便携式情感分析仪及分析方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103315753 A (43)申请公布日 2013.09.25 CN 103315753 A *CN103315753A* (21)申请号 201310254932.4 (22)申请日 2013.06.24 A61B 5/16(2006.01) A61B 5/024(2006.01) (71)申请人 西南大学 地址 400715 重庆市北碚区天生路 2 号 (72)发明人 李建民 陈潇溢 赵辰宇 (74)专利代理机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 11275 代理人 赵荣之 (54) 发明名称 便携式情感分析仪及分析方法 (57) 摘要 本发明公开了一种便携式情。

2、感分析仪及分析 方法， 包括采集被测对象的心率信号的心率变化 传感器和皮肤电导信号的皮肤电导传感器 ； 以及 接收和处理这些信号的中央控制系统 ； 获取被测 对象的生理信号， 从而根据生理信号所反映的信 息来判断被测对象的情绪变化， 使医生可以根据 病患心情变化情况， 对病患的负面心理状态进行 干涉， 达到更好的生理治疗效果。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103315753 A CN 103315753 A *CN103315。

3、753A* 1/1 页 2 1. 便携式情感分析仪， 其特征在于 ： 包括中央控制系统， 心率变化传感器和皮肤电导 传感器 ； 所述心率变化传感器， 用于采集被测对象的心率信号 ； 所述皮肤电导传感器， 用于 采集被测对象的皮肤电导信号 ； 所述中央控制系统， 用于接收心率变化传感器和皮肤电导 传感器采集到的信号， 所述中央控制系统通过处理分析心率信号和皮肤电导信号并形成被 测试者的心理情绪变化信号。 2. 根据权利要求 1 所述的便携式情感分析仪， 其特征在于 ： 所述中央控制系统包括显 示屏、 数据储存系统、 控制主板、 电源开关、 皮肤电导传感器开关和心率变化传感器开关 ； 所 述心率变。

4、化传感器、 皮肤电导传感器通过控制主板与数据储存系统连接 ； 所述控制主板与 数据储存系统分别显示屏连接。 3. 根据权利要求 1 所述的便携式情感分析仪， 其特征在于 ： 还包括皮肤电导传感器开 关、 心率变化传感器开关、 储存键， 读取键和电源开关 ； 所述皮肤电导传感器开关与皮肤电 导传感器连接， 所述心率变化传感器开关与心率变化传感器连接， 所述储存键与数据储存 系统连接， 所述读取键与控制主板连接， 所述电源开关与电源单元连接。 4. 根据权利要求 3 所述的便携式情感分析仪， 其特征在于 ： 所述心率变化传感器和皮 肤电导传感器采用多点数据采集。 5. 根据权利要求 1 所述的便携。

5、式情感分析仪， 其特征在于 ： 还包括腕带， 所述腕带， 用 于固定仪器于人体手臂。 6. 利用权利要求 1-5 任一项所述的便携式情感分析仪对被测试者进行情感测试的分 析方法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： S1 ： 通过心率变化传感器获取被测者的心率信号、 皮肤电导传感器获取被测者的皮肤 电导信号并输入到作为处理芯片的控制主板中 ； S2 ： 截取单位时间内心率信号和皮肤电导信号两个电信号形成截取波形信号 ； S3 ： 对截取波形信号进行预处理 ； S4 ： 提取经过预处理的信号的特征值 ； S5 ： 利用二分类情感识别方法对特征值进行处理获得心理情绪变化信号 ； S6 ： 输出并显示。

6、心理情绪变化信号形成被测者心理情绪变化曲线。 7. 根据权利要求 6 所述的便携式情感分析方法， 其特征在于 ： 所述步骤 S3 中的预处理 包括以下步骤 ： S31 ： 采用小波变换降噪对截取波形信号进行平滑滤波处理 ； S32 ： 对经过平滑滤波处理的信号进行小波变换降噪处理 ； 8. 根据权利要求 6 所述的便携式情感分析仪的分析方法， 其特征在于 ： 所述步骤 S4 中 的特征值包括以下步骤 ： S41 ： 提取经过预处理的信号的统计量信号特征值 ； S42 ： 采用离散傅立叶变换对统计量信号特征值进行谱分析并提取低频区的谱分量作 为信号的特征值。 9. 根据权利要求 6 所述的便携式。

