基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析方法，包括步骤：S1.接收近红外光谱信号采集阵列采集的n次在味觉刺激物摄入前和摄入后的脑前额叶皮层近红外光谱信号，得到n个采样周期；S2.对得到的n个采样周期的脑前额叶皮层近红外光谱信号进行带通滤波降噪处理和Lambert‑Beer变换，得到n条氧合血红蛋白通量‑时间动态变化曲线；S3.以通道为单位，判断n条氧合血红蛋白通量‑时间动态变化曲线在味觉刺激物摄入后的特征分析区间的正激活数或负激活数是否大于预设阈值，若是，则大于预设阈值的通道判定为味觉刺激响应通道，提取味觉刺激响应通道在特征分析区间的氧合血红蛋白通量变化幅值，用于味觉刺激响应强度的表征。

【技术实现步骤摘要】
基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析方法及系统
本专利技术涉及味觉采集与特征分析
，尤其涉及基于脑前额的味觉关联信息采集与特征分析方法及系统。
技术介绍
滋味是食品重要的感官评定指标。食品饮料研发离不开感官评测，风味嗜好型的食品饮料研发，需要以消费者为导向。因此，需要大量性别、年龄和生活习惯各异的消费者参与到研发过程中来。但感官评测具有主观性，易受审评人员感觉、情绪影响，且消费者一般不具备专业测评人员所具有的感官分析理论基础和专业术语表述能力，无法准确地输出可供分析的感官体验。因此，开发出客观化、简便化，且不受专业知识约束的消费者级别的风味审评方法显得尤为必要。为了满足客观化、简便化风味评测的需要，近年来逐渐发展起来电子舌和近红外光谱技术等客观化滋味评测方法。其中电子舌评测系统由味觉传感电极、信号采集和模式识别系统组成，其原理是利用传感电极与待测液体进行接触，获取溶液的电化学信号，经持续信号采集传输到计算机中用于识别分析。如公开号为CN103837587A的专利公开了一种利用电子舌系统对杨梅汁味感快速品评的方法，其包括两个品评流程，一是采用电子舌采集杨梅汁电化学信号用于识别分析，二是采用专业审评员对同一样品进行品评并将感受转化为表程度的语义描述(或分值化语义描述)，然后将电子舌电化学信号分析结果与专业审评员的描述采用偏最小二乘法建立数学相关性关联，将关联结果用于构建“味感品评”模型，并进一步采用该模型预测待测杨梅汁的味感情况。可见，实现该方法的关键在于建立电子舌电化学信号与专业审评员表程度的语义描述(或分值化语义描述)的关联，其中电化学信号是指杨梅汁中化学成分引起的电化学信号而非人舌采集的真实味觉，其本质是电化学分析；此外，专业审评员的表程度的语义描述(或分值化语义描述)是由专业审评员利用自己的舌头(非电子舌)作为检测器品尝样品后进行的感官体验输出，其本质是专业审评员对杨梅汁复杂味感的感受。电子舌和专业审评数据分析是两组独立的闭环数据，并不具备直接关联性。由于电子舌不是人舌，不能代表人对杨梅汁的实际感受。因此，该方法所依据的电子舌“感觉”与人的真实品评感受是间接的，不具备一致性。相似的，电子舌也被应用在茶叶滋味等级判别、葡萄酒识别等领域，其原理与上述杨梅汁“味感”品评原理类似。比如公开号为CN105866203A的专利公开了一种基于电子舌检测信息的白毫银针滋味等级判别方法、公开号为CN105866222A的专利公开了CN201610186084.1一种基于电子舌检测信息的白牡丹滋味等级判别方法、公开号为CN105866223A的专利公开了一种基于电子舌检测信息的武夷岩茶滋味等级判别方法等，其原理包括采用电子舌的电化学传感器采集茶汤的电化学信号，通过“判别分析法”和“Logistic回归分析法”构建不同等级样品的判别模型，实现对未知茶样的滋味等级判别。与上述专利类似，公开号为CN111563558A的专利公开了一种葡萄酒产地及品牌的快速识别方法，其原理包括采集电子舌和电子鼻的电化学信号构建红葡萄酒训练样品集的极限学习机模型，实现葡萄酒产地及品牌的判别。上述专利中，均在风味评价客观化上实现了突破。其不足之处在于，电子舌的检测与人的真实品评感受一致性无法保证。近红外光谱技术是近年来发展起来的另一类客观滋味审评技术。如公开号为CN103743698A的专利公开了一种采用近红外光谱对茶叶感官审评的方法，其品评原理包括两个过程，一是基于Workflow设定标准工作流程和分析方法，采集干茶样品漫反射光谱图和茶汤的透射光谱图，二是采用专业审评员将同一茶叶样品的审评结果转化为表程度的语义描述(或分值化语义描述)，然后用偏最小二乘法建立近红外光谱信息与专业审评员的表程度的语义描述(或分值化语义描述)之间的数学模型。与电子舌审评原理相似，近红外光谱审评法中采集近红外光谱数据与专业审评员的表程度的语义描述(或分值化语义描述)是两个完全独立的过程，不具有直接关联，近红外的检测也不能代表人的实际感受，因此基于近红外光谱的茶叶“感官审评”与人的真实审评感受的一致性也无法保证。电子舌和近红外光谱技术虽然在一定程度上降低了传统感官评测中的主观误差，但其无法保证与人的真实审评感受一致性。因此，为了建立一种客观、稳定、方便，且适用于不具备专业审评能力的消费者测试，本专利技术提出了一种基于人体舌-脑架构的脑前额叶皮层味觉关联信息采集与味觉特征分析的方法及系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析方法及系统。为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析方法，包括步骤：S1.