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基于脑电信号的情绪分类和情绪改善方法研究

基于脑电信号的情绪分类和情绪改善方法研究

作者：黄永庆陕西科技大学

学位级别：硕士

随着社会的变革与经济的快速发展,让越来越多人因生活和工作节奏倍增而更容易产生情绪低落、对生活失去信心和悲观等负面情绪,而这些负面情绪也会导致人体代谢和精神紊乱等多种疾病的发生,大大降低人们的生活质量。所以对于情绪的研究... 详细信息

随着社会的变革与经济的快速发展,让越来越多人因生活和工作节奏倍增而更容易产生情绪低落、对生活失去信心和悲观等负面情绪,而这些负面情绪也会导致人体代谢和精神紊乱等多种疾病的发生,大大降低人们的生活质量。所以对于情绪的研究得到了越来越多研究人员的关注,在人机交互、医疗看护和媒体娱乐等众多领域已得到了广泛的应用。相比于面部表情、语音语调等非生理信号,生理信号中的脑电信号（Electroencephalogram,EEG）对不同情绪有着更强的客观表征性,因此本课题选用EEG开展情绪辨识及情绪改善的相关研究。对于情绪辨识的研究方法主要包括机器学习和深度学习,而其中深度学习端到端的模式则有效避免了繁琐的人工提取特征环节和构建分类器过程,通过深层次的神经网络自动对数据进行特征的自编码,展现出强大的表示学习能力。但目前基于深度学习对情绪脑电信号（Emotion Electroencephalogram,EM-EEG）进行的研究刚刚起步,多数研究仅使用单一深度神经网络提取EM-EEG中的情绪特征,由于网络结构的局限性,使得自动构建的特征在特征空间的“缺维”,而特征表示不完备导致分类辨识准确率不高。针对此类问题本文提出了多种融合网络的情绪识别模型。并且在情绪识别的基础上,基于声音的“挟带原理”,针对受试者出现的负面情绪,使用脑波音乐干预负面情绪探究对负面情绪的改善效果。论文主要工作如下:（1）基于CNN-GRU时-频融合网络的EM-EEG识别方法研究本文将卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）与门控循环单元（Gated Recurrent Unit,GRU）相结合,提出CNN-GRU融合网络方法用于EM-EEG辨别研究。构建的CNN-GRU网络融合了 CNN提取的EM-EEG频域特征与GRU提取的EM-EEG时域特征,在时-频域特征空间上进行情绪状态辨识。实验结果表明:所提融合网络模型分别在SEED Ⅳ数据集、自采数据集上训练获得的辨识率为89.2%和83.76%,均能有效的对平和、悲伤、恐惧和高兴四种不同情绪进行判别,验证了该网络良好的泛化能力;而使用SEED Ⅳ数据集训练得到的模型在自采情绪数据集上的77.41%预测实验结果则验证了该网络拥有较强的鲁棒性。（2）基于CNN时-空卷积优化的EM-EEG识别方法研究所提出的CNN-GRU融合网络可以有效提取到EM-EEG的时域信息,在采集通道数目不多的情况下是简单高效的,但是也有研究表明采集EEG时电极的空间分布信息是不容忽视的,其中包含着重要的情绪特征信息。此外提取EM-EEG时域信息时选取合适长卷积核尺度的情况下,用简单的长卷积核替代GRU网络同样可以达到CNN-GRU融合网络提取时域信息的效果。因此本文提出了基于CNN的时-空卷积优化融合网络进行EM-EEG识别研究。该融合网络由提取EM-EEG时域信息的长卷积（Long-Convolution,L-Conv）CNN和提取EM-EEG空域信息CNN并联组成,在时-空优化中使用粒子群算法对时域CNN中L-Conv尺度进行优化,并使用短时功率谱的相关分析方法进行空域CNN模型通道数目优化,深层且有效地提取了 EEG的时间域和空间域特征。结果表明,提出的时-空卷积优化融合CNN在SEEDⅣ数据集上对平和、悲伤、恐惧、高兴四种情绪最终准确率可以达到90.13%,相比传统单一 CNN的识别准确率提高了 4.76%,并且通道数目由62路降低至33路,缩减了 46.77%。（3）情绪改善方法研究及改善质量评估探究了脑波音乐对情绪的改善作用和情绪改善质量。本文基于α脑波音乐的挟带原理让处于负性情绪下的受试者聆听α脑波音乐,通过α脑波音乐使受试者的情绪得到改善。研究过程主要分为情绪诱发和情绪改善。情绪诱发过程通过搭建的情绪诱发平台,让受试者观看相应的情绪视频片段来诱发负性情绪的产生;情绪改善过程则在受试者产生负性情绪之后播放α脑波音乐,并持续检测受试者的脑波变化。实验结果表明,相比于自然状态下情绪自我恢复,α脑波音乐能够在较短时间内有效地改善受试者的情绪,让受试者情绪很快趋于一个平和稳定的状态,情绪改善质量明显优于其它不加干预的情况。