7、情感分析方法， 其特征在于 ： 所述步骤 S5 中利用二分 类情感识别的方法处理获得心理情绪变化信号前还进行以下步骤 ： 采用相关系数法去掉特 征值中完全相关的特征值中的一个相同的特征值。 权 利 要 求 书 CN 103315753 A 2 1/4 页 3 便携式情感分析仪及分析方法 技术领域 0001 本发明涉及一种医疗器具， 特别涉及一种便携式情感分析仪及分析方法。 背景技术 0002 调查研究显示病患情绪对医疗效果有着显著的影响。 目前对于重症患者与表达障 碍患者的治疗主要以生理治疗为主， 缺乏对病患心理情况的关注。少数医院对病患进行心 理辅助治疗也难以了解重症病患及表达障碍患者的心理。

8、情况。 0003 目前的心理情况测试方法主要做心理测试题或与专业心理咨询师交流。 得到的结 果往往是根据经验获得， 准确性低， 并且对于重病患者或表达障碍患者等根本无法进行测 试或交谈病患无法获得其心理状况。 0004 因此急需一种能反映交流障碍人群心情或情绪变化的检测装置及其分析方法。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明所要解决的技术问题是提供一种能反映病人心情或情绪变化的 检测装置。 使医生可以根据病患心情变化情况， 对病患的负面心理状态进行干涉， 达到更好 的生理治疗效果。 0006 本发明的目的之一是提出一种便携式情感分析仪 ； 本发明的目的之二是提出一种 基于生理信号的感情分析方。

9、法。 0007 本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的 ： 0008 本发明提供的便携式情感分析仪， 包括中央控制系统， 心率变化传感器和皮肤电 导传感器 ； 所述心率变化传感器， 用于采集被测对象的心率信号 ； 所述皮肤电导传感器， 用 于采集被测对象的皮肤电导信号 ； 所述中央控制系统， 用于接收心率变化传感器和皮肤电 导传感器采集到的信号， 所述中央控制系统通过处理分析心率信号和皮肤电导信号并形成 被测试者的心理情绪变化信号。 0009 进一步， 所述中央控制系统包括显示屏、 数据储存系统、 控制主板、 电源开关、 皮肤 电导传感器开关和心率变化传感器开关 ； 所述心率变化传感器、 。

10、皮肤电导传感器通过控制 主板 与数据储存系统连接 ； 所述控制主板与数据储存系统分别显示屏连接。 0010 进一步， 还包括皮肤电导传感器开关、 心率变化传感器开关、 储存键， 读取键和电 源开关 ； 所述皮肤电导传感器开关与皮肤电导传感器连接， 所述心率变化传感器开关与心 率变化传感器连接， 所述储存键与数据储存系统连接， 所述读取键与控制主板连接， 所述电 源开关与电源单元连接。 0011 进一步， 所述心率变化传感器和皮肤电导传感器采用多点数据采集。 0012 进一步， 还包括腕带， 所述腕带， 用于固定仪器于人体手臂。 0013 本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的 ： 0014。

11、 本发明提供的便携式情感分析方法， 包括以下步骤 ： 0015 S1 ： 通过心率变化传感器获取被测者的心率信号、 皮肤电导传感器获取被测者的 说 明 书 CN 103315753 A 3 2/4 页 4 皮肤电导信号并输入到作为处理芯片的控制主板中 ； 0016 S2 ： 截取单位时间内心率信号和皮肤电导信号两个电信号形成截取波形信号 ； 0017 S3 ： 对截取波形信号进行预处理 ； 0018 S4 ： 提取经过预处理的信号的特征值 ； 0019 S5 ： 利用二分类情感识别方法对特征值进行处理获得心理情绪变化信号 ； 0020 S6 ： 输出并显示心理情绪变化信号形成被测者心理情绪变化。

12、曲线。 0021 进一步， 所述步骤 S3 中的预处理包括以下步骤 ： 0022 S31 ： 采用小波变换降噪对截取波形信号进行平滑滤波处理 ； 0023 S32 ： 对经过平滑滤波处理的信号进行小波变换降噪处理 ； 0024 进一步， 所述步骤 S4 中的特征值包括以下步骤 ： 0025 S41 ： 提取经过预处理的信号的统计量信号特征值 ； 0026 S42 ： 采用离散傅立叶变换对统计量信号特征值进行谱分析并提取低频区的谱分 量作为信号的特征值。 0027 进一步， 所述步骤 S5 中利用二分类情感识别的方法处理获得心理情绪变化信号 前还进行以下步骤 ： 采用相关系数法去掉特征值中完全相。

