船员疲劳监测方法及系统、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及数据处理，具体而言，涉及一种船员疲劳监测方法及系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、据有关数据估计，在人为因素为主要致因的水上交通事故中，75％与船员疲劳驾驶有直接或间接的关系。近年，船员疲劳已成为航运业的重点关注区域，而船舶驾驶室的监控与管理被列入了航运安全迫切需要改进的地方。然而，相关技术方案在船员疲劳监测方面存在一定的局限性，如只通过一种数据源即视频/照片图像去监测疲劳状态，没有考虑多种数据源的融合，同时没有考虑船员的认知偏差可能导致其对风险判断失误、操作不当等问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一个方面提出了一种船员疲劳监测方法。

3、本发明的第二个方面提出了一种船员疲劳监测系统。

4、本发明的第三个方面提出了一种电子设备。

5、本发明的第四个方面提出了一种存储介质。

6、有鉴于此，根据本发明的第一个方面，提出了一种船员疲劳监测方法，包括：获取船员的第一特征信息，其中，第一特征信息包括：行为信息、生理信号以及环境信息；确定船员的名称信息；根据名称信息确定风险预测模型，其中，风险预测模型是利用船员的认知偏差进行纠正后的风险预测模型；根据第一特征信息和风险预测模型确定发生风险事件的概率；根据概率确定预警提示策略。

7、本发明提供的船员疲劳监测方法，主要包括：首先获取船员的第一特征信息，其中，第一特征信息包括了船员的行为信息、生理信号以及环境信息，其中，行为信息指的是船员在船上的操作行为，可以通过高清摄像头进行捕捉。生理信号指的是船员的身体信息，例如心率、血压、脑电波等，可以通过可穿戴设备(如心率监测器)收集船员的生理信号，通过获取船员的生理信号可以反映出船员的疲劳状态和心理压力。环境信息指的是船员所在的船舶在航行过程中的环境信息，例如风速、浪高以及能见度等，通过获取环境信息可以评估当前环境对船员操作的影响。进一步地，船员的第一特征信息的时间可以是实时获取的，也可以是每隔预设时间进行获取的。然后确定船员的名称信息，其中，名称信息指的是船员的唯一身份标识。然后根据船员的名称信息确定风险预测模型，其中，风险预测模型是利用船员的认知偏差进行纠正后的风险预测模型，通过利用船员的认知偏差对风险预测模型进行纠正，确保了风险预测模型的准确性。同时可以理解的是每个船员的认知偏差是不同的，因此需要根据船员的名称信息确定与该船员对应的纠正后的风险预测模型。在确定好风险预测模型后，将第一特征信息输入至风险预测模型中，从而得到发生风险事件的概率。发生风险事件的概率就能够体现出船员的疲劳程度。最后根据发生风险事件的概率即船员的疲劳程度确定对应的预警提示策略，例如当发生风险事件的概率较大时，即船员的疲劳程度较严重时，预警提示策略可以为通知船员进行休息。当发生风险事件的概率适中时，即船员的疲劳程度适中时，预警提示策略可以为向该船员发出提示信息，以提醒船员集中注意力。通过依据发生风险事件的概率及时触发适当的预警信号和应急响应措施，从而了提高航运的安全水平。在本发明中通过获取船员的行为信息、生理信号以及环境信息，然后将上述信息输入至认知偏差纠正后的风险预测模型，从而得到风险事件发生的概率，然后根据概率执行不同的预警提示策略，从而解决了相关技术中船员疲劳监测不全面、认知偏差难以纠正的问题，同时还提高了航运的安全水平，降低了事故风险。

8、根据本发明的上述船员疲劳监测方法，还可以具有以下技术特征：

9、在一些技术方案中，可选地，在根据名称信息确定风险预测模型的步骤之前，船员疲劳监测方法包括：获取船员的历史信息；获取船员的认知偏差，认知偏差包括：船员对过去成功避免风险事件的自信程度以及船员对小概率风险事件的关注度；根据历史信息确定第一特征向量；根据认知偏差确定第二特征向量；根据第一特征向量和第二特征向量构建风险预测模型。

