[發(fā)明專利]基于生物反饋的精神狀態(tài)干預(yù)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811431066.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN109620257B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張通;賈雪;胡斌;徐向民;陳俊龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/16
• 分類號(hào): A61B5/16
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 霍健蘭;梁瑩

1.一種基于生物反饋的精神狀態(tài)干預(yù)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于：包括：

用于將場(chǎng)景源文件投影成影像的投影模塊；

用于將與投影影像相對(duì)應(yīng)的音頻源文件進(jìn)行播放的音頻播放模塊；

用于采集被試者生理信號(hào)的生理信號(hào)采集模塊；

用于對(duì)生理信號(hào)采集模塊采集到的生理信號(hào)進(jìn)行情緒識(shí)別和精神狀態(tài)評(píng)估，得到精神狀態(tài)評(píng)估結(jié)果的精神狀態(tài)評(píng)估模塊；

以及用于根據(jù)精神狀態(tài)評(píng)估模塊得到的精神狀態(tài)評(píng)估結(jié)果來調(diào)整場(chǎng)景源文件和音頻源文件，并反饋到投影模塊和音頻播放模塊的精神狀態(tài)干預(yù)調(diào)節(jié)模塊；

投影模塊將場(chǎng)景源文件投影成影像供被試者觀看，對(duì)被試者進(jìn)行視覺刺激；同時(shí)音頻播放模塊將與投影影像相對(duì)應(yīng)的音頻源文件進(jìn)行播放，對(duì)被試者進(jìn)行聽覺刺激；

生理信號(hào)采集模塊采集被試者的生理信號(hào)；生理信號(hào)是指腦電信號(hào)；

精神狀態(tài)評(píng)估模塊采用獨(dú)立成分分析算法和主成分分析算法去除腦電信號(hào)中的眼電、心電、電磁干擾偽跡以實(shí)現(xiàn)預(yù)處理；采用動(dòng)態(tài)圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來提取腦電信號(hào)的特征，將腦電信號(hào)映射到特征空間，然后在特征空間中采用寬度學(xué)習(xí)系統(tǒng)作為分類器，將腦電信號(hào)進(jìn)行情緒分類識(shí)別，得到各個(gè)情緒類別的強(qiáng)度值；根據(jù)各個(gè)情緒類別的強(qiáng)度值評(píng)估被試者的精神狀態(tài)，得到精神狀態(tài)評(píng)估結(jié)果；

精神狀態(tài)干預(yù)調(diào)節(jié)模塊根據(jù)精神狀態(tài)評(píng)估結(jié)果調(diào)整場(chǎng)景源文件，并反饋到投影模塊，以調(diào)整投影模塊的投影影像；同時(shí)調(diào)整音頻源文件，并反饋到音頻播放模塊，以播放與投影影像相對(duì)應(yīng)的音樂。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物反饋的精神狀態(tài)干預(yù)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于：還包括用于儲(chǔ)存和管理精神狀態(tài)評(píng)估結(jié)果和生理信號(hào)的云平臺(tái)，云平臺(tái)與精神狀態(tài)評(píng)估模塊信號(hào)連接。

3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于生物反饋的精神狀態(tài)干預(yù)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1步，投影模塊將場(chǎng)景源文件投影成影像供被試者觀看，對(duì)被試者進(jìn)行視覺刺激；同時(shí)音頻播放模塊將與投影影像相對(duì)應(yīng)的音頻源文件進(jìn)行播放，對(duì)被試者進(jìn)行聽覺刺激；

S2步，生理信號(hào)采集模塊采集被試者的生理信號(hào)；生理信號(hào)包括腦電信號(hào)；

S3步，精神狀態(tài)評(píng)估模塊對(duì)生理信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和情緒識(shí)別，對(duì)被試者的精神狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，得到精神狀態(tài)評(píng)估結(jié)果；

S4步，精神狀態(tài)干預(yù)調(diào)節(jié)模塊根據(jù)精神狀態(tài)評(píng)估結(jié)果調(diào)整場(chǎng)景源文件，并反饋到投影模塊，以調(diào)整投影模塊的投影影像；同時(shí)調(diào)整音頻源文件，并反饋到音頻播放模塊，以播放與投影影像相對(duì)應(yīng)的音樂；

