[發明專利]基于腦電圖的青少年環境心理的情緒感知與刺激樣本選擇方法

有效

• 申請號: 201710252127.6
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107080546B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 蘇媛媛;呂釗
• 申請（專利權）人: 安徽智趣小天使信息科技有限公司
• 主分類號: A61B5/16
• 分類號: A61B5/16;A61B5/0484
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙) 34125
• 代理人: 郭華俊

本發明公開了一種基于腦電圖的青少年環境心理的情緒感知系統及方法、刺激樣本選擇方法，系統包括腦電信號采集、腦電信號預處理、腦電信號特征提取和情緒感知等模塊；以青少年經常接觸、參與或熱衷的建成環境為視覺刺激源。情緒感知方法包括視覺刺激源選擇、腦電信號采集、腦電信號預處理、腦電信號特征提取、模型訓練和情緒強度確定等步驟。刺激樣本選擇方法，喚醒度維度和效價維度分別進行了5個情感強度的劃分，根據樣本的實際被選情況及在二維空間的分布狀態，非等距確定矩形選框。本發明的情緒感知系統及方法、刺激樣本選擇方法，具有較強的情緒感知能力和對象擴展能力等優點，在環境心理學研究中具有較高的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種基于腦電圖的青少年環境心理的情緒感知與刺激樣本選擇方法。

背景技術

據統計，我國18歲以下的未成年人數量高達3.67億。據保守估計，有各種學習、情緒和行為障礙者高達3000萬。近年來，中國青少年心理問題的發生率近年來呈明顯上升趨勢，兒童心理行為問題發生率高達14％～17％。其中，情緒問題(如焦慮、抑郁等)是常見心理問題之一，且發生率高、波及面廣，并影響個體的行為以及心理社會功能。世界衛生組織(WHO)預測，2020年世界范圍內發生神經心理問題的兒童與青少年將增加50％以上，這些問題將成為導致兒童與青少年疾病、殘疾和死亡的前五位原因之一。

建成環境是指為包括大型城市環境在內的人類活動而提供的人造環境。相關研究表明，建成環境作為一種人工的視覺環境，可以改變人的情緒，影響他們健康和行為。同理，青少年周圍的建成環境會對青少年的情緒和心理健康產生不同的影響。例如，青少年如果身處在熱鬧的視聽環境中，他們會感覺興奮，出現較高的情緒喚醒度，而長期的高喚醒度則會帶來疲勞，對健康無益；反之，綠色環境、風景、靜態的室內空間則降低情緒喚醒度，可以舒緩情緒、放松心情。

目前，在環境心理學和景觀設計領域，基于腦電信號的情緒感知已經成為了新的研究熱點。例如：Ulrich通過問卷、訪談，檢測心率、血壓、大腦活動等指標，對比了人工自然環境和人工商業、工業環境，發現在人工自然環境下alpha波更為顯著；Nakamura等人讓被試者觀看籬笆和混凝土圍墻，分析他們的alpha波和beta節律的數量，發現被試者在注視籬笆墻時alpha比值(a/(a+b))比注視混凝土墻時更高；Aspinall等人通過可穿戴式腦電采集設備，記錄并分析被試者穿行在商業街和綠色空間時兩個維度、五個頻道的情緒變化；Roe等人也通過可穿戴式腦電設備，記錄并分析由觀看風景和城市環境的兩組照片所誘發的腦電信號，并得出綠色空間相比城市場景具有較低的喚醒度和較高的冥想度的結論。

上述研究關注的是使用腦電圖方法對某一特定環境進行滿意度和健康評估，重點分析的是特定環境與一般群體的關系，而對于一般環境與特定群體的關系則較為少見，尤其是在描述建成環境對青少年情緒影響的方面。另外，從情緒描述準確性上來說，在心理學和計算機情感計算領域，雖然已有情感識別和計算生物信號的相關技術基礎，包括腦電、心電、呼吸率、血氧飽合度、體表溫度等單一或多模態的情感識別模型，但上述模型主要用于識別一些典型情緒類型，如：悲傷、快樂、失望、憤怒等，這些情感狀態通常由包含故事情節的刺激源激產生，顯然，上述典型情感類型在描述青少年不同建成環境下的自然情感狀態是不充分的。

另外，在刺激源的選擇上，現有方法較為單一，大多是包含故事情節的刺激源激；且不區分刺激對象與源本身的內容，在實際操作中存在較大的偶然性，刺激效果也不盡如人意。因此，我們需要建立一種基于腦電圖的青少年環境心理的情緒感知系統及方法、刺激樣本選擇方法，用來真實、客觀反映青少年的心理活動情況。

發明內容

本發明是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種情緒感知能力、對象擴展能力強、應用價值高的青少年環境心理的情緒感知系統及方法、刺激樣本選擇方法。

本發明為解決技術問題采用以下技術方案。