10、在该技术方案中，在根据名称信息确定风险预测模型的步骤之前，船员疲劳监测方法包括：首先获取船员的历史信息，其中，历史信息指的是船员之前的行为信息、生理信号、环境信息以及与上述信息相对应的风险事件。然后获取船员的认知偏差，其中，认知偏差包括了船员对过去成功避免风险事件的自信程度以及船员对小概率风险事件的关注度。然后根据历史信息确定第一特征向量，即将历史信息进行特征提取，然后转换成特征向量。根据认知偏差确定第二特征向量，即将认知偏差进行特征提取，然后转换为特征向量。最后根据第一特征向量和第二特征向量构建风险预测模型，即将第一特征向量和第二特征向量一起对风险预测模型进行学习，以调整风险预测模型中的参数，从而构建出符合预期的风险预测模型。通过利用船员的认知偏差对风险预测模型进行纠正，从而保证了风险预测模型的准确性，有效预防因人为因素导致的航运安全事故。

11、在一些技术方案中，可选地，根据第一特征向量和第二特征向量构建风险预测模型的步骤，包括：根据第一特征向量和第二特征向量生成第三特征向量；根据第三特征向量和最大化似然函数确定第三特征向量的权重和偏置值；根据权重和偏置值构建风险预测模型。

12、在该技术方案中，根据第一特征向量和第二特征向量构建风险预测模型的步骤，包括：根据第一特征向量和第二特征向量生成第三特征向量，即将第一特征向量和第二特征向量进行整合，得到第三特征向量。然后根据第三特征向量采用最大化似然函数确定与第三特征向量对应的权重和偏置值，即权重和偏置值就是风险预测模型的参数。最后根据权重和偏置值得到风险预测模型。通过将第一特征向量和第二特征向量整合得到第三特征向量，然后采用最大化似然函数来估计权重和偏置值，从而保证了风险预测模型的准确性。

13、在一些技术方案中，可选地，获取船员的第一特征信息的步骤，包括：分别采集船员的图像信息、船员与设备之间的距离信息、船员的生理信号以及船舶航行的环境信息；对图像信息进行特征提取得到第二特征信息；对距离信息进行特征提取得到第三特征信息；对生理信号进行特征提取得到第四特征信息；对环境信息进行特征提取得到第五特征信息；根据第二特征信息、第三特征信息、第四特征信息以及第五特征信息确定第一特征信息。

14、在该实施例中，获取船员的第一特征信息的步骤，包括：首先分别采集船员的图像信息、船员与设备之间的距离信息、船员的生理信号以及船舶航行的环境信息。其中，图像信息是通过高清摄像头捕捉的船员在船上的操作行为的图像信息。船员与设备之间的距离信息可以是通过安装激光测距传感器获取得到的，通过实时监测船员与关键设备或区域之间的距离，以评估操作的安全性。船员的生理信号可以是通过可穿戴设备(心率监测器)收集得到。然后对图像信息进行特征提取，可以通过图像处理和计算机视觉算法在图像信息中提取出船员的关键行为特征，如轨迹特征(速度、加速度)、姿态特征(姿态类型及其持续时间)、交互特征(手势类别、交互对象id(identification，身份表示号)、交互行为类型)、面部表情特征等，然后将关键行为特征作为第二特征信息。对距离信息进行特征提取，提取出实时距离与最小安全距离之间的差异、距离状态(是否安全)、船员与设备/区域的相对位置等特征，然后将这些特征作为第三特征信息。然后根据采集到的生理信号计算出心率变异性、血压变异性、血氧饱和度的稳定性等生理指标，以及基于eeg(electroencephalogram，脑电图)的疲劳指数、心理压力指数等，然后上述生理指标和/或指数作为第四特征信息。然后对环境信息进行特征提取，提取出与船员操作行为和心理状态相关的环境因素，如风速、浪高、能见度等特征，将上述特征作为第五特征信息。最后根据第二特征信息、第三特征信息、第四特征信息以及第五特征信息确定第一特征信息，即将第二特征信息、第三特征信息、第四特征信息以及第五特征信息进行整合，得到第一特征信息。通过将船员的图像信息、船员与设备之间的距离信息、船员的生理信号以及船舶航行的环境信息整合成一个统一的第一特征信息，从而保证了船员疲劳监测的全面性，进而提升了航运安全水平，降低了事故风险。