接收近红外光谱信号采集阵列采集的n次在味觉刺激物摄入前和摄入后的脑前额叶皮层近红外光谱信号，得到n个采样周期；S2.对得到的n个采样周期的脑前额叶皮层近红外光谱信号进行带通滤波降噪处理和Lambert-Beer变换，得到n条氧合血红蛋白通量-时间动态变化曲线；S3.以通道为单位，判断n条氧合血红蛋白通量-时间动态变化曲线在味觉刺激物摄入后的特征分析区间的正激活数或负激活数是否大于预设阈值，若是，则大于预设阈值的通道判定为味觉刺激响应通道，提取味觉刺激响应通道在特征分析区间的氧合血红蛋白通量变化幅值，用于味觉刺激响应强度的表征。进一步的，所述步骤S1之前还包括：将近红外光谱信号采集阵列设置于脑前额叶皮层对应的头部区域。进一步的，所述步骤S1之前还包括：在味觉刺激物摄入前保持静息状态10-40s。进一步的，所述步骤S1中信号采集阵列中的入射光源数为4-12个；信号采集阵列中的光电检测器数为4-12个。进一步的，所述步骤S1中在味觉刺激物摄入后，味觉刺激物需在口腔中保留10-30s；味觉刺激物的摄入量为5-20ml。进一步的，所述步骤S2中进行带通滤波降噪处理时带通滤波过滤的噪音频率范围为0.005-2Hz；进行Lambert-Beer变换的波长范围为760-1000nm。进一步的，所述步骤S3中的特征分析区间为味觉刺激物摄入后氧合血红蛋白通量-时间动态变化曲线波动过程中出现的第一次与第二次拐点之间的区段；所述氧合血红蛋白通量变化幅值为第一次和第二次拐点在y轴上的投影距离。相应的，还提供一种基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析系统，包括：接收模块，用于接收近红外光谱信号采集阵列采集的n次在味觉刺激物摄入前和摄入后的脑前额叶皮层近红外光谱信号，得到n个采样周期；处理模块，用于对得到的n个采样周期的脑前额叶皮层近红外光谱信号进行带通滤波降噪处理和Lambert-Beer变换，得到n条氧合血红蛋白通量-时间动态变化曲线；判断模块，用于以通道为单位，判断n条氧合血红蛋白通量-时间动态变化曲线在味觉刺激物摄入后的特征分析区间的正激活数或负激活数是否大于预设阈值，若是，则大于预设阈值的通道判定为味觉刺激响应通道，提取味觉刺激响应通道在特征分析区间的氧合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析方法，其特征在于，包括步骤：/nS1.接收近红外光谱信号采集阵列采集的n次在味觉刺激物摄入前和摄入后的脑前额叶皮层近红外光谱信号，得到n个采样周期；/nS2.对得到的n个采样周期的脑前额叶皮层近红外光谱信号进行带通滤波降噪处理和Lambert-Beer变换，得到n条氧合血红蛋白通量-时间动态变化曲线；/nS3.以通道为单位，判断n条氧合血红蛋白通量-时间动态变化曲线在味觉刺激物摄入后的特征分析区间的正激活数或负激活数是否大于预设阈值，若是，则大于预设阈值的通道判定为味觉刺激响应通道，提取味觉刺激响应通道在特征分析区间的氧合血红蛋白通量变化幅值，用于味觉刺激响应强度的表征。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析方法，其特征在于，包括步骤：
S1.接收近红外光谱信号采集阵列采集的n次在味觉刺激物摄入前和摄入后的脑前额叶皮层近红外光谱信号，得到n个采样周期；
S2.对得到的n个采样周期的脑前额叶皮层近红外光谱信号进行带通滤波降噪处理和Lambert-Beer变换，得到n条氧合血红蛋白通量-时间动态变化曲线；
S3.以通道为单位，判断n条氧合血红蛋白通量-时间动态变化曲线在味觉刺激物摄入后的特征分析区间的正激活数或负激活数是否大于预设阈值，若是，则大于预设阈值的通道判定为味觉刺激响应通道，提取味觉刺激响应通道在特征分析区间的氧合血红蛋白通量变化幅值，用于味觉刺激响应强度的表征。


2.根据权利要求1所述的一种基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
将近红外光谱信号采集阵列设置于脑前额叶皮层对应的头部区域。


3.根据权利要求1所述的一种基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
在味觉刺激物摄入前保持静息状态10-40s。


4.根据权利要求2所述的一种基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析方法，其特征在于，所述步骤S1中信号采集阵列中的入射光源数为4-12个；信号采集阵列中的光电检测器数为4-12个。


5.根据权利要求4所述的一种基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析方法，其特征在于，所述步骤S1中在味觉刺激物摄入后，味觉刺激物需在口腔中保留10-30s；味觉刺激物的摄入量为5-20ml。


6.根据权利要求1所述的一种基于脑前额叶皮层的味觉信息采集与特征分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭俊峰，蔺志远，许继业，林智，戴伟东，朱荫，彭群华，张悦，
申请(专利权)人：中国农业科学院茶叶研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33