证卷交易人员状态电子检测系统的制作方法
【专利说明】证卷交易人员状态电子检测系统
[0001]本发明是申请号为201510179455.9、申请日为2015年4月16日、发明名称为“证卷交易人员状态电子检测系统”的专利的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及电子检测领域，尤其涉及一种证卷交易人员状态电子检测系统。
【背景技术】
[0003]人员状态的检测是电子检测中的一项重要分支。通过对人员状态的检测，能够判断待测人员当前的状态是清醒还是疲倦甚至是睡眠状态，从而在疲倦或睡眠状态下及时对相关管理部门进行报警，避免从事危险行业的工作人员因为工作状态而导致的事故发生。例如，对于驾驶车辆的驾驶员，对于盯看监视器的监控人员等，都有检测人员状态的必要。
[0004]现有技术中的人员状态检测的技术方案，虽然都是采用了电子检测的手段，替换了费时费力的人工检测手段，但所使用的电子检测手段比较单一，或者仅仅基于面部特征的识别，或者仅仅基于脑电波特征的识别等，单一的电子检测手段必然会带来检测的误差，容易造成误报警或者没有及时报警的情况发生，而这两种情况都是相关管理部门不愿意看到的。
[0005]因此，需要一种新的人员状态电子检测方案，能够替代原有的单一的电子检测机制，通过结合两种或两种以上检测原理的检测结果综合进行人员状态的判断，减少判断误差，提尚检测的可靠性。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提供了一种人员状态电子检测系统，将基于眼睑特征和基于脑电波特征检测的两种方式有机进行结合，对人员状态进行综合判断，更关键的是，依靠科学的试验数据，提供了两种方式结合的具体实施模式，从而避免对待测人员当前状态的误判。
[0007]根据本发明的一方面，提供了一种人员状态电子检测系统，所述检测系统包括脑电波传感器、眼部图像采集器、眼睑开度识别器和主控制器，所述脑电波传感器用于检测被测人员的脑电波信号，所述眼部图像采集器用于对被测人员的眼部进行拍摄以获得眼部图像，所述眼睑开度识别器用于对所述眼部图像进行图像处理以获得被测人员的眼睑开度，所述主控制器与所述脑电波传感器和所述眼睑开度识别器分别连接，基于所述脑电波信号和所述眼睑开度判断被测人员的当前状态。
[0008]更具体地，在所述人员状态电子检测系统中，还包括:供电电源，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；静态存储器，用于预先存储眼睑开度阈值、眼睑上限灰度阈值和眼睑下限灰度阈值，所述眼睑上限灰度阈值和所述眼睑下限灰度阈值用于将图像中的眼睑和背景分离；所述脑电波传感器包括:接地电极，放置于被测人员的头前部中点，用于排除干扰；参考电极，作为被测人员身体相对零电位点的电极，采用双耳垂接法放置于被测人员的耳垂上；作用电极，放置于被测人员的头皮上；信号接收单元，与所述接地电极、所述参考电极和所述作用电极分别连接，将所述作用电极接收到的信号减去所述参考电极接收到的信号以作为脑电波信号输出，所述脑电波信号的采样频率为256Hz ;单片机，与所述信号接收单元连接，从所述脑电波信号中解析出其中的α波、β波和Θ波，分别计算功率以获得α波功率、β波功率和Θ波功率，将α波功率和Θ波功率相加后除以β波功率获得的除值作为脑电波状态检测因子；所述眼部图像采集器包括=CMOS传感单元，对被测人员的眼部进行拍摄以获得眼部图像，所述眼部图像的分辨率为1920Χ 1080 ;辅助光源，为所述CMOS传感单元的拍摄提供照明辅助光，所述照明辅助光的强度与所述辅助光源周围环境的光线亮度成反比；所述眼睑开度识别器包括:中值滤波单元，连接所述眼部图像采集器，采用5X5像素滤波窗口对眼部图像执行中值滤波，以获得滤波图像；灰度化处理单元，与所述中值滤波单元连接，对所述滤波图像执行灰度化处理，以获得灰度化图像；眼睑分割单元，与所述灰度化处理单元和所述静态存储器分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述眼睑上限灰度阈值和所述眼睑下限灰度阈值之间的像素识别并组成眼睑图案；开度检测单元，与所述眼睑分割单元连接，基于所述眼睑图案确定上下眼睑中间的距离，并作为被测人员的眼睑开度输出；所述主控制器与所述静态存储器、所述脑电波传感器和所述眼睑开度识别器分别连接，当脑电波状态检测因子大于等于1.5且眼睑开度小于等于眼睑开度阈值时，输出睡眠状态信号，当脑电波状态检测因子在1.5和1.3之间且眼睑开度小于等于眼睑开度阈值时，输出疲倦状态信号，当脑电波状态检测因子小于等于1.3或眼睑开度大于眼睑开度阈值时，输出清醒状态信号；液晶显示屏，与所述主控制器连接，用于实时显示与所述睡眠状态信号、所述疲倦状态信号或所述清醒状态信号对应的提醒文字；双声道扬声器，与所述主控制器连接，用于实时播放与所述睡眠状态信号、所述疲倦状态信号或所述清醒状态信号对应的语音播放文件；其中，所述中值滤波单元、所述灰度化处理单元、所述眼睑分割单元和所述开度检测单元分别采用FPGA芯片来实现，所述分别采用的FPGA芯片均为XILINX公司的 XC3S1000FT256。