15、在一些技术方案中，可选地，根据第二特征信息、第三特征信息、第四特征信息以及第五特征信息确定第一特征信息的步骤，包括：在第二特征信息、第三特征信息、第四特征信息以及第五特征信息中分别设定一个相同长度的时间窗口；根据时间窗口分别在第二特征信息、第三特征信息、第四特征信息以及第五特征信息中提取出第六特征信息、第七特征信息、第八特征信息以及第九特征信息；将第六特征信息、第七特征信息、第八特征信息以及第九特征信息进行拼接得到第一特征信息。

16、在该技术方案中，根据第二特征信息、第三特征信息、第四特征信息以及第五特征信息确定第一特征信息的步骤，包括：首先分别在第二特征信息、第三特征信息、第四特征信息以及第五特征信息中设定一个时间长度相同的时间窗口，然后分别在第二特征信息、第三特征信息、第四特征信息以及第五特征信息中提取出时间窗口内的所有相关数据，即在第二特征信息中的时间窗口内提取出第六特征信息，在第三特征信息中的时间窗口内提取出第七特征信息，在第四特征信息中的时间窗口内提取出第八特征信息，在第五特征信息中的时间窗口内提取出第九特征信息。最后在建立一个相同时间长度的时间窗口，然后在该时间窗口内将第六特征信息、第七特征信息、第八特征信息以及第九特征信息进行数据拼接，从而得到第一特征信息。通过将多个不同数据源的特征信息在同一个时间窗口内拼接成一个特征信息，从而保证了输入风险预测模型的信息的准确性。

17、在一些技术方案，可选地，根据概率确定预警提示策略的步骤，包括：将概率与预设阈值进行匹配，得到匹配结果；根据匹配结果确定预警提示策略。

18、在该技术方案中，根据概率确定预警提示策略的步骤，包括：将概率与预设阈值进行匹配，从而得到匹配结果，即将风险预测模型输出的发生风险事件的概率与预设的阈值进行比对，得到比对结果。然后根据匹配结果确定预警提示策略，即预警提示策略可以有多个，可以根据匹配结果在多个预警提示策略中选择最合适的预警提示策略。通过在必要时触发适当的预警信号和应急响应措施，从而提高航运安全水平。

19、在一些技术方案中，可选地，根据匹配结果确定预警提示策略的步骤，包括：基于概率大于等于第一预设阈值时，预警提示策略为启动紧急撤离程序；基于概率小于第一预设阈值，且大于等于第二预设阈值时，预警提示策略为向船员发出提示信息，其中，第二预设阈值小于第一预设阈值；基于概率小于第二预设阈值时，预警提示策略为对风险事件进行记录。

20、在该技术方案中，根据匹配结果确定预警提示策略的步骤，包括：当发生风险事件的概率大于等于第一预设阈值时，预警提示策略可以为立即通知船长和安全官员，启动紧急撤离程序，当概率大于等于第一预设阈值时，说明当前发生风险事件的概率较大，因此为了安全需要立即启动紧急撤离程序。当发生风险事件的概率小于第一预设阈值，当大于等于第二阈值时，说明此时发生风险事件的概率适中，因此预警提示策略可以为发出警告并提醒船员注意安全，可能需要调整操作或环境条件。当发生风险事件的概率小于第二预设阈值时，说明此时发生风险事件的概率较低，因此预警提示策略可以为继续进行监测，同时对该风险事件进行记录，以便后续分析查找原因。

