證，提出了度量疲勞/瞌睡的物理量，是Percent Eye Closure的縮寫，指在一定的時間內(nèi)眼睛閉合時所占的時間比例。根據(jù)PERCLOS值測量結(jié)果，即可判斷出管制員的疲勞狀態(tài)。進一步地，所述疲勞檢測值計算子模塊包括閉眼時間子模塊，用于：

通過計算單位時間內(nèi)眼瞼閉合程度大于70％或80％的對應的時間段的總和得到所述單位時間內(nèi)的閉眼時間。

在具體試驗中有P70和P80兩種測量方式。其中P80被認為最能反映人的疲勞程度，即單位時間內(nèi)眼瞼閉合程度大于80％時，檢測效果最好。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括：

脈搏和血壓檢測模塊，用于通過所述管制員佩戴的傳感器獲得所述管制員的脈搏值和血壓值。

管制員佩戴傳感器，就可以檢測到管制員實時的脈搏值和血壓值，傳感器成本低，獲取管制員的脈搏值和血壓值的方法簡單，易于實現(xiàn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1示出了本發(fā)明第一實施例所提供的基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測方法的流程圖；

圖2示出了本發(fā)明第一實施例所提供的基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測方法的PERCLOS測量原理示意圖；

圖3示出了本發(fā)明第三實施例所提供的基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例一

圖1示出了本發(fā)明第一實施例所提供的基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測方法的流程圖；如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測方法，包括：

步驟S1，獲取管制員的脈搏值和血壓值，血壓值包括舒張壓值和收縮壓值；

步驟S2，獲取預先基于概率統(tǒng)計方法的疲勞檢測模型，將脈搏值、舒張壓值和收縮壓值輸入疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果；

步驟S3，根據(jù)PERCLOS值仿真結(jié)果，進行管制員的疲勞檢測：

PERCLOS值仿真結(jié)果大于實驗確定的閾值，判定管制員處于疲勞狀態(tài)。

本發(fā)明的技術方案為先獲取管制員的脈搏值和血壓值，血壓值包括舒張壓值和收縮壓值；接著獲取預先基于概率統(tǒng)計方法的疲勞檢測模型，將脈搏值、舒張壓值和收縮壓值輸入疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果；最后根據(jù)PERCLOS值仿真結(jié)果，進行管制員的疲勞檢測：PERCLOS值仿真結(jié)果大于實驗確定的閾值，判定管制員處于疲勞狀態(tài)。

本發(fā)明基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測方法，采用人體生理指標血壓值和脈搏值參數(shù)，將血壓值和脈搏值參數(shù)輸入預先基于概率統(tǒng)計方法建立的疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果進行管制員的疲勞檢測。通常對管制員的疲勞檢測都是利用人的面部特征，如，眨眼閉合程度數(shù)據(jù)(直接反映人疲勞程度的參數(shù))，然后計算得到PERCLOS值仿真結(jié)果進行疲勞檢測判定，但檢測人的面部特征需采用精度高的檢測設備，實現(xiàn)起來成本高；而本發(fā)明中是利用間接反映人的疲勞程度的參數(shù)血壓值和脈搏值進行疲勞檢測，血壓值和脈搏值獲取方法簡單，易于實現(xiàn)，成本低，通過間接參數(shù)可直接為管制員提供有效的疲勞檢測。

其中，管制員的脈搏和血壓可通過佩戴的手環(huán)或其他檢測設備得到，管制員的眼瞼閉合程度數(shù)據(jù)通過高清智能算法攝像機對被測者臉部特征進行全程實時錄像獲得。