13、关的特征值中的一个相同的特征 值。 0028 本发明的优点在于 ： 本发明采用心率变化传感器和皮肤电导传感器来获取被测对 象的生理信号， 从而根据生理信号所反映的信息来判断被测对象的情绪变化， 使医生可以 根据病患心情变化情况， 对病患的负面心理状态进行干涉， 达到更好的生理治疗效果。 0029 并且， 为了能更加准确的测量病患的生理信号， 选用数据多点采集， 多点采集是在 仪器背面有多个采集点进行采集 , 多个传感器的平均值作为计算数据， 减少了生理信号出 现误差的情况。 附图说明 0030 为了使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本发明作进 一步的详细描述， 其中 。

14、： 0031 图 1 为本发明实施例提供的便携式情感分析仪使用示意图 ； 0032 图 2 为本发明实施例提供的便携式情感分析仪结构示意图 ； 0033 图 3 为本发明实施例提供的便携式情感分析仪正面示意图 ； 0034 图 4 为本发明实施例提供的便携式情感分析仪背面示意图 ； 0035 图 5 为本发明实施例提供的便携式情感分析仪波形显示示意图 ； 0036 图 6 为本发明实施例提供的便携式情感分析方法流程图。 0037 图中， 腕带 1， 电源装置 2， 中央控制系统 3， 显示屏 31、 数据储存系统 32、 控制主板 33、 电源开关34、 皮肤电导传感器开关35、 心率变化传感。

15、器开关36， 心率变化传感器4、 皮肤 电导传感器 5。 具体实施方式 0038 以下将结合附图， 对本发明的优选实施例进行详细的描述 ； 应当理解， 优选实施例 仅为了说明本发明， 而不是为了限制本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103315753 A 4 3/4 页 5 0039 图 1 为本发明实施例提供的便携式情感分析仪外部示意图， 图 2 为本发明实施例 提供的便携式情感分析仪外部示意图， 图 3 为本发明实施例提供的便携式情感分析仪显示 屏示意图， 如图所示 ： 本发明提供的便携式情感分析仪， 包括腕带 1， 中央控制系统 3， 心率 变化传感器 4、 皮肤电导传感器 5 ； 。

16、所述腕带 1， 用于固定装置仪器 ； 所述电源 2， 用于为仪器 提供电能 ； 所述心率变化传感器 4， 用于采集被测对象的心率信号 ； 所述皮肤电导传感器 5， 用于采集被测对象的皮肤电导信号 ； 所述中央控制系统 3， 用于接收和处理心率变化传感 器4、 皮肤电导传感器5采集到的信号,所述中央控制系统3通过处理分析心率信号和皮肤 电导信号并形成被测试者的心理情绪变化信号。 0040 所述中央控制系统 3 包括显示屏 31、 数据储存系统 32、 控制主板 33、 电源开关 34、 皮肤电导传感器开关 35、 心率变化传感器开关 36、 储存键 37 和读取键 38， 所述心率变化传 感 器。

17、 4、 皮肤电导传感器 5 通过控制主板 33 与数据储存系统 32 连接 ； 所述控制主板 33 与 数据储存系统分别显示屏 31 连接。 0041 还包括皮肤电导传感器开关35、 心率变化传感器开关36、 储存键37， 读取键38， 电 源开关 34、 0042 所述皮肤电导传感器开关 35 与皮肤电导传感器 5 连接， 0043 所述心率变化传感器开关 36 与心率变化传感器 4 连接， 0044 所述储存键 37 与数据储存系统 32 连接， 所述读取键 38 与控制主板 33 连接， 所述 电源开关 34 与电源单元 1 连接。 0045 所述电源单元 1 包括电源插头 1 和变压器。

18、 2， 所述电源插头 1， 用于与的交流电源 连接， 所述变压器 2 一端与电源插头连接， 另一端与数据储存系统 32 连接。 0046 所述电源单元1还包括电源开关34， 所述电源开关34连接于变压器2和数据储存 系统 32 之间。 0047 所述心率变化传感器 4、 皮肤电导传感器 5 采用多点数据采集。 0048 本实施例在实际使用时， 可以将电源插头连接在 220V、 50HZ 的交流电源上， 为便 携式情感分析仪提供电能 ； 腕带 1 用于固定仪器 ； 电源单元 2 用于为仪器提供电能 ； 中央控 制系统 3， 其具有显示屏 31（详图见图 3） 、 数据储存系统 32、 控制主板 。

