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基于多生理信号的情绪分类方法研究

基于多生理信号的情绪分类方法研究

作者：金雨鑫杭州电子科技大学

学位级别：硕士

生理信号作为人体最易通过传感器获得的信号,蕴藏着人体大量的生理和心理的重要信息,获取并识别多种生理信号,对计算机识别人类情绪具有重要意义。受限于脑电,皮肤电,呼吸,脉搏等生理信号的复杂性,从这些生理信号中提取有用的特征并对... 详细信息

生理信号作为人体最易通过传感器获得的信号,蕴藏着人体大量的生理和心理的重要信息,获取并识别多种生理信号,对计算机识别人类情绪具有重要意义。受限于脑电,皮肤电,呼吸,脉搏等生理信号的复杂性,从这些生理信号中提取有用的特征并对情绪做出准确的分类预测一直是个难点。随着“情感计算”概念的提出,学者们致力于将情绪这一概念数学化,使计算机能够识别和处理,并对情绪状态做出识别和分类。传统的情绪分类方法通常是人工提取相关的特征并利用机器学习模型进行分类学习。随着深度学习等拥有表征学习能力的模型提出,出现了一些利用深度学习模型自动学习特征并进行分类学习的方法。本文针对这些研究方向做了一些相关的探索,其中主要研究内容和贡献包括:详细综述了国内外对生理信号进行分析建模和特征提取的方法。其次基于DEAP数据集,使用脑电信号,皮肤电信号,呼吸信号,脉搏信号这些生理信号,提取小波熵,样本熵,统计特征等多种特征,并使用KNN,SVM和Xgboost对情绪进行二分类实验。结果表明在效价分类准确率上相比DEAP论文实验结果最高提高了9.7%,在唤醒度准确率上最高提高了1.4%。为了改善传统情绪识别方法需要对生理信号进行深入了解,且需要人工提取相关特征的缺点。提出一种基于深度森林的多粒度扫描表征学习方法,并对DEAP数据集脑电信号,皮肤电信号,呼吸信号,脉搏信号的时域数据进行自动特征提取。同时提出一种融合32通道脑电信号特征向量的方法,并通过级联森林对特征进行进一步学习。结果表明在效价分类准确率上相比DEAP论文实验结果最高提高了14.9%,在唤醒度准确率上最高提高了6.1%。实验表明深度森林能在一定程度上对信号进行自动特征提取,并进行分类预测。

关键词：脑电皮肤电呼吸脉搏 DEAP 深度森林表征学习

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基于STM32的人体生理信息采集系统设计

基于STM32的人体生理信息采集系统设计

作者：张盛北方工业大学

学位级别：硕士

随着生活水平的提高,人们越来越重视自己和家人的身体健康管理,并希望通过监测身体生理信号及时获得身体健康状态的反馈。传统的生理信息采集设备价格昂贵且不易携带,市场上的一些智能手表虽便于携带但是检测的生理信息比较少,没有皮肤... 详细信息

随着生活水平的提高,人们越来越重视自己和家人的身体健康管理,并希望通过监测身体生理信号及时获得身体健康状态的反馈。传统的生理信息采集设备价格昂贵且不易携带,市场上的一些智能手表虽便于携带但是检测的生理信息比较少,没有皮肤电、温度、湿度等生理信息。基于上述因素,本文利用STM32核心处理器作为控制器设计了一款可穿戴的多路生理信息采集设备,可以实时监测人体多种生理信息,比如皮肤电、心率、温度、湿度、手腕姿态等。这些生理信息数据可以在采集设备的本地存储器存储,也可以通过采集设备的蓝牙芯片连接到智能手机或个人电脑上进行存储。设备底层移植了鸿蒙轻量型操作系统,并应用了消息队列、信号量、线程等内核对象来提高设备的稳定性和效率,符合当前自主可控、具备自主知识产权的研发趋势。并在此基础上开发了不同功能模块的驱动程序,实现了皮肤电、心率、温湿度、手腕姿态等信息的采集、存储和数据通信。随后,还设计了一个应用程序,可以在PC端接收、显示、保存采集设备的生理信息数据。最后,通过一些实验和数据处理分析,采集设备可以识别人体的身体健康信息,并初步验证了采集设备可以应用于心理健康信息的研究当中。

