[發明專利]一種基于腦電信號的音樂反饋抑郁情緒調節系統

在審

• 申請號: 201911376716.0
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111068159A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 胡斌;蔡涵書;肖寒
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: A61M21/00
• 分類號: A61M21/00;A61B5/0476;A61B5/0484
• 代理公司: 北京匯彩知識產權代理有限公司 11563
• 代理人: 王鍵

1.一種基于腦電信號的音樂反饋抑郁情緒調節系統，其特征在于，包括：腦電信號采集模塊、腦電信號數據處理模塊、反饋音樂生成模塊、反饋訓練調節模塊、數據存儲分析模塊；所述腦電信號采集模塊用于獲取受訓者靜息態腦電信號；所述腦電信號數據處理模塊用于對獲取的腦電信號進行預處理，所述反饋音樂生成模塊用于對預處理后的腦電信號進行分割、整合，分析腦電信號與音樂信號的映射關系，在構建的反饋音樂類型參考庫中進行比對，得出用于音樂反饋訓練的反饋音樂類型；所述反饋訓練調節模塊用于采用與所述反饋音樂類型相適應的反饋音樂對受訓者進行反饋訓練，實現抑郁情緒的調節；所述數據存儲分析模塊用于存儲和分析受訓者情緒調節的過程和結果。

2.根據權利要求1所述的基于腦電信號的音樂反饋抑郁情緒調節系統，其特征在于，所述腦電信號采集模塊采用三導聯系統，電極位置采用國際上廣泛采用的10-20系統電極法，選擇的電極分別是：位于前額位置的Fp1、Fp2及Fpz，不受頭發的干擾，并使用醫用貼式濕電極，從而避免電極接觸阻抗的干擾。

3.根據權利要求1所述的基于腦電信號的音樂反饋抑郁情緒調節系統，其特征在于，所述腦電信號數據處理模塊包括對采集的腦電信號進行分段處理的步驟：將采集的連續的腦電信號截取為長度適中的腦電信號片段，每段腦電數據重疊前一片段的部分腦電數據。

4.根據權利要求3所述的基于腦電信號的音樂反饋抑郁情緒調節系統，其特征在于，所述腦電信號數據處理模塊包括對分段的腦電信號進行去噪濾波的步驟：采用改進的動態AR模型參數和小波分析進行去噪，運用FIR帶通濾波器去掉腦電信號中低于0.5Hz和高于50Hz的頻段；還包括將腦電信號按照頻率進行劃分，提取出腦電信號δ，θ，α，β四個頻段的波形特征。

5.根據權利要求4所述的基于腦電信號的音樂反饋抑郁情緒調節系統，其特征在于，所述反饋音樂生成模塊包括腦電數據分割的步驟：首先將每個頻段用相應的字符d、t、a、b表示，其中，d表示δ波段，t表示θ波段，a表示α波段，b表示β波段；計算每個頻段波形數據的平均值μ和標準差σ；然后，分別計算每個頻段的分割閾值，并從多個分割閾值中選擇一個最佳的最優閾值；分割閾值的計算公式是：T＝μ±n·σ；μ表示分頻后每個頻段波形數據的平均值，σ表示分頻后每個頻段波形數據的標準差；n表示平均值與標準差的比，用于計算平均值與標準差不同比例下的分割閾值以及選擇最優閾值；最后，將腦電信號的波形圖用對應的四個頻段表示，根據計算后選擇出的各個頻段的最優閾值，分析出各個頻段波形活躍的時間點，得出各個頻段對應的腦電信號時序關系。

6.根據權利要求5所述的基于腦電信號的音樂反饋抑郁情緒調節系統，其特征在于，所述反饋音樂生成模塊包括腦電片段整合的步驟：根據分割算法得出的各個頻段對應的腦電信號時序關系，比較在同一時間點含有哪些頻段，將它們所代表的字符添加到時間序列里，將序列里的四個頻段對應的字符通過疊加和排列組成一個完整的腦電字符序列。

7.根據權利要求6所述的基于腦電信號的音樂反饋抑郁情緒調節系統，其特征在于，所述反饋音樂生成模塊包括構建反饋音樂類型參考庫的步驟：首先獲取已知的抑郁患者在正性、中性、負性的特定情感音頻刺激下的抑郁腦電信號，對獲取的腦電信號進行頻段劃分、腦電數據分割、腦電片段整合，得到整合后的腦電字符序列；根據對應的正性、中性、負性不同情感音頻的刺激，對整合后的腦電字符序列分別標記正性、中性、負性情感標簽，標記不同情感標簽的腦電字符序列在整個腦電信號中存在特定的循環片段，選擇一定時間內出現次數最多的腦電字符序列循環片段作為與情感標簽對應的反饋音樂類型，得出正性、中性、負性三種反饋音樂類型。

8.根據權利要求7所述的基于腦電信號的音樂反饋抑郁情緒調節系統，其特征在于，所述反饋音樂生成模塊包括在構建的反饋音樂類型參考庫中比對的步驟：通過比對在構建的反饋音樂參考庫中的正性、中性、負性三種反饋音樂類型的腦電字符片段在受訓者的腦電信號字符序列中出現的次數，判斷出受訓者腦電信號的情感標簽，生成受訓者所需的反饋音樂類型。