一种基于脑电信号的光环境对大脑情绪影响的测评方法技术

本发明专利技术提供了一种基于脑电信号的光环境对大脑情绪影响的测评方法，包括步骤1、选定一组光环境参数，测评对象适应该光照环境一定时间；步骤2、采用包含情绪因素的素材对测评对象进行刺激，激发出包含特定情绪的脑电信号并采集；步骤3、测评对象对素材中包含的情绪进行量化评价；步骤4、更换下一测试对象，重复步骤2至所有测试对象完成当前光环境测试；步骤5、更换下一组光环境参数，重复步骤2至4；步骤6、将采集的电信号提取特征值后进行计算，通过对比计算数据，分析不同光环境对情绪的影响，得出光环境测评结果。通过本方法的测评，可以清楚的了解不同光环境对大脑情绪的引导或者抑制作用，对室内灯光设计、心理辅导以及教育方面提供参考和辅导作用。供参考和辅导作用。供参考和辅导作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于脑电信号的光环境对大脑情绪影响的测评方法


[0001]本专利技术属于环境测评
，特别涉及一种基于脑电信号的光环境对大脑情绪影响的测评方法。

技术介绍

[0002]脑电信号是指由大脑活动产生的电信号，可以清楚的反应大脑当前活动信息，脑电信号的采集方式分为侵入式脑电和非侵入式脑电，其中侵入式脑电是采取手术的方式将采集端电极植入实验对象的大脑皮层中，直接记录大脑皮层的电位变化，其优点是记录的电信号清晰，失真度较小，但由于其危险性较高，并不适用于人脑电信号的采集；而非侵入式脑电又称头皮脑电，通过贴附在实验对象头皮处的电极，记录其电位变化，虽然危险程度大大降低，但由于隔着颅骨和头皮进行采集，导致采集到的电信号较弱，同时存在较强的背景噪声。
[0003]光作为一种自然现象，是人类赖以生存和工作的必要条件，随着电学的发展和照明设备兴起，人类获得光源的手段不仅仅局限于太阳的光照和燃烧发光，这大大解放了环境对人类工作生活的限制，提高了人类的生产能力，现代社会发展，离不开照明设备这一块基石。现有研究表明，光照不仅影响人类对外界信息的感知，同时还参与和影响人的多种生理活动，而人所处的光环境，其光照波长、频率以及光强的不同，均会对人的情绪和心理变化产生不同的效果。
[0004]目前对光环境的测评方法较少，有的方法还停留在较为原始的形式，具体为问卷调查的形式，通过问卷调查确实可以反应一部分光照对脑电信号的影响，但更多信息的基于人的主观感受和个体差异，存在较大的局限性，很难收集到准确和完整的数据，所以采用问卷调查方式的光环境测评局限性较大。同时CN113229830A中公布的光环境测评方法，设置不同的光照参数下的认知实验，分析采集到的数据，得出暖
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冷环境以及不同光照强度对测试人员工作学习效率的影响，该种方法虽然采用脑电信号对光照环境进行测评，但是观测的目标具有一定的局限性，光照环境并不仅仅对学习工作效率有影响。
[0005]本专利技术针对目前缺少情绪方面的光环境测评，以及针对光环境科学客观评价方法较少的问题，采用包含情绪因素的素材进行引导，通过脑电信号评估不同光照环境对情绪的影响作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的技术目的在于，目前对光环境的测评方法较少，同时脑电信号的光环境测评方法，对情绪的影响测评还有欠缺，本专利技术对光环境测评方法进行一个补充。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术提供以下技术方案，一种基于脑电信号的光环境对大脑情绪影响的测评方法，其步骤为：
[0008]步骤1、选取一组光环境参数，所有参与测试的待测人员适应该光照条件一段时间；
[0009]步骤2、使用包含有情绪因素的素材对待测人员进行刺激，同时使用采集设备记录待测的脑电信号；
[0010]步骤3、测试完毕的待测人员的对素材中包含的情绪进行量化评价；
[0011]步骤4、更换测试对象重复步骤2，直至所有待测人员均完成测试；
[0012]步骤5、更换光环境参数，重复步骤2至步骤4的操作，直至所有环境参数均测试完毕；
[0013]步骤6、将采集的电信号提取特征值后进行计算，通过对比计算数据，分析不同光环境对情绪的影响，从而得出光环境测评结果；
[0014]进一步地，所述步骤1中的光环境参数包括光源数量、波长、光强、亮度等；
[0015]进一步地，所述步骤1中待测人员适应光环境时间为2～5min；
