Fatigue State Recognition System for Miners Based on a Multimodal Feature Extraction and Fusion Framework

计算机科学 特征提取 情态动词 人工智能 融合 传感器融合 特征(语言学) 模式识别(心理学) 国家(计算机科学) 算法 语言学 化学 哲学 高分子化学
作者
Hongguang Pan,Shiyu Tong,Xuqiang Wei,Bingyang Teng
出处
期刊:IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:17 (2): 410-420 被引量:46
标识
DOI:10.1109/tcds.2024.3461713
摘要

The fatigue factor is widely recognized as a primary contributor to accidents in the mining industry. Proactively recognizing fatigue states in miners before starting work can effectively establish a safety boundary for both miners safety and coal mine production. Therefore, this study designs a fatigue state recognition system for miners based on a multimodal extraction and fusion framework. First, the system is equipped with various sensors, a core processor and a display to collect and process physiological data such as electrocardiogram (ECG), electrodermal activity (EDA), blood pressure (BP), blood oxygen saturation (SpO${}_{2}$), skin temperature (SKT), as well as facial data, and to present fatigue state, respectively. Second, based on the multimodal feature extraction and fusion framework, after the necessary preprocessing steps, the system extracts physiological features by time and frequency domain analysis, extracts facial features by ResNeXt-50 and gated recurrent unit (GRU), and fuses multifeatures by Transformer+. Finally, in the comprehensive laboratory for coal-related programs of Xi’an University of Science and Technology, we test the system and build a multimodal dataset, and the results demonstrate an average accuracy of 93.15%.
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