[发明专利]基于脑电图的青少年环境心理的情绪感知与刺激样本选择方法

说明书

本发明公开了一种基于脑电图的青少年环境心理的情绪感知系统及方法、刺激样本选择方法，系统包括脑电信号采集、脑电信号预处理、脑电信号特征提取和情绪感知等模块；以青少年经常接触、参与或热衷的建成环境为视觉刺激源。情绪感知方法包括视觉刺激源选择、脑电信号采集、脑电信号预处理、脑电信号特征提取、模型训练和情绪强度确定等步骤。刺激样本选择方法，唤醒度维度和效价维度分别进行了5个情感强度的划分，根据样本的实际被选情况及在二维空间的分布状态，非等距确定矩形选框。本发明的情绪感知系统及方法、刺激样本选择方法，具有较强的情绪感知能力和对象扩展能力等优点，在环境心理学研究中具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于脑电图的青少年环境心理的情绪感知与刺激样本选择方法。

背景技术

据统计，我国18岁以下的未成年人数量高达3.67亿。据保守估计，有各种学习、情绪和行为障碍者高达3000万。近年来，中国青少年心理问题的发生率近年来呈明显上升趋势，儿童心理行为问题发生率高达14％～17％。其中，情绪问题(如焦虑、抑郁等)是常见心理问题之一，且发生率高、波及面广，并影响个体的行为以及心理社会功能。世界卫生组织(WHO)预测，2020年世界范围内发生神经心理问题的儿童与青少年将增加50％以上，这些问题将成为导致儿童与青少年疾病、残疾和死亡的前五位原因之一。

建成环境是指为包括大型城市环境在内的人类活动而提供的人造环境。相关研究表明，建成环境作为一种人工的视觉环境，可以改变人的情绪，影响他们健康和行为。同理，青少年周围的建成环境会对青少年的情绪和心理健康产生不同的影响。例如，青少年如果身处在热闹的视听环境中，他们会感觉兴奋，出现较高的情绪唤醒度，而长期的高唤醒度则会带来疲劳，对健康无益；反之，绿色环境、风景、静态的室内空间则降低情绪唤醒度，可以舒缓情绪、放松心情。

目前，在环境心理学和景观设计领域，基于脑电信号的情绪感知已经成为了新的研究热点。例如：Ulrich通过问卷、访谈，检测心率、血压、大脑活动等指标，对比了人工自然环境和人工商业、工业环境，发现在人工自然环境下alpha波更为显著；Nakamura等人让被试者观看篱笆和混凝土围墙，分析他们的alpha波和beta节律的数量，发现被试者在注视篱笆墙时alpha比值(a/(a+b))比注视混凝土墙时更高；Aspinall等人通过可穿戴式脑电采集设备，记录并分析被试者穿行在商业街和绿色空间时两个维度、五个频道的情绪变化；Roe等人也通过可穿戴式脑电设备，记录并分析由观看风景和城市环境的两组照片所诱发的脑电信号，并得出绿色空间相比城市场景具有较低的唤醒度和较高的冥想度的结论。

上述研究关注的是使用脑电图方法对某一特定环境进行满意度和健康评估，重点分析的是特定环境与一般群体的关系，而对于一般环境与特定群体的关系则较为少见，尤其是在描述建成环境对青少年情绪影响的方面。另外，从情绪描述准确性上来说，在心理学和计算机情感计算领域，虽然已有情感识别和计算生物信号的相关技术基础，包括脑电、心电、呼吸率、血氧饱合度、体表温度等单一或多模态的情感识别模型，但上述模型主要用于识别一些典型情绪类型，如：悲伤、快乐、失望、愤怒等，这些情感状态通常由包含故事情节的刺激源激产生，显然，上述典型情感类型在描述青少年不同建成环境下的自然情感状态是不充分的。

另外，在刺激源的选择上，现有方法较为单一，大多是包含故事情节的刺激源激；且不区分刺激对象与源本身的内容，在实际操作中存在较大的偶然性，刺激效果也不尽如人意。因此，我们需要建立一种基于脑电图的青少年环境心理的情绪感知系统及方法、刺激样本选择方法，用来真实、客观反映青少年的心理活动情况。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种情绪感知能力、对象扩展能力强、应用价值高的青少年环境心理的情绪感知系统及方法、刺激样本选择方法。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。