具體地，建立疲勞檢測模型，包括：

獲得多個管制員的眼瞼閉合程度數(shù)據(jù)，計算得到PERCLOS值測量結(jié)果；

根據(jù)所述脈搏值、所述舒張壓值和所述收縮壓值，結(jié)合所述PERCLOS值測量結(jié)果，計算聯(lián)合分布函數(shù)；

根據(jù)聯(lián)合分布函數(shù)，計算條件概率分布函數(shù)；

根據(jù)條件概率分布函數(shù)，結(jié)合疲勞狀態(tài)下的閾值，計算得到疲勞條件概率。

基于概率統(tǒng)計方法建立疲勞檢測模型，就是將多個管制員的脈搏值、舒張壓值和收縮壓值三個參數(shù)，結(jié)合對應的多個管制員的眼瞼閉合程度數(shù)據(jù)通過計算，得到PERCLOS值測量結(jié)果與三個參數(shù)間的關系，確立疲勞條件概率函數(shù)關系，該疲勞檢測模型是通過大量數(shù)據(jù)實驗得到的，可根據(jù)此模型對管制員提供有效的疲勞檢測。

具體建模過程如下：

1)、令脈搏值為X₁，舒張壓值為，收縮壓值為X₂，PERCLOS值測量結(jié)果為X₃，求聯(lián)合分布函數(shù)為F(x₁，x₂，x₃，x₄)。

2)、求取條件概率分布函數(shù)F(x₄|x₁，x₂，x₃)，f(x₁，x₂，x₃，x₄)為的聯(lián)合概率密度函數(shù)，則(X₁，X₂，X₃，X₄)關于(X₁，X₂，X₃)的邊緣概率密度為：

2)、求取條件概率分布函數(shù)F(x₄|x₁，x₂，x₃)，f(x₁，x₂，x₃，x₄)為(X₁，X₂，X₃，X₄)的聯(lián)合概率密度函數(shù)，則(X₁，X₂，X₃，X₄)關于(X₁，X₂，X₃)的邊緣概率密度為：

在X₁＝x₁,X₂＝x₂,X₃＝x₃的條件下X₄的條件概率密度為：

條件概率函數(shù)為：

3)、求取處于疲勞狀態(tài)時的條件概率為：

根據(jù)上述過程，計算得到α值，然后當輸入X₁、X₂和X₃時，即輸入脈搏值、舒張壓值和收縮壓值三個參數(shù)值，就可計算得到值X₄，此時為PERCLOS值仿真結(jié)果，然后根據(jù)PERCLOS值仿真結(jié)果可判斷管制員的疲勞狀態(tài)。

具體地，計算得到PERCLOS值測量結(jié)果，包括：

從眼瞼閉合數(shù)據(jù)中獲取管制員清醒狀態(tài)下的上下眼瞼最大距離；

將眼瞼閉合數(shù)據(jù)除以上下眼瞼最大距離，得到眼瞼閉合程度；

根據(jù)眼瞼閉合程度，計算單位時間內(nèi)的閉眼時間；

將閉眼時間除以單位時間得到PERCLOS值測量結(jié)果。

PERCLOS值測量結(jié)果是卡內(nèi)基梅隆研究所經(jīng)過反復實驗和論證，提出了度量疲勞/瞌睡的物理量，是Percent Eye Closure的縮寫，指在一定的時間內(nèi)眼睛閉合時所占的時間比例。根據(jù)PERCLOS值測量結(jié)果，即可判斷出管制員的疲勞狀態(tài)。

具體地，計算PERCLOS值測量結(jié)果的過程為：

1、進行人眼定位；

2、完成定位后，利用動態(tài)模板匹配的方法跟蹤眼睛；

3、計算PERCLOS值測量結(jié)果。

其中，第一步，進行人眼定位的主要過程如下：

眼睛區(qū)域與周圍區(qū)域相比，具有灰度值較低且灰度變化率較大的特點。因此可基于眼睛圖像的灰度信息進行定位。分為以下兩個步驟：

1)、眼睛粗略定位

準確定位人臉后，根據(jù)面部器官分布，人眼在臉部的上半部，可以很簡單的確定一個大概區(qū)域。觀察人臉圖片，發(fā)現(xiàn)眼部在水平方向經(jīng)過皮膚、左眼眼白、左眼瞳孔、左眼眼白、皮膚、右眼眼白、右眼瞳孔、右眼眼白、皮膚、灰度變化較大。在灰度變化突變處進行微分，將產(chǎn)生高值，將其絕對值累加，則灰度變化越大的那一行，累積值越大。計算公式如下：