所述S2步中，生理信號(hào)采集模塊采集被試者的生理信號(hào)，是指：生理信號(hào)采集模塊采集被試者的腦電信號(hào)；

S3步，精神狀態(tài)評(píng)估模塊對(duì)生理信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和情緒識(shí)別，對(duì)被試者的精神狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，得到精神狀態(tài)評(píng)估結(jié)果，是指：采用獨(dú)立成分分析算法和主成分分析算法去除腦電信號(hào)中的眼電、心電、電磁干擾偽跡以實(shí)現(xiàn)預(yù)處理；采用動(dòng)態(tài)圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來提取腦電信號(hào)的特征，將腦電信號(hào)映射到特征空間，然后在特征空間中采用寬度學(xué)習(xí)系統(tǒng)作為分類器，將腦電信號(hào)進(jìn)行情緒分類識(shí)別，得到各個(gè)情緒類別的強(qiáng)度值；根據(jù)各個(gè)情緒類別的強(qiáng)度值評(píng)估被試者的精神狀態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工作方法，其特征在于：所述S1步中，投影模塊將場(chǎng)景源文件投影成影像供被試者觀看，對(duì)被試者進(jìn)行視覺刺激，是指：投影模塊為全息投影模塊，全息投影模塊將場(chǎng)景源文件投影成影像供被試者觀看，對(duì)被試者進(jìn)行視覺刺激。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工作方法，其特征在于：所述S1步中，音頻播放模塊將與投影影像相對(duì)應(yīng)的音頻源文件進(jìn)行播放，對(duì)被試者進(jìn)行聽覺刺激，是指：音頻播放模塊為揚(yáng)聲器或入耳式耳機(jī)或骨傳導(dǎo)耳機(jī)；揚(yáng)聲器或入耳式耳機(jī)或骨傳導(dǎo)耳機(jī)將與投影影像相對(duì)應(yīng)的音頻源文件進(jìn)行播放，對(duì)被試者進(jìn)行聽覺刺激。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工作方法，其特征在于：所述情緒類別包括疲勞、抑郁、沮喪和無聊；根據(jù)各個(gè)情緒類別的強(qiáng)度值評(píng)估被試者的精神狀態(tài)，是指：設(shè)定疲勞正常值、抑郁正常值、沮喪正常值和無聊正常值，分別判斷疲勞強(qiáng)度值與疲勞正常值的比值、抑郁強(qiáng)度值與抑郁正常值的比值、沮喪強(qiáng)度值與沮喪正常值的比值和無聊強(qiáng)度值與無聊正常值來評(píng)估被試者的精神狀態(tài)。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工作方法，其特征在于：所述S4步中，精神狀態(tài)干預(yù)調(diào)節(jié)模塊根據(jù)精神狀態(tài)評(píng)估結(jié)果調(diào)整場(chǎng)景源文件，并反饋到投影模塊，以調(diào)整投影模塊的投影影像；同時(shí)調(diào)整音頻源文件，并反饋到音頻播放模塊，以播放與投影影像相對(duì)應(yīng)的音樂，是指：采用如下兩種方案之一：

一、精神狀態(tài)干預(yù)調(diào)節(jié)模塊根據(jù)精神狀態(tài)評(píng)估結(jié)果從精神狀態(tài)干預(yù)調(diào)節(jié)模塊中的投影場(chǎng)景庫調(diào)出相應(yīng)的場(chǎng)景源文件，并把場(chǎng)景源文件發(fā)送至投影模塊，投影模塊對(duì)接收到的場(chǎng)景源文件進(jìn)行投影以調(diào)整投影影像；同時(shí)精神狀態(tài)干預(yù)調(diào)節(jié)模塊從精神狀態(tài)干預(yù)調(diào)節(jié)模塊中的播放音頻庫調(diào)出與投影影像相對(duì)應(yīng)的音頻源文件，并把音頻源文件發(fā)送至音頻播放模塊，音頻播放模塊對(duì)接收到的音頻源文件進(jìn)行播放以使音頻播放模塊播放與投影影像相對(duì)應(yīng)的音樂；

二、精神狀態(tài)干預(yù)調(diào)節(jié)模塊根據(jù)精神狀態(tài)評(píng)估結(jié)果生成相對(duì)應(yīng)的投影信號(hào)指令，并發(fā)送至投影模塊；投影模塊根據(jù)投影信號(hào)指令從投影模塊中的投影場(chǎng)景庫調(diào)出相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景源文件進(jìn)行投影以調(diào)整投影影像；同時(shí)精神狀態(tài)干預(yù)調(diào)節(jié)模塊生成與投影信號(hào)指令相對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)指令，并發(fā)送至音頻播放模塊；音頻播放模塊根據(jù)音頻信號(hào)指令從音頻播放模塊中的播放音頻庫調(diào)出相對(duì)應(yīng)的音頻源文件進(jìn)行播放以使音頻播放模塊播放與投影影像相對(duì)應(yīng)的音樂。