基于可穿戴式脑电设备的情绪识别及APP实现
发布时间：2021-09-29 11:36
情绪在人们的思考和行为方式中发挥着重要的作用,情绪识别的目标是使系统能够识别人的情绪,从而改善用户的情绪状态和生活质量。由于脑电信号（Electroencephalogram,EEG）与情绪的联系最为密切,相较于其他生理信号具有实时差异性,因此成为了研究情绪的首选方法。此外,可穿戴式脑电设备解决了传统大型脑电设备价格昂贵、操作过程繁琐等问题,可被用于日常生活中采集脑电信号。本文评估了一款可穿戴式脑电设备的性能,并使用该设备研究了基于脑电信号的情绪识别,再同APP应用开发结合起来构建成一个完整的系统。具体的研究工作如下:1、将可穿戴式脑电设备Mindeep与大型的研究级脑电设备NeuroScan进行了四个方面的对比,分别是舒适度、佩戴时间、信号相关性以及Berger effect现象。结果表明,Mindeep相较于NeuroScan更为舒适,且便于佩戴。同时,Mindeep信号与NeuroScan信号具有极高的相关性,以及两个信号都表现出了Berger effect的特性。此外,在脑电信号预处理中,本文采用了一种新型的去眼电算法,将传统的小波滤波算法中的硬阈值优化为自适应阈值,结果表明该...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
4通道的脑电设备EMOTIVEPOC+
第一章绪论3不符合日常生活中的真实场景，因此达不到日常监测的要求，只能作为一项专业的诊断工具。如今，由于可穿戴式设备的便携性、易用性以及价格相较于大型脑电设备更易被接受，许多新型的无线脑电设备正在进入市场，应用于娱乐、教育、电子医疗等领域[12]。它们大多使用干电极，采集4-16个通道的信号，采用无线传输方式，佩戴容易，操作简单，并结合配套的软件或APP给出一些基础指标，方便用户查看分析结果，这极大地推动了脑电研究与个性化医疗的发展。本文正是基于一款可穿戴式设备采集到的脑电信号进行后续的情绪识别工作。1.2国内外研究现状1.2.1可穿戴式脑电设备目前，国内外很多公司都推出了自主研发的可穿戴式脑电设备，其中有些已经被广为使用，比如Emotiv公司开发的EPOC+[15]，如图1-1所示。它采用盐水电极，支持14个通道的脑电信号采集，附有9轴运动传感器以监测头部运动，并提供了手机端和电脑端各个平台的操作软件。该设备可识别3种大脑状态，13种大脑意识，以及面部表情，并提供原始数据以便研究人员进行后续分析，现已成为脑电研究领域的一款专业级设备，多次获得相关奖项。此外，该公司还推出了另一款脑电设备EmotivInsight，如图1-2所示。它与EPOC+相比价格便宜，采用干电极，支持5个通道的脑电信号采集，操作简单，更适合家庭或个人日常使用。图1-114通道的脑电设备EMOTIVEPOC+图1-25通道的脑电设备EMOTIVInsightMindWave[16]是NeuroSky公司开发的一款可穿戴式脑电设备，也被研究者们所熟知。如图1-3所示，它只采集前额单个通道的脑电信号，用于监控注意力水平，
东南大学硕士学位论文4用户可以在计算机上查看脑电信号和注意力范围。这款设备还配备了10多个不同的软件程序，从娱乐到教育，满足了用户全方位的需求。MindWave售价低廉，在对信号质量没有很高要求的情况下，不管用于日常使用还是后续开发都不失为一个选择，但其不足之处是只有一个电极。Muse[17]是InteraXon公司推出的一款心理活动追踪设备，有助于减轻压力，解决思维问题。如图1-4所示，它使用7个电极置于枕叶，一旦戴好，就自动开始记录大脑活动，然后将其转化为可操作的数据发送至PC端或移动端。该设备通过帮助用户进行冥想，使其镇定并提高注意力水平，从而更好的理解和管理情绪。Neuroon[18]是INTELICLINIC公司开发的一款可穿戴式的睡眠面罩，可帮助用户从单相睡眠转换为多相睡眠。如图1-5所示，该设备结合了医疗级的传感器和软件，采用四个电极，可采集脑电信号、眼电信号、加速度以及温度。所有数据都可以在iOS或Android设备上进行可视化，这样消费者就可以跟踪他们的生物节律，有助于解决睡眠问题。图1-3单通道脑电设备MindWave图1-47通道脑电设备Muse图1-5睡眠面罩Neuroon以上介绍了市面上常见的五款可穿戴式脑电设备，其中除了EmotivEPOC+为专业级，其余都为消费级。它们都是通过采集前额以及耳后的脑电信号，来检测用户的情绪状态、注意力水平或睡眠情况。这些设备用低于传统大型脑电设备的信号质量，换来了较高的便携性和易用性，用于日常采集脑电信号是可行的。然而，专业的研究人员将它们用于科研或者医疗目标时，采集到的信号质量是否能达到要求的标准，仍然有待评估。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Android平台的应用开发研究[J]. 宋小倩,周东升. 软件导刊. 2011(02)
[2]额叶EEG偏侧化:情绪调节能力的指标[J]. 张晶,周仁来. 心理科学进展. 2010(11)
[3]基于UDP协议的Socket网络编程[J]. 周丽娟. 电脑知识与技术. 2008(34)
