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1、基于腦機(jī)接口的精神疲勞評估方法研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文學(xué)生姓名：王鵬指導(dǎo)教師：陳民鈾教授專業(yè)：電氣工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二O一一年五月StudyonAssessmentMethodofMentalFatigueBasedonBrain-ComputerInterfaceAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringByWangPengSupervisedbyProf.MinyouChenMajor:Electri
2、calEngineeringCollegeofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2011重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要精神疲勞是指勞動過程中體力或腦力消耗的能量過多或刺激過強(qiáng)，壓力過大導(dǎo)致機(jī)體各部分功能反應(yīng)能力減弱，之后引發(fā)的神經(jīng)系統(tǒng)的疲勞。主要癥狀有頭腦昏沉、反應(yīng)遲鈍、判斷錯誤、注意力不集中、工作效率下降，易出差錯等。在高危作業(yè)中，短期的精神疲勞產(chǎn)生的注意力不集中、反應(yīng)遲鈍等癥狀會引發(fā)嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故。精神疲勞若長期存在，便會影響身心健康，甚至引起身心疾病。精神疲勞是人體的一種生理性保護(hù)反應(yīng)，人體通
3、過適當(dāng)?shù)匦菹⒓胺潘?，就可緩解精神疲勞。因此，對精神疲勞的檢測和評估就顯得尤為重要。然而，目前尚缺乏對精神疲勞程度進(jìn)行客觀有效評估的方法。本文針對這一問題展開對精神疲勞狀態(tài)進(jìn)行快速檢測和評估方法的研究。擬通過分析腦電信號基本節(jié)律相對能量的變化來檢測精神疲勞的程度。本文設(shè)計了一套基于LabVIEW平臺的精神疲勞測試系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)快速檢測人體的精神疲勞程度。本文通過對不同精神疲勞狀態(tài)下采集的腦電信號進(jìn)行小波包分析，提取出腦電各節(jié)律并計算腦電對數(shù)能量熵，定性分析了各特征參數(shù)與不同精神狀態(tài)間的關(guān)聯(lián)性。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相較于不疲勞狀態(tài)而言，前額葉區(qū)的腦電各節(jié)律相對能量和腦電對數(shù)能量熵在不同精神疲勞狀態(tài)下均
4、有顯著變化。因此，前額葉區(qū)的腦電各節(jié)律相對能量與腦電對數(shù)能量熵可以作為衡量精神疲勞的生理指標(biāo)。通過對以上特征指標(biāo)進(jìn)行分析統(tǒng)計，最終選取大腦前額葉區(qū)FPz導(dǎo)聯(lián)的腦電各節(jié)律相對能量作為特征指標(biāo)，利用以相對隸屬度為基礎(chǔ)的模糊綜合評判模型對精神疲勞程度進(jìn)行分級。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)用模糊綜合評判模型對精神疲勞的評價結(jié)果與客觀實(shí)際相符。本文所采用的腦電信號采集設(shè)備NeuroScan平臺支持通過TCP協(xié)議向局域網(wǎng)中的其他計算機(jī)實(shí)時傳輸信息。因此本文選用LabVIEW軟件來實(shí)現(xiàn)腦電信號基于網(wǎng)絡(luò)端口的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，并將傳輸來的腦電信號作分析處理，從而評估出受試者當(dāng)前的精神疲勞程度。關(guān)鍵詞：腦電，精神疲勞，小波包
5、，模糊綜合評判I重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文英文摘要ABSTRACTMentalfatigueis,indailylife,causedbyprolongedhigh-intensitymentalorphysicallabor,lackofsleep,circadianrhythmdisruptionofbiologicalfunction,andleadstotemporaryjobbarriers,operationalcapacitydropphenomenon.Themainsymptomsofmentalfatiguearedazedmind,slowresponse,misjudgme
6、nt,lackofconcentration,decreasedefficiency,easytomakemistakesandsoon.Inhigh-riskoperations,theshort-termmentalfatigueresultingsymptoms,suchaslackofconcentration,slowresponse,mayleadtoseriousaccidents.Ifsomebodyhasmentalfatigueforalongtime,thephysicalandmentalhealthcouldbeaffectedandevenleadtophysic
7、alandmentaldiseases.Mentalfatigueisthebody'sprotectivephysiologicalresponses.Thehumanbodythroughproperrestandrelaxationcanrelievementalfatigue.Therefore,thedetectionandevaluationofmentalfatigueisparticularl