19、33、 电源开关 34、 皮 肤电导传感器开关35、 心率变化传感器开关36， 控制主板33将心率变化传感器4、 皮肤电导 传感器 5 传入的电信号运算处理得到心理情绪变化曲线和实时整体状况评价值分别输送 到显示屏 31 和储存系统 33， 电源开关 34 可控制机器是否运行， 皮肤电导传感器开关 35 可 控制皮肤电导传感器 5 的工作情况、 心率变化传感器开关 36 可控制心率变化传感器 4 的工 作情况 ； 心率变化传感器 4 将被测量者的心率变化数值信号转化为电信号并经由导线传入 控制系统 3 ； 皮肤电导传感器 5, 可将被测量者的皮肤电导数值信号转化为电信号并经由导 线传入控制系统。

20、 3。 0049 在本发明的实施例中， 为了能更好的了解病人心情历程， 采用储存装置 （如图 1 所 示储存装置 33） 。使医生可以根据病患心情变化情况， 对病患的负面心理状态进行干涉， 达 到更好的生理治疗效果。 0050 并且， 为了能更加准确的测量病患的生理信号， 在本发明的各实施例中， 选用数据 多点采集， 多个传感器的平均值作为计算数据， 减少了生理信号出现误差的情况。 0051 本实施例还提供了一种利用便携式情感分析仪来对被测试者进行情感测试的分 说 明 书 CN 103315753 A 5 4/4 页 6 析方法， 包括以下步骤 ： 0052 S1 ： 通过心率变化传感器获取被。

21、测者的心率信号、 皮肤电导传感器获取被测者的 皮肤电导信号并输入到作为处理芯片的控制主板中 ； 0053 S2 ： 截取单位时间内心率信号和皮肤电导信号两个电信号形成截取波形信号 ； 0054 S3 ： 对截取波形信号进行预处理 ； 0055 S4 ： 提取经过预处理的信号的特征值 ； 0056 S5 ： 利用二分类情感识别方法对特征值进行处理获得心理情绪变化信号 ； 0057 S6 ： 输出并显示心理情绪变化信号形成被测者心理情绪变化曲线 ； 心理情绪变化 曲线可由处理芯片输出的最优化模型显示， 当被测者处于正情绪状态时显示出输出为 1， 平 静状态输出为 0， 负情绪状态时显示输出 -1，。

22、 随着时间的变化， 在显示屏上得到了被测者心 理情绪变化的曲线。根据曲线变化可以看出被测者目前的心理状态情况， 由被测者正情绪 与负情绪的比值大小评价出被测者目前的心理情绪。 0058 所述步骤 S3 中的预处理包括以下步骤 ： 0059 S31 ： 采用小波变换降噪对截取波形信号进行平滑滤波处理 ； 在小波变换降噪过 程中主要分为小波系数分解， 阀值处理和信号重建三个过程。其中核心步骤是对信号进行 小波分解后的系数确定阀值。阀值的选取直接影响降噪的质量。 0060 S32 ： 对经过平滑滤波处理的信号进行小波变换降噪处理 ； 0061 所述步骤 S4 中的特征值包括以下步骤 ： 0062 S。

23、41 ： 提取经过预处理的信号的统计量信号特征值 ； 这所述的统计量包括如均值， 中值， 方差， 最大值， 最小值和变化范围。 0063 S42 ： 采用离散傅立叶变换对统计量信号特征值进行谱分析并提取低频区的谱分 量作为信号的特征值。 0064 所述步骤 S5 中利用二分类情感识别的方法处理获得心理情绪变化信号前还进行 以下步骤 ： 采用相关系数法去掉特征值中完全相关的特征值中的一个相同的特征值。 0065 以上所述仅为本发明的优选实施例， 并不用于限制本发明， 显然， 本领域的技术人 员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样， 倘若本发明的 这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些 改动和变型在内。 说 明 书 CN 103315753 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103315753 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103315753 A 8 3/3 页 9 图 6 说 明 书 附 图 CN 103315753 A 9 。