关键词：情绪脑电信号分类 CNN-GRU 时-空卷积优化长卷积情绪改善 α脑波音乐

基于CNN-GRU融合网络的情绪脑电信号辨别研究

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传感技术学报 2021年第8期34卷 1109-1116页

作者：黄永庆周强陕西科技大学电气与控制工程学院陕西西安710021

针对当前情绪脑电信号(EM-EEG)辨识方法分辨率低的问题。在分析EM-EEG特征分布规律和单一卷积神经网络(CNN)特性的基础上,与门控循环单元(GRU)相结合,提出了CNN-GRU融合网络用于EM-EEG辨别研究。构建的CNN-GRU网络融合了CNN提取的EM-EE... 详细信息

针对当前情绪脑电信号(EM-EEG)辨识方法分辨率低的问题。在分析EM-EEG特征分布规律和单一卷积神经网络(CNN)特性的基础上,与门控循环单元(GRU)相结合,提出了CNN-GRU融合网络用于EM-EEG辨别研究。构建的CNN-GRU网络融合了CNN提取的EM-EEG频域、空域特征与GRU提取的EM-EEG时域特征,在构造的EM-EEG时-频-空域特征空间上进行情绪状态辨识;另外利用自己搭建的数据采集平台,设计情绪诱导实验生成新的情绪状态数据集。经过实验探究,结果表明:所提网络模型分别在SEED IV数据集、自采数据集上训练获得的辨识率为89.2%和83.76%,均能有效的对四种不同情绪进行判别,验证了该网络良好的泛化能力;而使用SEED IV数据集训练得到的模型在自采情绪数据集上的预测实验则验证了该网络拥有较强的鲁棒性。

关键词：脑电信号情绪辨别 CNN-GRU融合网络自采数据集泛化能力鲁棒性

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提升建筑形象与城市景观设计中的美学作用

美术馆 2023年第3期4卷 127-129页

作者：黄永庆刘金山西北农林科技大学陕西咸阳712000 绥化学院黑龙江绥化152000

首先,介绍了美学在建筑和城市设计中的重要性,并分析了影响建筑形象和城市景观设计的多个美学要素,包括形式、比例、材料、色彩、空间布局和绿化等。其次,通过案例分析,总结了国内外优秀设计案例的美学特征,并提出了一系列提升策略,如... 详细信息

首先,介绍了美学在建筑和城市设计中的重要性,并分析了影响建筑形象和城市景观设计的多个美学要素,包括形式、比例、材料、色彩、空间布局和绿化等。其次,通过案例分析,总结了国内外优秀设计案例的美学特征,并提出了一系列提升策略,如建筑设计的创新、历史文化的传承、环境适应性和社会参与等。最后,强调了美学在提升城市品质和居民幸福感中的作用,并提出了未来研究方向和实践建议。

关键词：建筑美学城市景观设计美学原则创新设计策略城市品质提升

磷酸三丁酯萃取分离磷-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定高纯黄磷中铁锌硅铝

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冶金分析 2017年第11期37卷 52-58页

作者：李佳黄永庆江西省安全生产科学技术研究中心安全科研标准所江西省工业安全工程技术研究中心江西省化学工业设计院工艺设计所

将2g黄磷经硝酸回流冷凝消解后,采用磷酸三丁酯(TBP)萃取分离高纯黄磷消解液中的磷酸,从而降低磷酸与铁、锌、硅和铝的络合作用,同时降低待测消解液的黏度,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定其中的铁、锌、硅和铝,从而... 详细信息