Δ_hf(x,y)＝f(x,y)-f(x-1,y) (5)

f(x，y)為得到的人臉區(qū)域的灰度圖像，通過實驗發(fā)現(xiàn)，在眼睛處導數(shù)變化值之和的絕對值最大，通過此方法可粗略判斷人眼所在線的位置。

2)、人眼精確定位

通過觀察發(fā)現(xiàn)眼睛周圍Cb值較高，而Cr值較低，因此由式(7)計算得到特征圖，以突出眼部特征。

其中，EyeMap是眼睛特征圖，(C_b)²,(C_b/C_r)都歸一化到[0，255]之間，是由Cr求反得到(255，Cr)。在得到EyeMap圖后，設定閥值T，將EyeMap小于T的值設為0，這一步可視為一個簡單的濾波以去掉非眼部特征的干擾。

得到EyeMap濾波圖后，結(jié)合人眼粗定位結(jié)果，從左到右搜索，按比例定義相對于人臉區(qū)域一定大小的框，當框進EyeMap濾波圖值的和最大時，即為人眼。

第二步，完成定位后，利用動態(tài)模板匹配的方法跟蹤眼睛，具體過程為：第一步中，f(x，y)為得到的人臉區(qū)域的灰度圖像，利用此灰度圖像作為眼睛模板，設眼睛模板左上角的任一位置為(x，y)，下一幀的搜索范圍是位置(x，y)沿上、下、左、右4個方向各擴展10個像素。其公式為：

上式中，N是模板中像索的個數(shù)；M為模板；I為圖像中待匹配的部分。

根據(jù)上式可得所有大于閾值p的最大值所對應的坐標為最匹配的位置，以此得到的眼睛圖像作為下一幀圖像的模板。用同樣的方式繼續(xù)進行追蹤，在追蹤的過程中，若得到的p均小于閾值或兩眼的行距過大則重新回到眼睛的檢測過程。

3、第三步，計算PERCLOS值測量結(jié)果。

第一種方法是基于人眼閉眼時間計算得到的，具體如圖2所示，圖2示出了本發(fā)明第一實施例所提供的基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測方法的PERCLOS測量原理示意圖；如圖2所示，圖中曲線為一次眼睛閉合與睜開過程中睜開程度隨時間的變化曲線，可根據(jù)此曲線得到所需測量的眼睛某個程度的閉合或睜開持續(xù)的時間，從而計算出PERCLOS值測量結(jié)果。

圖中t1為眼睛完全睜開到閉合的時間；t2為眼睛完全睜開到閉合80％的時間；t3為眼睛完全睜開到下一次睜開的時間；t4為眼睛完全睜開到下一次睜開80％的時間。通過測量出t1到t4的值就能計算出PERCLOS的值f。只要測量出的值，通過公式(9)即可計算出PERCLOS值測量結(jié)果：

式中，f為眼睛閉合時間所占某一特定時間的百分率，表示在一次閉眼—睜眼過程中，眼睛接近閉合的時間越長，疲勞的可能就越大。

具體地，通過計算單位時間內(nèi)眼瞼閉合程度大于70％或80％的對應的時間段的總和得到所述單位時間內(nèi)的閉眼時間。

在具體試驗中有P70，P80以下種測量方式。其中P70是指將眼瞼閉合程度大于70％的眼睛狀態(tài)判斷為閉合狀態(tài)，以初始時刻管制員清醒時的上下眼瞼最大距離為標準，若以后得到的距離小于此距離的70％則判斷為閉合。

P80是指將閉合程度大于80％的眼睛狀態(tài)判斷為閉合狀態(tài)。以初始時刻管制員清醒時的上下眼瞼最大距離為標準，若以后得到的距離小于此距離的80％則判斷為閉合。