21、根据本发明的第二个方面，提出了一种船员疲劳监测系统，包括第一获取模块，第一获取模块用于获取船员的第一特征信息，其中，第一特征信息包括：行为信息、生理信号以及环境信息；第一确定模块，第一确定模块用于确定船员的名称信息；第二确定模块，第二确定模块用于根据名称信息确定风险预测模型，其中，风险预测模型是利用船员的认知偏差进行纠正后的风险预测模型；第三确定模块，第三确定模块用于根据第一特征信息和风险预测模型确定发生风险事件的概率；第四确定模块，第四确定模块用于根据概率确定预警提示策略。

22、本发明提供的船员疲劳监测系统，主要包括：第一获取模块、第一确定模块、第二确定模块、第三确定模块以及第四确定模块。其中，第一获取模块可以获取船员的第一特征信息，其中，第一特征信息包括了船员的行为信息、生理信号以及环境信息，其中，行为信息指的是船员在船上的操作行为，可以通过高清摄像头进行捕捉。生理信号指的是船员的身体信息，例如心率、血压、脑电波等，可以通过可穿戴设备(如心率监测器)收集船员的生理信号，通过获取船员的生理信号可以反映出船员的疲劳状态和心理压力。环境信息指的是船员所在的船舶在航行过程中的环境信息，例如风速、浪高以及能见度等，通过获取环境信息可以评估当前环境对船员操作的影响。进一步地，船员的第一特征信息的时间可以是实时获取的，也可以是每隔预设时间进行获取的。然后第一确定模块确定船员的名称信息，其中，名称信息指的是船员的唯一身份标识。然后第二确定模块根据船员的名称信息确定风险预测模型，其中，风险预测模型是利用船员的认知偏差进行纠正后的风险预测模型，通过利用船员的认知偏差对风险预测模型进行纠正，确保了风险预测模型的准确性。同时可以理解的是每个船员的认知偏差是不同的，因此需要根据船员的名称信息确定与该船员对应的纠正后的风险预测模型。在确定好风险预测模型后，第三确定模块将第一特征信息输入至风险预测模型中，从而得到发生风险事件的概率。发生风险事件的概率就能够体现出船员的疲劳程度。最后第四确定模块根据发生风险事件的概率即船员的疲劳程度确定对应的预警提示策略，例如当发生风险事件的概率较大时，即船员的疲劳程度较严重时，预警提示策略可以为通知船员进行休息。当发生风险事件的概率适中时，即船员的疲劳程度适中时，预警提示策略可以为向该船员发出提示信息，以提醒船员集中注意力。通过依据发生风险事件的概率及时触发适当的预警信号和应急响应措施，从而了提高航运的安全水平。在本发明中通过获取船员的行为信息、生理信号以及环境信息，然后将上述信息输入至认知偏差纠正后的风险预测模型，从而得到风险事件发生的概率，然后根据概率执行不同的预警提示策略，从而解决了相关技术中船员疲劳监测不全面、认知偏差难以纠正的问题，同时还提高了航运的安全水平，降低了事故风险。

23、根据本发明的第三个方面，提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述任一项的船员疲劳监测方法的步骤。

24、本发明提供的电子设备，处理器执行计算机程序时实现上述船员疲劳监测方法的步骤，能够实现上述任一技术方案的技术效果，在此不再赘述。

25、根据本发明的第四个方面，提出了一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项的船员疲劳监测方法的步骤。

26、本发明提供的存储介质，计算机程序被处理器执行时实现上述船员疲劳监测方法的步骤，能够实现上述任一技术方案的技术效果，在此不再赘述。

27、本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。