关键词：可穿戴传感器鸿蒙操作系统皮肤电 STM32

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正念与情绪反应动力性的关系及其内部机制

正念与情绪反应动力性的关系及其内部机制

作者：杨天琪浙江师范大学

学位级别：硕士

情绪动力性尤其是时间动力性是研究情绪的一个重要方向,它将情绪看作是一个动态的系统,包括唤起强度,唤起峰度,唤起时间和恢复时间等一系列参数。特别是到达峰值的时间和恢复时间两个情绪反应的时间动力性指标,对于个体情绪反应的研究... 详细信息

情绪动力性尤其是时间动力性是研究情绪的一个重要方向,它将情绪看作是一个动态的系统,包括唤起强度,唤起峰度,唤起时间和恢复时间等一系列参数。特别是到达峰值的时间和恢复时间两个情绪反应的时间动力性指标,对于个体情绪反应的研究具有重要意义。已有研究显示正念能够降低负性情绪强度,增加对负性情绪的容忍度,改善人的身心健康。但是,从时间动力性的角度来探究正念对情绪的影响的研究还比较零散,且对于正念影响情绪时间动力性的作用机制也不明确。本研究将个体在情绪唤起程序中的皮肤电数据提取出唤起均值,唤起峰值,到达峰值的时间和恢复时间四个参数作为情绪反应动力性的生理指标,来探究正念与情绪反应动力性的关系及其内部机制。研究的前两个部分分别从特质层面和状态层面考察正念与情绪反应动力性的关系。在研究二的基础上,以MAT(Monitor and Acceptance Theory)理论为基础,研究三基于正念的内部心理操作——觉察和接纳,探究正念训练影响情绪反应动力性的内部机制。研究由以下三个部分组成:研究一为相关研究,探究正念特质与情绪反应动力性的关系。使用正念特质量表对被试的正念特质水平进行测量,与正性、中性、负性条件下情绪反应动力性的皮肤电数据进行相关分析,并在过程中控制人格特质、情绪调节策略和正性负性情绪。最终有效被试为83人。结果显示,正念特质水平与负性情绪条件下皮肤电恢复至基线的时间呈显著负相关(r=-.289,p=.008),且主要表现在觉察和不反应维度上。研究二探究单次正念干预对个体负性情绪反应动力性的影响。采用2(干预类型:正念组和对照组)×2(时间:前测和后测)的混合实验设计。正念组接受单次15分钟的正念呼吸引导,对照组则听一段相同时长的科普知识。在干预前后均对情绪唤起程序中皮肤电反应数据以及正念状态(多伦多正念量表,TMS)进行测量。最终得到有效被试56人,正念组和控制组各28人。结果表明15min正念干预显著提升了正念组的状态正念水平,TMS得分的时间和干预类型交互效应显著(F(1,54))=7.266,p=.009,η=.119),正念组在干预后正念状态得分显著高于前测(t=5.821,p皮肤电数据方面,唤起均值的时间主效应显著(F(1,54))=5.461,p=.023,η=.092);各组前后测配对t检验结果显示,正念组的后测结果相较于前测有显著下降(t=-3.740,p=.001,Cohen’s d=-.44)。恢复时间的时间主效应显著(F(1,54))=6.829,p=.012,η=.112);各组前后测配对t检验结果显示,正念组在后测时的恢复时间显著低于前测(t=-2.529,p=.018,Cohen’s d=-.52)。总的来说,相较于对照组,正念干预并没有显著的改变干预前后的情绪动力性指标,但相对于干预前,正念组被试在负性情绪唤起条件下的皮肤电的唤起均值和恢复时间都显著降低了。研究三在研究二的基础上,探究正念训练的内部心理操作——觉察和接纳两个维度对情绪反应动力性的影响。研究采用4(干预类型:正念组、觉察组、放松组和对照组)×2(时间:前测和后测)混合设计。将106名被试随机分为四组进行单次15分钟左右的音频形式的干预:正念组(n=27)接受包含觉察和接纳元素的练习引导、觉察组(n=27)接受只有觉察元素的练习引导、放松组(n=26)接受不包含任何正念元素的放松训练、对照组(n=26)听一段不包含任何心理操作的科普知识音频。每组被试在干预前后记录情绪唤起程序过程中的皮肤电数据,并对状态觉察和状态接纳进行测量。结果显示,状态觉察的时间主效应显著(F(1,100))=4.219,p=.043,η=.040);各组前后测配对t检验结果显示,觉察组后测的状态觉察得分显著高于前测(t=2.280,p=.031,Cohen’s d=.49);状态接纳的得分上,时间和组别的交互效应呈边缘显著(F(1,100))=2.288,p=.083,η=.064),各组前后测配对t检验结果显示,正念组后测的状态接纳得分显著大于前测(t=2.449,p=.021,Cohen’s d=.62)。在皮肤电数据上,恢复时间的时间和组别交互效应显著(F(1,102))=4.445,p=.006,η=.116),正念组在后测时的恢复时间显著小于前测(F(1,102))=10.467,p=.002,η=.093)且与放松组后测有显著差异(t=30.038,p=.005)。结果提示正念干预能够影响个体在负性情绪唤起后的皮肤电恢复时间,使之具有更快恢复的趋势;且在这个过程中,接纳起到不可替代的作用。三项研究提示正念心理品质可以影响负性情绪反应动力性,有助于个体更快的从负性情绪唤起中恢复。接纳的

