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[發(fā)明專利]一種嬰幼兒情緒識(shí)別方法有效

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201910316711.2 申請(qǐng)日: 2019-04-19
公開(公告)號(hào): CN110025323B 公開(公告)日: 2021-07-27
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 周奇勛;曹松;陳欣欣;宋寶寧;解憂 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 西安科技大學(xué)
主分類號(hào): A61B5/16 分類號(hào): A61B5/16;A61B5/318;A61B5/389;A61B5/08;A61B5/24
代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213 代理人: 譚文琰
地址: 710054 *** 國(guó)省代碼: 陜西;61
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 嬰幼兒 情緒 識(shí)別 方法
【權(quán)利要求書】:

1.一種嬰幼兒情緒識(shí)別方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:

步驟一、確定嬰幼兒情緒種類并構(gòu)建嬰幼兒相應(yīng)情緒下嬰幼兒機(jī)體標(biāo)準(zhǔn)生理信號(hào)庫(kù):將嬰幼兒情緒分為高興、憤怒、悲傷和愉悅,將高興的情緒視為第一種情緒,將憤怒的情緒視為第二種情緒,將悲傷的情緒視為第三種情緒,將愉悅的情緒視為第四種情緒,通過德國(guó)Augsburg大學(xué)公開的生理信號(hào)數(shù)據(jù)建立嬰幼兒相應(yīng)情緒下嬰幼兒機(jī)體標(biāo)準(zhǔn)生理信號(hào)庫(kù),嬰幼兒機(jī)體標(biāo)準(zhǔn)生理信號(hào)庫(kù)包括高興情緒下心電信號(hào)集、高興情緒下肌電信號(hào)集、高興情緒下呼吸信號(hào)集、高興情緒下皮電信號(hào)集、憤怒情緒下心電信號(hào)集、憤怒情緒下肌電信號(hào)集、憤怒情緒下呼吸信號(hào)集、憤怒情緒下皮電信號(hào)集、悲傷情緒下心電信號(hào)集、悲傷情緒下肌電信號(hào)集、悲傷情緒下呼吸信號(hào)集、悲傷情緒下皮電信號(hào)集、愉悅情緒下心電信號(hào)集、愉悅情緒下肌電信號(hào)集、愉悅情緒下呼吸信號(hào)集和愉悅情緒下皮電信號(hào)集;各個(gè)信號(hào)集中均包含I個(gè)采樣點(diǎn),其中,I為不小于800的正整數(shù);

步驟二、嬰幼兒機(jī)體生理信號(hào)的采集:利用心電傳感器采集嬰幼兒心電信號(hào),利用肌電傳感器采集嬰幼兒肌電信號(hào),利用呼吸檢測(cè)傳感器采集嬰幼兒呼吸信號(hào),利用皮電傳感器采集嬰幼兒皮電信號(hào),利用微控制器對(duì)心電傳感器、肌電傳感器、呼吸檢測(cè)傳感器和皮電傳感器采集的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行接收并處理;

將心電信號(hào)視為第一類生理信號(hào),將肌電信號(hào)視為第二類生理信號(hào),將呼吸信號(hào)視為第三類生理信號(hào),將皮電信號(hào)視為第四類生理信號(hào);

步驟三、嬰幼兒機(jī)體生理信號(hào)的去噪,過程如下:

步驟301、根據(jù)公式|yk,P-yk,p+1|≤εk,對(duì)采集的各類嬰幼兒機(jī)體生理信號(hào)進(jìn)行去噪,其中,yk,P為同一時(shí)間段內(nèi)采集嬰幼兒機(jī)體的第k類生理信號(hào)在連續(xù)的p個(gè)有效測(cè)量信號(hào)內(nèi)第P個(gè)有效測(cè)量信號(hào)的測(cè)量值,yk,p+1為同一時(shí)間段內(nèi)采集嬰幼兒機(jī)體的第k類生理信號(hào)在連續(xù)的p個(gè)有效測(cè)量信號(hào)之后第1個(gè)測(cè)量信號(hào)的測(cè)量值,k為正整數(shù)且k取1、2、3、4,p為不小于4的正整數(shù),P為正整數(shù)且P=1,2,…,p,εk為第k類生理信號(hào)各有效信號(hào)之間的差值閾值;當(dāng)|yk,P-yk,p+1|≤εk成立時(shí),執(zhí)行步驟302;當(dāng)|yk,P-yk,p+1|≤εk不成立時(shí),執(zhí)行步驟303;