[0009]更具体地，在所述人员状态电子检测系统中，还包括:无线收发器，与所述主控制器连接，用于无线发送所述睡眠状态信号、所述疲倦状态信号或所述清醒状态信号。
[0010]更具体地，在所述人员状态电子检测系统中，将所述眼部图像采集器、所述眼睑开度识别器和所述主控制器集成在一块集成电路板上。
[0011]更具体地，在所述人员状态电子检测系统中，所述单片机为AT89C51。
[0012]更具体地，在所述人员状态电子检测系统中，所述主控制器为ARM系列的嵌入式处理器。
【附图说明】
[0013]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中:
[0014]图1为根据本发明实施方案示出的人员状态电子检测系统的结构方框图。
[0015]图2为根据本发明实施方案示出的人员状态电子检测系统的脑电波传感器的结构方框图。
【具体实施方式】
[0016]下面将参照附图对本发明的人员状态电子检测系统的实施方案进行详细说明。
[0017]在一些需要人为操控的高危行业，或者在一些需要重点监视的全时段监控行业，需要工作人员一直保持着高度的注意力集中，如果稍有走神，很容易造成不可想象的后果，例如，造成巨大的人身伤亡和经济损失，或者放过重要的犯罪嫌疑人等。这些行业比较常见，例如各种交通工具的驾驶员，或者各种监控场所的监控人员。
[0018]为了保障工作人员在上述行业的工作状态，需要一种人员状态电子检测机制，在工作人员处于清醒时不进行任何操作，在工作人员由于长时间作业而进入疲惫或睡眠状态时，及时将这些疲惫或睡眠状态检测出来，并报警或者上报给有关管理部门，以提醒这些工作人员，甚至另派其他工作人员进行替换。
[0019]然而，现有技术中的人员状态电子检测机制的检测机理过于单一，一般是基于单一模式进行的，这不可避免带来一些内在的误差，影响了检测的效率。
[0020]为了克服上述不足，本发明搭建了一种人员状态电子检测系统，采用脑电波特征检测和眼睑特征检测相结合的机制进行综合检测，替换原有的单一检测机制，保证人员状态电子检测的准确性。
[0021]图1为根据本发明实施方案示出的人员状态电子检测系统的结构方框图，所述检测系统包括脑电波传感器1、眼部图像采集器2、眼睑开度识别器3和主控制器4，所述脑电波传感器I用于检测被测人员的脑电波信号，所述眼部图像采集器2用于对被测人员的眼部进行拍摄以获得眼部图像，所述眼睑开度识别器3用于对所述眼部图像进行图像处理以获得被测人员的眼睑开度，所述主控制器4与所述脑电波传感器I和所述眼睑开度识别器3分别连接，基于所述脑电波信号和所述眼睑开度判断被测人员的当前状态。
[0022]接着，继续对本发明的人员状态电子检测系统的具体结构进行进一步的说明。
[0023]所述检测系统还包括:供电电源，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压。
[0024]所述检测系统还包括:静态存储器，用于预先存储眼睑开度阈值、眼睑上限灰度阈值和眼睑下限灰度阈值，所述眼睑上限灰度阈值和所述眼睑下限灰度阈值用于将图像中的眼睑和背景分离。
[0025]如图2所示，所述脑电波传感器I包括:接地电极11，放置于被测人员的头前部中点，用于排除干扰；参考电极12，作为被测人员身体相对零电位点的电极，采用双耳垂接法放置于被测人员的耳垂上；作用电极13，放置于被测人员的头皮上；信号接收单元14，与所述接地电极11、所述参考电极12和所述作用电极13分别连接，将所述作用电极接收到的信号减去所述参考电极接收到的信号以作为脑电波信号输出，所述脑电波信号的采样频率为256Hz ;单片机15，与所述信号接收单元14连接，从所述脑电波信号中解析出其中的α波、β波和Θ波，分别计算功率以获得α波功率、β波功率和Θ波功率，将α波功率和Θ波功率相加后除以β波功率获得的除值作为脑电波状态检测因子。
[0026]所述眼部图像采集器2包括:CM0S传感单元，对被测人员的眼部进行拍摄以获得眼部图像，所述眼部图像的分辨率为1920 X 1080 ;辅助光源，为所述CMOS传感单元的拍摄提供照明辅助光，所述照明辅助光的强度与所述辅助光源周围环境的光线亮度成反比。
[0027]所述眼睑开度识别器3包括:中值滤波单元，连接所述眼部图像采集器2，采用5X5像素滤波窗口对眼部图像执行中值滤波，以