面部三维生理特征点在睡眠剥夺中的疲劳检测

作     者：李敬强 房秋 樊天辰 马龙 

作者机构：中国民航大学中欧航空工程师学院 中国民航大学民航安全科学研究所 中国民航大学安全科学与工程学院 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0837[工学-安全科学与工程] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(U1933122) 中央高校基本科研业务费专项基金（3122019186） 

主　　题：面部特征 疲劳检测 睡眠剥夺 三维建模 

摘      要：睡眠不足、生理节律紊乱是影响交通运输岗位人员疲劳的重要因素，随着值勤“刷脸技术的兴起，能够及时识别岗位人员疲劳状态是安全风险防范关口前移的必要举措。为深入探索面部疲劳的三维变化，本研究通过30h睡眠剥夺实验，基于主成分分析法(PCA)融合面部双侧曲率特征，提出了皱纹严重程度指数(WSI)，结合主观疲劳评估、精神运动警觉度测试和客观心率监测方法，综合判断受试者面部疲劳程度。结果表明，在睡眠剥夺条件下，WSI变化和疲劳的波动特征明显，整体呈逐渐升高趋势；30h实验数据显示，WSI变化和主观疲劳指数、反应时的波动趋势有较强相关性(P0.01)，和心率的波动趋势有一定的关联性(P0.05)。基于WSI指数将疲劳划分为4个等级，从三维生理特征的角度验证了面部疲劳静态检测的可行性，研究结果为疲劳快速检测技术提供了新思路。