[發明專利]一種基于腦電的專注狀態等級評定方法和系統

有效

• 申請號: 202110281743.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113080998B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 李解放;徐建軍
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: A61B5/369
• 分類號: A61B5/369;A61B5/374
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 劉源

本發明提供一種基于腦電的專注狀態等級評定方法和系統，采集被試者專注狀態下的腦電信號；對左、右腦電信號進行處理，獲得多個情感信息頻段，對該情感信息頻段進行特征提取，獲得多個相對應的節律特征；基于節律特征計算專注度，基于處理后的左、右腦電信號計算左、右腦電信號的相干性；基于專注度和左、右腦電信號的相干性，獲得專注等級評價指標。本發明提供的方法和系統，采用兩通道數據進行專注度計算并將結果進行實時可視化，將等級評定指標壓縮在0至1之間，越接近于1則說明左右腦電信號變化一致性強，既，專注狀態更認真，將專注等級也隨著專注度同時顯示在顯示模塊，本發明將專注狀態進行具體量化，可以更直接更客觀的反應專注程度。

技術領域

本發明涉及腦電分析的專注度檢測研究技術領域，尤其涉及一種基于腦電的專注狀態等級評定方法和系統。

背景技術

腦電信號EEG是能夠在大腦做出各種變化時的一種客觀量化反應，目前廣泛用于現在的腦科學的基礎理論研究，不同的信號是不同情緒、心理變化的外在體現，如今能夠影響專注度的因素層出不窮，對于像學生、運動員對專注度要求較高的團體進行專注度量化分析并實時可視化顯得很有必要，研究表明人在進行思維活動時會在大腦中產生相應電信號，可以通過提取腦電信號節律特征并利用特定算法得到與情感相關的狀態，相關的有當處于專注狀態時會有出現更多的α波(8～13Hz)和β波(13～30Hz)。現有技術中，使用者采集腦電信號大都采用單采集通道，進行數據處理、特征提取，然后計算出被試的專注度，目前主要利用各種優化算法進行專注分析并結合專注度進行一系列評測、開發各種應用，進行專注分析并未同時考慮左右腦電信號的變化，難以體現專注狀態左右腦信號變化的相關性，目前的專注度量化僅是給出具體數字來反映專注程度，不能夠很好的體現具體地專注等級。

發明內容

本發明的實施例提供了一種基于腦電的專注狀態等級評定方法和系統，用于解決現有技術中存在的問題，能夠顯示專注狀態下大腦左右半球腦電信號變化的相干性并且對專注等級進行評定。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種基于腦電的專注狀態等級評定方法，包括：

獲取處于專注狀態時的左、右腦電信號；

對該左、右腦電信號進行處理，獲得多個情感信息頻段，對該情感信息頻段進行特征提取，獲得多個相對應的節律特征；

基于節律特征計算專注度，基于處理后的左、右腦電信號計算左、右腦電信號的相干性；

基于該專注度和左、右腦電信號的相干性，獲得專注等級評價指標。

優選地，對該左、右腦電信號進行處理，獲得多個情感信息頻段，對該情感信息頻段進行特征提取，獲得多個相對應的節律特征包括：

對左、右腦電信號進行預處理，獲得左、右腦電信號數據矩陣；該預處理包括低頻基線去除、去除偽跡、降噪和帶通濾波；

對左、右腦電信號數據矩陣進行取平均值和濾波處理，獲得5個情感信息頻段，分別為δ情感信息頻段、θ情感信息頻段、α情感信息頻段、β情感信息頻段和γ情感信息頻段；

對該5個情感信息頻段進行特征提取，獲得5個相對應的節律特征，分別為E_δ節律特征、E_θ節律特征、E_α節律特征、E_β節律特征和E_γ節律特征。

優選地，基于節律特征計算專注度，基于處理后的左、右腦電信號計算左、右腦電信號的相干性包括：

基于E_δ節律特征、E_θ節律特征、E_α節律特征、E_β節律特征和E_γ節律特征，通過公式計算專注度；