其中P80被認為最能反映人的疲勞程度，即單位時間內(nèi)眼瞼閉合程度大于80％時，檢測效果最好。對于P80測量方式來說，我們認為當PERCLOS值測量結(jié)果f>0.5時，認為管制員處于疲勞狀態(tài)。

具體地，通過管制員佩戴的傳感器獲得管制員的脈搏值和血壓值。

管制員佩戴傳感器，就可以檢測到管制員實時的脈搏值和血壓值，傳感器成本低，獲取管制員的脈搏值和血壓值的方法簡單，易于實現(xiàn)。例如，管制員佩戴手環(huán)來檢測實時的脈搏值和血壓值。

實施例二

實施例一中，對于實施例一第三步中PERCLOS值測量結(jié)果的計算，還有如下的方式：

同樣如第一步，先進行人眼定位；然后進行第二步，利用動態(tài)模板匹配的方法跟蹤眼睛，接著，進行第三步，進行PERCLOS值測量結(jié)果的計算，具體過程如下：

疲勞識別基于PERCLOS的P80模型，即將閉合程度大于80％的眼睛狀態(tài)判斷為閉合狀態(tài)。以初始時刻管制員清醒時的上下眼瞼最大距離為標準，若以后得到的距離小于此距離的80％則判斷為閉合。假設實驗視頻幀率10f·s-1分辨率為640×480，時長60s。則以每6s視頻作為1個檢測單元，間隔0.33s取1幀作眼睛狀態(tài)檢測。統(tǒng)計每個檢測單元內(nèi)18幀圖像的狀態(tài)，得到眼睛閉合幀數(shù)CloseFrame_Num和處理的總幀數(shù)SumFrame_Num，依據(jù)式(10)計算相應的PERCLOS值仿真結(jié)果。

如果所得PERCLOS值測量結(jié)果大于實驗確定的閾值50％，則判斷此時管制員可能已處于疲勞狀態(tài)，通過報警系統(tǒng)進行警告。

實施例三

圖3示出了本發(fā)明第三實施例所提供的基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測系統(tǒng)的示意圖；如圖3所示，本發(fā)明中的基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測系統(tǒng)10，包括：

脈搏值和血壓值獲取模塊101，用于獲取管制員的脈搏值和血壓值，血壓值包括舒張壓值和收縮壓值；

疲勞檢測值輸出模塊102，用于預先獲取基于概率統(tǒng)計方法的疲勞檢測模型，將脈搏值、舒張壓值和所述收縮壓值輸入疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果；

疲勞檢測模塊103，用于根據(jù)PERCLOS值仿真結(jié)果，進行管制員的疲勞檢測：

PERCLOS值仿真結(jié)果大于實驗確定的閾值，判定管制員處于疲勞狀態(tài)。

本發(fā)明的技術方案為先通過脈搏值和血壓值獲取模塊101，獲取管制員的脈搏值和血壓值，血壓值包括舒張壓值和收縮壓值；然后通過疲勞檢測值輸出模塊102，獲取預先基于概率統(tǒng)計方法的疲勞檢測模型，將脈搏值、舒張壓值和所述收縮壓值輸入疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果；最后通過疲勞檢測模塊104，根據(jù)PERCLOS值仿真結(jié)果，進行管制員的疲勞檢測：PERCLOS值仿真結(jié)果大于實驗確定的閾值，判定管制員處于疲勞狀態(tài)。

本發(fā)明基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測系統(tǒng)10，采用人體生理指標血壓值和脈搏值參數(shù)，將血壓值和脈搏值參數(shù)輸入預先基于概率統(tǒng)計方法建立的疲勞檢測模型，得到PERCLOS值仿真結(jié)果進行管制員的疲勞檢測。通常對管制員的疲勞檢測都是利用人的面部特征，如，眨眼閉合程度數(shù)據(jù)(直接反映人疲勞程度的參數(shù))，然后計算得到PERCLOS值仿真結(jié)果進行疲勞檢測判定，但檢測人的面部特征需采用精度高的檢測設備，實現(xiàn)起來成本高；而本發(fā)明中是利用間接反映人的疲勞程度的參數(shù)血壓值和脈搏值進行疲勞檢測，血壓值和脈搏值獲取方法簡單，易于實現(xiàn)，成本低，通過間接參數(shù)可直接為管制員提供有效的疲勞檢測。