将2g黄磷经硝酸回流冷凝消解后,采用磷酸三丁酯(TBP)萃取分离高纯黄磷消解液中的磷酸,从而降低磷酸与铁、锌、硅和铝的络合作用,同时降低待测消解液的黏度,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定其中的铁、锌、硅和铝,从而建立了磷酸三丁酯萃取分离磷-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定高纯黄磷中铁、锌、硅和铝的方法。方法以样品溶液和TBP的体积比为1∶1、振荡时间为1min、静置时间30min为萃取条件。各元素质量浓度为0.50~50μg/mL范围内与其发射强度呈线性,校准曲线相关系数r均大于0.999 5,方法中各元素检出限均低于0.093μg/g。按照实验方法测定黄磷样品中铁、锌、硅和铝,结果的相对标准偏差(RSD,n=5)均小于0.80%,结果与火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定铁、锌、铝,重量法测定硅的结果相吻合。

关键词：磷酸三丁酯(TBP) 萃取分离电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES) 高纯黄磷铁锌硅铝

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低温混凝土生产与施工技术

城市建筑空间 2022年第S2期29卷 623-624页

作者：张雷雍明潘勇黄永庆王杨中国建筑第二工程局有限公司北京101101

混凝土在现代工程施工中是最为常见的施工材料,混凝土材料有着复杂的型号种类,其材料性能也各有不同,不同环境对混凝土材料性能的要求也有所差异,低温混凝土便是工程施工中使用到的一种混凝土材料。通常情况下,大体积混凝土对于浇筑入... 详细信息

混凝土在现代工程施工中是最为常见的施工材料,混凝土材料有着复杂的型号种类,其材料性能也各有不同,不同环境对混凝土材料性能的要求也有所差异,低温混凝土便是工程施工中使用到的一种混凝土材料。通常情况下,大体积混凝土对于浇筑入模温度会控制在28℃或25℃,但部分工程施工对混凝土的浇筑入模温度有特殊的要求。例如,某高温地区的工程施工要求混凝土的浇筑入模温度不得高于27℃。根据低温混凝土的使用需求,对低温混凝土的生产和施工工艺的应用情况进行了分析探讨。

关键词：低温混凝土生产工艺质量控制施工工艺

魅力篮球 2006上海宝山国际女篮挑战赛纪实

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魅力篮球 2006上海宝山国际女篮挑战赛纪实

2006年

作者：黄永庆

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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坭型铸造应用实践

铸造技术 1990年第1期15卷 12-13页

作者：黄永庆锦州铁合金厂

本文详细的叙述了坭型铸造过程中的模型,砂箱、坭型砂的配制、造型、烘干、涂型、浇注和经济效益。为坭型铸造的推广与应用提供生产经验。

关键词：铸造应用坭型坭型砂

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企业名称登记问题初探

知识产权 1989年第S1期 101-105页

作者：黄永庆

正如在封建社会不会产生“人权”一样,在企业尚未发展到在社会经济生活中起着举足轻重的时代,企业权益的保护是很难做到的,当然也更谈不上保护企业的名称专用权了。在我国,企业成为社会经济生活的中心和民事活动的主体还是近几年的事。... 详细信息

正如在封建社会不会产生“人权”一样,在企业尚未发展到在社会经济生活中起着举足轻重的时代,企业权益的保护是很难做到的,当然也更谈不上保护企业的名称专用权了。在我国,企业成为社会经济生活的中心和民事活动的主体还是近几年的事。随着我国体制改革从农村转入城市,从经济领域转入政治领域,企业所蕴含的力量逐渐为社会发现,企业权益的保护。

关键词：企业名称登记厂商名称工商行政管理局公司名称巴黎公约工业产权中外合作经营企业法律保护企业权益工商行政管理机关

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中国期市立法现状

中国物资 1995年第1期 21-22页

作者：黄永庆

中国期市立法现状黄永庆中国期货市场的立法走出了“边发展，边规范”的道路。法制建设的起步是立法，没有规矩不成方圆。从世界各国期货市场的立法过程来看，主要走过两种道路：其一是先发展，后规范。以美国为例，在这个产生了世界上... 详细信息

中国期市立法现状黄永庆中国期货市场的立法走出了“边发展，边规范”的道路。法制建设的起步是立法，没有规矩不成方圆。从世界各国期货市场的立法过程来看，主要走过两种道路：其一是先发展，后规范。以美国为例，在这个产生了世界上第一个期货市场的国度，早在１８４８...

关键词：期货市场证券市场立法现状中国金融市场