[0016]进一步地，所述步骤2中包含情绪因素的素材包括但不限于图片、音乐、文字片段和音乐视频，具体包括国际感情图片系统(IAPS)、中国感情图片系统(CAPS)与国际情感数码声音系统等；
[0017]进一步地，所述步骤2中脑电信号采集方法包括干电极采集法和湿电极采集法，脑电信号采集方法根据国际通用的“10
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20系统”标准脑电位置采集，该系统电极位置与大脑皮层解剖结构对应，以从鼻根到枕外隆突的矢状线与两外耳道之间连线的冠状线作为基准，电极以其所处的位置英文缩写与标号命名，其中Fp(Frontal pole)指代前额，F(Frontal)指代额，C(Central)指代中央，P(Parietal)指代顶，O(Occipital)指代枕，标号规则是中央左侧使用奇数，右侧使用偶数，由中央向两侧增大；
[0018]进一步地，所述步骤3中的量化评价方式包括正性负性情绪测量表(PANAS)和自我评价模型(SAM)等；
[0019]进一步地，所述步骤6中包括：
[0020]步骤6.1、对脑电信号的预处理，使用带通滤波器对电信号滤波，去除工频噪音和肌电噪音等；
[0021]步骤6.2、对采集的脑电信号从时域、频域、时频域等角度提取具有代表性的特征值，基于一定分类准则构建情绪识别计算模型，对情绪信息进行分类；
[0022]步骤6.3、对脑电信号进行小波变换，计算当前光环境下该测试对象不同频段的平均波幅，将该平均波幅与当前光环境下不同测试对象的同一频段平均波幅进进行求平均计算；
[0023]步骤6.4、对比不同光环境下同一频段的平均波幅，从而得出光环境评测结果；
[0024]进一步地，所述步骤6.1中使用50Hz的陷波电路消除设备的工频噪音，使用带通滤波器将信号滤波至4
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45Hz，去除肌电噪声与心电噪声等；
[0025]进一步地，所诉步骤6.2中的情绪计算模型，选用DEAP数据库；
[0026]进一步地，所述步骤6.3中将脑电信号分为多个频段：theta波的频率范围为4～7Hz；alpha波的频率范围为8～13Hz；beta波的频率为14～30Hz；gamma波的频率大于30Hz；
[0027]本专利技术的有益效果在于：
[0028]1、本专利技术采用脑电信号采集和SAM量化评价相结合的方式，较为准确的反应了光环境对大脑情绪活动的影响；
[0029]2、本专利技术设置多组对照测试组，可以准确的了解具体某一种光环境对大脑不同情
绪的具体作用表现；
[0030]3、本专利技术通过对不同频段的脑电信号进行处理，将该光照条件下对大脑情绪的作用完整、直观的显示出来，对相关光环境测评方法做了一个补充。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为一种基于脑电信号的光环境测评方法流程图；
[0033]图2为数据处理流程图；
[0034]图3为根据国际通用的“10
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20系统”标准脑电采集电极位置图；
[0035]图4为SAM量化评价维度图。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脑电信号的光环境对大脑情绪影响的测评方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、选取一组光环境参数，所有参与测试的待测人员适应该光照条件一段时间；步骤2、使用包含有情绪因素的素材对待测人员进行刺激，同时使用采集设备记录待测的脑电信号；步骤3、测试完毕的待测人员的对素材中包含的情绪进行量化评价；步骤4、更换测试对象重复步骤2，直至所有待测人员均完成测试；步骤5、更换光环境参数，重复步骤2至步骤4的操作，直至所有环境参数均测试完毕；步骤6、将采集的电信号提取特征值后进行计算，通过对比计算数据，分析不同光环境对情绪的影响，从而得出光环境测评结果。2.根据权利要求1所述的基于脑电信号的光环境测评方法，其特征在于，所述步骤6中包括：步骤6.1、对脑电信号的预处理，使用带通滤波器对电信号滤波，去除工频噪音和肌电噪音等；步骤6.2、对采集的脑电信号从时域、频域、时频域等角度提取具有代表性的特征值，基于一定分类准则构...

【专利技术属性】
技术研发人员：张运红，司峰，刘国利，杨毅，谭军，
申请(专利权)人：中国标准化研究院，
类型：发明
国别省市：