基于弹奏节奏的脑机能客观量化测量方法研究

作     者：曹恩丰 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王一歌;刘映波

授予年度：2023年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 

主      题：脑机能 弹奏节奏 量化评估 声手谱 

摘      要：随着经济的快速发展和科技的进步,健康已经成为人们追求的一种生活方式和态度,不论是在饮食、运动还是心理方面,人们都开始注重自己的健康,其中也包括脑健康。现有的脑机能测量方法分为主观和客观测量方法。主观测量方法依赖于评分者的主观判断,并受到受试者文化背景等因素的影响。客观测量方法可以归纳为临床测量、穿戴设备测量以及计算机化评估。临床测量需要专业仪器和专业人员,穿戴设备对环境有一定的要求,而计算机化评估门槛低,易于日常居家监测,但现有方法趣味性较低、且易受受试者语言理解能力、教育程度等方面的影响。而音乐具有很高的趣味性和通用性,并且弹奏音乐节奏的过程中,大脑需要具有对时间的感知和掌控能力,以及肢体控制能力,以便准确把握时间和力度,这两个能力都和脑机能密切相关。因此,本文对基于音乐的脑机能客观量化测量展开研究,主要工作如下:(1)提出基于弹奏节奏的脑机能客观测量方法,同时针对当前音乐任务采用五线谱、简谱造成的识谱困难问题,本文采用声手谱作为音乐任务的指引,降低了弹奏钢琴的门槛,让非专业人士也能快速上手。(2)本研究基于国家移动超声探测工程技术研究中心自研的大数据感知与智能处理云边端系统,搭建了数据采集平台和数据处理平台。数据采集平台可以实时采集受试者的弹奏数据,包括弹奏时间、力度等,并将数据实时发送给数据处理平台。数据处理平台将弹奏测试任务展示在显示器上,并实时接收数据采集平台发送的数据,将数据预处理后进行存储。(3)基于认知心理学模型,提出时间-力度融合评估法,即对弹奏数据分别计算时间准确度和力度准确度,融合后量化评估脑机能。实验结果表明,用该方法获取的脑机能得分,能有效地表示脑机能随着练习时间增长而增强,随着难度增大而下降。