步驟302、當(dāng)|yk,P-yk,p+1|≤εk成立時(shí),則說明yk,p+1為同一時(shí)間段內(nèi)采集嬰幼兒機(jī)體的第k類生理信號(hào)的有效信號(hào),保留yk,p+1,并利用yk,p+1更新yk,P,使yk,p+1替換掉yk,1,此時(shí)將yk,2視為新的yk,1,將yk,3視為新的yk,2,以此類推直至將yk,p+1視為新的yk,P,保持yk,P中始終具有p個(gè)有效測(cè)量信號(hào),循環(huán)步驟301,直至同一時(shí)間段內(nèi)采集嬰幼兒機(jī)體的第k類生理信號(hào)的有效測(cè)量信號(hào)為I個(gè);

步驟303、當(dāng)|yk,P-yk,p+1|≤εk不成立時(shí),則說明yk,p+1為同一時(shí)間段內(nèi)采集嬰幼兒機(jī)體的第k類嬰幼兒機(jī)體生理信號(hào)的無效信號(hào),舍棄yk,p+1,將同一時(shí)間段內(nèi)采集嬰幼兒機(jī)體的第k類生理信號(hào)在連續(xù)的p個(gè)有效測(cè)量信號(hào)之后第2個(gè)測(cè)量信號(hào)視為同一時(shí)間段內(nèi)采集嬰幼兒機(jī)體的第k類生理信號(hào)在連續(xù)的p個(gè)有效測(cè)量信號(hào)之后第1個(gè)測(cè)量信號(hào),循環(huán)步驟301;

步驟四、去噪后的嬰幼兒機(jī)體生理有效測(cè)量信號(hào)的歸一化處理:根據(jù)公式計(jì)算去噪后的嬰幼兒機(jī)體的第i個(gè)第k類生理有效測(cè)量信號(hào)yk,i的歸一化值Fk,i,其中,i為嬰幼兒機(jī)體的各類生理有效測(cè)量信號(hào)的編號(hào)且i=1,2,…,I;

步驟五、去噪后的嬰幼兒機(jī)體的生理歸一化有效測(cè)量信號(hào)的相似性關(guān)聯(lián):根據(jù)公式計(jì)算第u種情緒下第k類生理信號(hào)的相似性度量Gu,k,其中,u為正整數(shù)且u取1、2、3、4,Bu,k,i為嬰幼兒機(jī)體標(biāo)準(zhǔn)生理信號(hào)庫(kù)中第u種情緒下第k類生理集中第i個(gè)采樣點(diǎn)的歸一化值;

步驟六、確定嬰幼兒機(jī)體的每一類生理信號(hào)的權(quán)重,過程如下:

步驟601、利用本征向量法的原則構(gòu)造重要度矩陣A,其中,重要度矩陣A為4×4的矩陣,akv為重要度矩陣A中第k行第v列的元素,v取1、2、3、4;a12×a21=a13×a31=a14×a41=a23×a32=a24×a42=a34×a43=1,a11=a22=a33=a44=1;

步驟602、根據(jù)公式計(jì)算重要度矩陣A中行向權(quán)重

步驟603、根據(jù)公式計(jì)算嬰幼兒機(jī)體的每一類生理信號(hào)的權(quán)重ωk

步驟604、根據(jù)公式計(jì)算重要度矩陣A中每列元素之和Sv

步驟605、根據(jù)公式計(jì)算重要度矩陣A的最大本征值λmax

步驟606、根據(jù)公式λmax≤λ'max,檢驗(yàn)重要度矩陣A的一致性,當(dāng)λmax≤λ'max成立時(shí),得到嬰幼兒機(jī)體的每一類生理信號(hào)的權(quán)重ωk;當(dāng)λmax≤λ'max不成立時(shí),更新重要度矩陣A,循環(huán)步驟601,直至λmax≤λ'max成立;其中,λ'max為與重要度矩陣A同階矩陣對(duì)應(yīng)的臨界值;

步驟七、數(shù)據(jù)融合:根據(jù)公式計(jì)算第u種情緒下數(shù)據(jù)融合值gu

步驟八、嬰幼兒情緒識(shí)別:對(duì)步驟七中的四個(gè)數(shù)據(jù)融合值進(jìn)行從小到大排序,四個(gè)數(shù)據(jù)融合值中的最小值對(duì)應(yīng)的情緒為嬰幼兒情緒。

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