[发明专利]一种基于多功能情绪识别与自适应调节的脑机接口系统

说明书

本发明提供了一种基于多功能情绪识别与自适应调节的脑机接口系统，包括情绪诱发单元、脑电信号采集模块、压力信号情绪标定模块、情绪解码单元和情绪调节单元。本发明的有益效果是:（1）使用空频优化的方法来实现对不同情绪下，脑电特征的提取结合压力信号进行特征融合提高情绪识别的准确率。（2）将情绪标注器改为压力传感器式，在不增加测试的情况下，增加了压力情绪信号，使情绪识别率提高。同时可以让压力传感器作为测量中的情绪宣泄工具实现情绪调节，情绪标定，情绪测量等多种功效。

技术领域

本发明涉及人机交互、情绪识别和情绪调节技术，尤其涉及一种基于多功能情绪识别与自适应调节的脑机接口系统。

背景技术

情绪识别指的是识别人对外界刺激下的情感变化，广泛运用于心理状态检测，预防犯罪，疾病治疗等领域。EEG脑电信号用于情绪识别近些年来逐渐受到大家的重视，尤其是运用于心理状态检测和情绪调节方面，具有重要的实际应用价值。

由于脑电信号是脑部电信号的直接反应，相对心电、皮电等其他依靠交感副交感神经调节的信号具有更直观的表现，比如脑电信号在不同的情绪下有着广泛的空间-频域分布的差异，因此脑电信号具有更好的情绪分类识别效果。目前已有的研究揭示了脑电信号在不同情绪下的空频差异，Fumikazu等人的研究表明在精神状态下额叶的theta波的活动强度增加，而枕叶的a波活动抑制，在休息的状态下相反，WL Zheng等的研究表明积极情绪比消极情绪在β和gamma波中能量更高，并且在β和gamma波积极情绪在额叶上能量更强，消极情绪下顶叶和枕叶的delta波的活动能量加强。基于此，可以使用空频优化的方法来实现对不同情绪下，脑电特征的提取，来实现对不同情绪的分类。

大脑产生某种特征的信号实现与电子设备(如，计算机等)的交流和控制，称为脑机接口(Brain Computer Interface,BCI)，脑机接口的关键是识别的大脑信号特征，才能将其转为控制设备的正确命令。通过对脑电进行情绪识别，将情绪识别的结果运用于计算机对情绪的反向调节可以实现基于情绪识别的脑机接口系统。然而单一脑电情绪识别的准确率还不够高，对于情绪标定的信息利用不够充足。

发明内容

本发明提供了一种基于多功能情绪识别与自适应调节的脑机接口系统，其特征在于，包括情绪诱发单元、脑电信号采集模块、压力信号情绪标定模块、情绪解码单元和情绪调节单元，

所述情绪诱发单元用于播放音频和/或视频的情绪诱发素材，诱发测试者的不同情绪；

所述脑电信号采集模块用于采集在不同情绪状态下的脑电信号；

所述压力信号情绪标定模块包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器，第一至第三压力传感器用于训练阶段在测试者观看/收听情绪诱发素材时，记录不同情绪下按压压力传感器的压力，作为情绪辅助判别的依据；

所述情绪解码单元用于情绪解码；

所述情绪调节单元用于对消极情绪的调节和亢奋情绪的平复功能。

作为本发明的进一步改进，所述压力信号情绪标定模块还包括第四压力传感器，所述第四压力传感器作为在判别阶段敲击的检测器，所述第四压力传感器作为情绪信号收集器，同时也作为焦虑和亢奋情绪下的宣泄器，反作用于情绪调节。

作为本发明的进一步改进，所述情绪诱发素材包括中国情绪刺激材料库中积极、中性和消极的情绪素材，通过播放中积极、中性和消极的情绪素材以诱发测试者的积极、中性和消极情绪，通过脑电信号采集模块采集对应情绪的脑电信号。

作为本发明的进一步改进，第一至第三压力传感器分别标注为“积极”、“中性”和“消极”，第一至第三压力传感器记录下对应情绪诱发素材下的压力，由于在不同情绪下压力传感器的压力是有区分的，第一至第三压力传感器作为情绪标定的同时，也作为情绪的判别标志。