关键词：正念正念训练情绪反应动力性接纳皮肤电

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生物大数据监测:未来教育质量测评新趋势

中小学管理 2018年第5期 14-16页

作者：卢锦运龚春燕禹东川钟冬梅薄小丽吴传燕毛远航重庆市教育评估院/重庆市教育评估研究会重庆400020 东南大学儿童发展与学习科学教育部重点实验室江苏南京210096

基于生物大数据的教育学研究,可以为全面深入地认识学生学习机制、掌握学习规律、促进能力发展,以及探索更有效的教学和评价方法提供实证基础。通过建立实验室或让学生使用穿戴式设备直接获取其脑电、心电、皮肤电等数据,并建立数据挖... 详细信息

基于生物大数据的教育学研究,可以为全面深入地认识学生学习机制、掌握学习规律、促进能力发展,以及探索更有效的教学和评价方法提供实证基础。通过建立实验室或让学生使用穿戴式设备直接获取其脑电、心电、皮肤电等数据,并建立数据挖掘分析方法,建立评估模型,研究行为数据评估与生物数据的相关性,促进了教育质量监测评估的新发展。

关键词：神经教育学脑科学教育质量监测评价生物大数据功能性磁共振成像(fMRI) 脑磁图(MEG) 皮肤电

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认知负荷对犯罪心理测试中个体反应的影响

认知负荷对犯罪心理测试中个体反应的影响

作者：王丽甘肃政法大学

学位级别：硕士

犯罪心理测试作为司法调查中的一个重要的辅助手段,正在相关领域中发挥着越来越重要的作用。而这一技术的理论科学性和评价准确性的探究一直是这一领域研究者们所最为关注的问题。在与测谎有关的理论方面,认知负荷理论的研究取得了丰硕... 详细信息