具體地，建立疲勞檢測模型，包括疲勞檢測模型建立子模塊，用于：

獲得多個管制員的眼瞼閉合程度數(shù)據(jù)，計算得到PERCLOS值測量結(jié)果；

根據(jù)脈搏值、舒張壓值和收縮壓值，結(jié)合PERCLOS值測量結(jié)果，計算聯(lián)合分布函數(shù)；

根據(jù)聯(lián)合分布函數(shù)，計算條件概率分布函數(shù)；

根據(jù)條件概率分布函數(shù)，結(jié)合疲勞狀態(tài)下的閾值，計算得到疲勞條件概率。

基于概率統(tǒng)計方法建立疲勞檢測模型，就是將多個管制員的脈搏值、舒張壓值和收縮壓值三個參數(shù)，結(jié)合對應的多個管制員的眼瞼閉合程度數(shù)據(jù)通過計算，得到PERCLOS值測量結(jié)果與三個參數(shù)間的關系，確立疲勞條件概率函數(shù)關系，該疲勞檢測模型是通過大量數(shù)據(jù)實驗得到的，可根據(jù)此模型對管制員提供有效的疲勞檢測。

具體地，計算得到PERCLOS值測量結(jié)果，包括疲勞檢測值計算子模塊，用于：

從眼瞼閉合數(shù)據(jù)中獲取所述管制員清醒狀態(tài)下的上下眼瞼最大距離；

將眼瞼閉合數(shù)據(jù)除以上下眼瞼最大距離，得到眼瞼閉合程度；

根據(jù)眼瞼閉合程度，計算單位時間內(nèi)的閉眼時間；

將閉眼時間除以單位時間得到PERCLOS值測量結(jié)果。

PERCLOS值測量結(jié)果是卡內(nèi)基梅隆研究所經(jīng)過反復實驗和論證，提出了度量疲勞/瞌睡的物理量，是Percent Eye Closure的縮寫，指在一定的時間內(nèi)眼睛閉合時所占的時間比例。根據(jù)PERCLOS值測量結(jié)果，即可判斷出管制員的疲勞狀態(tài)。

具體地，疲勞檢測值計算子模塊包括閉眼時間子模塊，用于：

通過計算單位時間內(nèi)眼瞼閉合程度大于70％或80％的對應的時間段的總和得到所述單位時間內(nèi)的閉眼時間。

在具體試驗中有P70，P80兩種測量方式。其中P80被認為最能反映人的疲勞程度，即單位時間內(nèi)眼瞼閉合程度大于80％時，檢測效果最好。

具體地，系統(tǒng)還包括脈搏和血壓檢測模塊，用于通過管制員佩戴的傳感器獲得管制員的脈搏值和血壓值。

管制員佩戴傳感器，就可以檢測到管制員實時的脈搏值和血壓值，傳感器成本低，獲取管制員的脈搏值和血壓值的方法簡單，易于實現(xiàn)。例如，管制員佩戴手環(huán)來檢測實時的脈搏值和血壓值。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種基于概率統(tǒng)計方法的管制員疲勞檢測方法及系統(tǒng)，運用間接反映人身體指標的參數(shù)(血壓和脈搏)，代替常用的利用人的面部特征對管制員的疲勞狀態(tài)進行檢測，主要是基于概率統(tǒng)計方法建立間接參數(shù)(血壓值和脈搏值)與PERCLOS值仿真結(jié)果的關系，最終還是通過PERCLOS值仿真結(jié)果判定管制員的疲勞狀態(tài)，由于人的面部特征要經(jīng)過高精度的設備進行實時采集，而人的脈搏和血壓值很容易測量，因此，利用血壓和脈搏值對管制員進行疲勞檢測，易于實現(xiàn)，成本低。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求和說明書的范圍當中。