[4]Android的架构与应用开发研究[J]. 姚昱旻,刘卫国. 计算机系统应用. 2008(11)
[5]汉语情感词系统的初步编制及评定[J]. 王一牛,周立明,罗跃嘉. 中国心理卫生杂志. 2008(08)
[6]UDP协议与TCP协议的对比分析与可靠性改进[J]. 赵飞,叶震. 计算机技术与发展. 2006(09)
[7]中国情绪图片系统的编制——在46名中国大学生中的试用[J]. 白露,马慧,黄宇霞,罗跃嘉. 中国心理卫生杂志. 2005(11)
本文编号：3413639
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
4通道的脑电设备EMOTIVEPOC+
第一章绪论3不符合日常生活中的真实场景，因此达不到日常监测的要求，只能作为一项专业的诊断工具。如今，由于可穿戴式设备的便携性、易用性以及价格相较于大型脑电设备更易被接受，许多新型的无线脑电设备正在进入市场，应用于娱乐、教育、电子医疗等领域[12]。它们大多使用干电极，采集4-16个通道的信号，采用无线传输方式，佩戴容易，操作简单，并结合配套的软件或APP给出一些基础指标，方便用户查看分析结果，这极大地推动了脑电研究与个性化医疗的发展。本文正是基于一款可穿戴式设备采集到的脑电信号进行后续的情绪识别工作。1.2国内外研究现状1.2.1可穿戴式脑电设备目前，国内外很多公司都推出了自主研发的可穿戴式脑电设备，其中有些已经被广为使用，比如Emotiv公司开发的EPOC+[15]，如图1-1所示。它采用盐水电极，支持14个通道的脑电信号采集，附有9轴运动传感器以监测头部运动，并提供了手机端和电脑端各个平台的操作软件。该设备可识别3种大脑状态，13种大脑意识，以及面部表情，并提供原始数据以便研究人员进行后续分析，现已成为脑电研究领域的一款专业级设备，多次获得相关奖项。此外，该公司还推出了另一款脑电设备EmotivInsight，如图1-2所示。它与EPOC+相比价格便宜，采用干电极，支持5个通道的脑电信号采集，操作简单，更适合家庭或个人日常使用。图1-114通道的脑电设备EMOTIVEPOC+图1-25通道的脑电设备EMOTIVInsightMindWave[16]是NeuroSky公司开发的一款可穿戴式脑电设备，也被研究者们所熟知。如图1-3所示，它只采集前额单个通道的脑电信号，用于监控注意力水平，
东南大学硕士学位论文4用户可以在计算机上查看脑电信号和注意力范围。这款设备还配备了10多个不同的软件程序，从娱乐到教育，满足了用户全方位的需求。MindWave售价低廉，在对信号质量没有很高要求的情况下，不管用于日常使用还是后续开发都不失为一个选择，但其不足之处是只有一个电极。Muse[17]是InteraXon公司推出的一款心理活动追踪设备，有助于减轻压力，解决思维问题。如图1-4所示，它使用7个电极置于枕叶，一旦戴好，就自动开始记录大脑活动，然后将其转化为可操作的数据发送至PC端或移动端。该设备通过帮助用户进行冥想，使其镇定并提高注意力水平，从而更好的理解和管理情绪。Neuroon[18]是INTELICLINIC公司开发的一款可穿戴式的睡眠面罩，可帮助用户从单相睡眠转换为多相睡眠。如图1-5所示，该设备结合了医疗级的传感器和软件，采用四个电极，可采集脑电信号、眼电信号、加速度以及温度。所有数据都可以在iOS或Android设备上进行可视化，这样消费者就可以跟踪他们的生物节律，有助于解决睡眠问题。图1-3单通道脑电设备MindWave图1-47通道脑电设备Muse图1-5睡眠面罩Neuroon以上介绍了市面上常见的五款可穿戴式脑电设备，其中除了EmotivEPOC+为专业级，其余都为消费级。它们都是通过采集前额以及耳后的脑电信号，来检测用户的情绪状态、注意力水平或睡眠情况。这些设备用低于传统大型脑电设备的信号质量，换来了较高的便携性和易用性，用于日常采集脑电信号是可行的。然而，专业的研究人员将它们用于科研或者医疗目标时，采集到的信号质量是否能达到要求的标准，仍然有待评估。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Android平台的应用开发研究[J]. 宋小倩,周东升. 软件导刊. 2011(02)
[2]额叶EEG偏侧化:情绪调节能力的指标[J]. 张晶,周仁来. 心理科学进展. 2010(11)
[3]基于UDP协议的Socket网络编程[J]. 周丽娟. 电脑知识与技术. 2008(34)
[4]Android的架构与应用开发研究[J]. 姚昱旻,刘卫国. 计算机系统应用. 2008(11)
[5]汉语情感词系统的初步编制及评定[J]. 王一牛,周立明,罗跃嘉. 中国心理卫生杂志. 2008(08)
[6]UDP协议与TCP协议的对比分析与可靠性改进[J]. 赵飞,叶震. 计算机技术与发展. 2006(09)
[7]中国情绪图片系统的编制——在46名中国大学生中的试用[J]. 白露,马慧,黄宇霞,罗跃嘉. 中国心理卫生杂志. 2005(11)
本文编号：3413639
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