犯罪心理测试作为司法调查中的一个重要的辅助手段,正在相关领域中发挥着越来越重要的作用。而这一技术的理论科学性和评价准确性的探究一直是这一领域研究者们所最为关注的问题。在与测谎有关的理论方面,认知负荷理论的研究取得了丰硕成果。因此,本文基于认知负荷理论,在已有研究的基础上,着重研究撒谎产生的认知负荷对个体认知加工过程的影响和增加认知负荷的任务对个体生理指标的影响。研究一采用N-back、go-no go、任务切换三个范式对撒谎产生的认知负荷对个体工作记忆容量、反应抑制、任务切换认知加工过程的影响进行研究,每个实验采用2(涉案角色:涉案组,无辜组)×2(认知负荷水平:1back、2back)混合实验设计,选取被试60人,平均年龄24岁,其中男生29名,女生31名。采用E-prime3.0编程,将无辜组和涉案组在不同认知负荷水平下N-back、go-no go、任务切换中将原来的文字信息换为模拟盗窃环节中的案件相关信息的短句,考察与案件相关信息的图片是否会对涉案者在工作记忆、反应抑制、任务切换中的认知过程产生影响,进而影响他们与说真话的人在反应时与正确率方面的差异。研究一结果发现,撒谎带来的认知负荷能显著影响个体在犯罪心理测试当中在任务切换中的认知加工过程,但对工作记忆和反应抑制的认知加工过程并没有产生显著的影响。并且在N-back、go-no go、任务切换的两次实验中,增加认知负荷虽然会使涉案者与无辜者在工作记忆和反应抑制的认知过程中在反应时和正确率方面产生更大的差异,但记忆任务难度增加带来的认识负荷也会使无辜者出现错误率高和反应时下降的情况,会给角色识别带来难度。在研究二采用逆序回忆和添加心算任务两个范式对增加认知负荷对个体生理指标的影响进行研究,每个实验采用2(被试角色:无辜和涉案)×2(回忆顺序:顺序回忆和逆序回忆)混合实验设计,选取被试60人,平均年龄21岁,其中男生26名,女生34名。用PG LUX-20进行犯罪心理测试,通过改变提问顺序、在测试的过程中使被试进行复杂的数字运算的同步任务这两种方法提高被试在回答问题时的认知负荷,使涉案组在生理指标上产生显著变化。研究二结果发现,通过打乱提问顺序、在回答问题时加入第二任务进行犯罪心理测试时,无辜组的皮肤电物理量值都显著低于涉案组被试。而当犯罪心理测试中的提问顺序颠倒后,涉案者在倒序提问时并不会比顺序回忆时产生更高的皮肤电反映值,但当涉案者被要求在回答问题之前进行一个复杂的心算任务时,这一过程增加了涉案者的认知负荷,使他们产生更高的皮肤电指标变化。根据研究结果可以得出以下结论:1.涉案组随着认知负荷的增加,在N-back实验中在反应时、正确率方面与无辜组位没有表现出明显的差异,说明撒谎带来的认知负荷不会显著影响个体工作记忆的认知加工过程。2.涉案组随着认知负荷的增加,在Go/No-Go反应抑制实验中在反应时、正确率方面与无辜组没有表现出明显的差异,说明撒谎带来的认知负荷不会显著影响个体反应抑制的认知加工过程。3.涉案组随着认知负荷的增加,在任务切换实验中在反应时方面与无辜组位表现出明显的差异,说明撒谎带来的认知负荷会显著影响个体任务切换的认知加工过程。4.逆序回忆未能显著增加涉案组认知负荷,引起其各项生理指标变化率的显著增加,说明通打乱提问顺序,并不会提升涉案组的识别显著性。5.在测试的过程中使被试进行复杂的数字运算的同步任务的方法能显著增加涉案组认知负荷,引起其各项生理指标变化率的显著增加。说明在被试回答问题时第二任务的加入来增加被试的认知负荷能提升涉案组的识别显著性。

关键词：认知负荷犯罪心理测试认知过程反应时皮肤电

跨通道恐惧泛化的验证：跨通道方向和焦虑水平对泛化效果的影响

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跨通道恐惧泛化的验证：跨通道方向和焦虑水平对泛化效果的影响

作者：张叶青江西师范大学

学位级别：硕士

恐惧泛化是个体避免遭受潜在威胁的一种重要机制,具有积极的进化意义,但过度的恐惧泛化会带来身心困扰,是各类焦虑障碍的重要特征。基于恐惧网络理论、结合前人知觉和语义的恐惧泛化研究,可以推论:如果以相同的语义联结两种感觉通道内... 详细信息

恐惧泛化是个体避免遭受潜在威胁的一种重要机制,具有积极的进化意义,但过度的恐惧泛化会带来身心困扰,是各类焦虑障碍的重要特征。基于恐惧网络理论、结合前人知觉和语义的恐惧泛化研究,可以推论:如果以相同的语义联结两种感觉通道内呈现的刺激,那么从一种感觉通道习得的恐惧就可能泛化到另一种感觉通道中。Gerdes等人在正常人群中使用电刺激作为恐惧诱发手段首次证实了从视觉通道到听觉通道的跨通道恐惧泛化现象,具体表现为自我报告恐惧情绪跨通道出现泛化现象但皮肤电生理反应泛化不显著。跨通道恐惧泛化是不是采用不同的恐惧刺激均能被验证?皮肤电位为代表的生理指标是否也存在泛化现象?听觉到视觉通道的泛化是否成立?焦虑障碍等临床人群中,跨通道恐惧泛化是否更为严重?由于恐惧泛化跨通道现象在人类研究极少,该现象尚需进一步探讨。本研究包括两个实验,实验一以56名正常成人为被试,采用白噪声作为恐惧刺激,创新性地选用实验材料,分别验证从视觉到听觉通道和从听觉到视觉通道两种方向的跨通道恐惧泛化,并比较其泛化效果的差异性。实验二以28名正常对照成人和28名高焦虑症状人群为被试,采用实验一范式,检验普通人群和高焦虑人群跨通道恐惧泛化差异状况。两个实验均以无条件刺激预期、主观恐惧程度和皮肤电作为测量指标。研究一的结果发现:(1)从一个感觉通道内习得的恐惧能够泛化到另一个感觉通道上,行为指标和生理指标的结果都支持跨通道恐惧泛化的实现;(2)在行为指标上,从视觉到听觉和从听觉到视觉两个方向上均能够实现恐惧泛化,但在生理指标皮肤电上,只有视觉到听觉组的被试表现出恐惧泛化,听觉到视觉组的被试也习得了恐惧,但在泛化阶段的结果并不显著,因此从视觉通道到听觉通道的恐惧泛化效果更好。研究二的结果发现:(1)在焦虑人群中也观察到了从视觉通道到听觉通道的恐惧泛化,结果得到生理指标和行为指标的支持;(2)在主观恐惧程度上,焦虑人群比普通健康人群的跨通道恐惧泛化效果更显著,但皮肤电数据并不支持这一结果。本研究创新性的选用动物的图片与声音作为刺激材料,提出了一种新颖的跨通道恐惧泛化范式;首次在皮肤电数据上观察到跨通道恐惧泛化的现象;首次验证了从听觉通道到视觉通道的恐惧泛化;首次在焦虑人群中验证了跨通道的恐惧泛化。对跨通道恐惧泛化的进一步研究丰富和拓展了这一新的研究领域,强调了多感官研究的重要性,更符合现实情境中恐惧的习得情况,有较好的生态效度,并且有助于研究心理机制的潜在过程,跨通道恐惧泛化作为病态恐惧习得和消退的一种机制对临床上各类焦虑障碍的诊断与治疗具有重要的启示意义。

关键词：恐惧泛化感觉通道焦虑障碍皮肤电跨通道

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基于皮电实验对用户交互行为的分析研究

基于皮电实验对用户交互行为的分析研究

作者：石丹丹浙江大学

学位级别：硕士

本文从交互行为对用户情绪影响的结果出发,分析用户体验中情绪值和种类的差异性,继而逆向解析交互行为对用户情绪的影响组成,得出结论:主动引导行为模型能够激起用户情绪较高唤醒度。实验材料选择以目标为导向的任务模式电脑游戏片段,... 详细信息

本文从交互行为对用户情绪影响的结果出发,分析用户体验中情绪值和种类的差异性,继而逆向解析交互行为对用户情绪的影响组成,得出结论:主动引导行为模型能够激起用户情绪较高唤醒度。实验材料选择以目标为导向的任务模式电脑游戏片段,实验过程中记录被试客观生理信号数据和主观情绪量表数据,使用定性和定量相结合的研究方法,分析同一结果导向的不同交互行为的用户体验差异性。实验设置两种结果导向场景:积极结果导向和消极结果导向,在此基础上分为两类用户行为模型:主动引导和被动接受模型。实验被试的皮电数据经去噪后导入MATLAB软件中进行分析,得出不同交互事件刺激下的皮电片段,再使用SPSS进行方差分析、主效应分析。研究表明,主动引导行为模型对用户情绪的积极影响程度大于被动接受行为模型。最后,针对典型交互设计流程加入用户反馈进行了流程优化,并举例常见的典型交互设计案例进行主动引导优化设计。本文从用户体验情绪反馈出发反推交互设计行为模型的研究方法具有创新性,具有一定的理论价值和应用前景。

关键词：交互行为情绪行为模型皮肤电

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午饭前后胃经经络变化之观察

西安交通大学学报(医学版) 1959年第3期 21-26页

作者：李孝光朱衡张万年吴允西安医学院生理教研组

经络学说是祖国医学中的重要理论之一,灵枢说:人之所以生、病之所以成、人之所以治、病之所以起、学之所以治、工之所以止也。这就说明经络学说在医学中的意义。经络是人体自然存在的功能,它是以十二脏腑为领导,将周身各部紧密联系起来... 详细信息

经络学说是祖国医学中的重要理论之一,灵枢说:人之所以生、病之所以成、人之所以治、病之所以起、学之所以治、工之所以止也。这就说明经络学说在医学中的意义。经络是人体自然存在的功能,它是以十二脏腑为领导,将周身各部紧密联系起来,成为有机的正体。灵枢说:夫十二经脉者,内属于五脏,外络于肢节。说明经络是内脏与体表连接的道路。灵枢又说:十二经脉者,此五脏六腑之所以应天道

关键词：穴位皮肤电量通电冲阳皮肤电原穴五腧穴脾俞厉兑

高低创造性思维水平者的认知抑制能力:行为和生理的证据

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