自动音乐匹配方法、装置和应用其的电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物医疗工程领域，具体涉及一种自动音乐匹配方法、装置和应用其 的电子装置。
【背景技术】
[0002] 心率信号（也称心电图，electrocardiogram，ECG)是心脏在每个心动周期中，由 起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着生物电的变化，通过心电描记器从体表引出多种形式 的电位变化的图形。心电图是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观指标。心电图各波 与心肌动作电位的关系单个心肌细胞兴奋时描记的动作电位图形与每个心动周期描记的 心电图有显著差别。
[0003] 音乐是声音的组合，人体对于音乐会产生相应的反应。适当的音乐可以提高大脑 皮层的兴奋性，可用于改善人的情绪，激发人们的感情，振奋人的精神等。当人体接受到外 部环境中特定的刺激（声、光等）时，身体会产生一定的变化和响应，对应使得心率会发生 一定的变化。人体在处于不同的生理状态时对于音乐的响应不同。而用于调整人体情绪或 生理状态的音乐选择通常需要具有经验的人根据经验评估对象当前状态以后再来进行。
[0004] 由此，亟需一种能够基于计算机技术自动对人体生理/情绪状态和音乐进行匹配 的方法。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供一种自动音乐匹配方法、装置和应用其的电子装置。
[0006] 第一方面，提供一种自动音乐匹配方法，包括：
[0007] 获取人体的心率信号；
[0008] 将所述心率信号划分为K个分布在不同频率范围的离散子信号；
[0009] 分别以T个不同的时间尺度对每个所述子信号进行粗粒化以获得K*T个粗粒化的 时间序列；
[0010] 对每个粗粒化的时间序列计算样本熵；
[0011] 根据所述样本熵获取所述心率信号的定标指数；
[0012] 根据所述定标指数选取具有相匹配的长程相关指数的音乐文件进行播放，所述长 程相关指数根据对应的音乐文件的数字化序列计算获得，用于表征所述音乐文件的音强分 布复杂特性；
[0013] 其中，K和T为大于2的整数。
[0014] 优选地，将所述心率信号划分为K个分布在不同频率范围的离散子信号为：对心 率信号进行小波包分解以获取K个分布在不同频率范围的子信号。
[0015] 优选地，所述对每个所述子信号进行粗粒化包括根据如下公式计算所述粗粒化的 时间序列： CN 105138530 A 说明书 2/8 页
[0016]
[0017] 其中，Ef(i)，i = 1，2，...，N为所述子信号，N为所述子信号长度，τ = 1，2，···，Μ 为时间尺度因子，^i)为粗粒化的时间序列。
[0018] 优选地，所述根据所述样本熵获取所述心率信号的定标指数包括：
[0019] 对于每个时间尺度，获取该时间尺度下具有最大的样本熵的粗粒化的时间序列；
[0020] 根据所有具有最大的样本熵的粗粒化的时间序列所对应的中心频率和时间尺度 计算所述定标指数。
[0021 ] 优选地，根据所有具有最大的样本熵的粗粒化的时间序列所对应的中心频率和时 间尺度计算所述定标指数包括根据如下公式计算所示定标指数：
[0022]
[0023] 其中，α为所述定标指数，f(T)为所有具有最大的样本熵的粗粒化的时间序列 的中心频率相对于时间尺度在时间-频率平面上拟合获得的曲线函数。
[0024] 优选地，根据所述定标指数选取具有与相匹配的长程相关指数的音乐文件进行播 放包括：
[0025] 选取对应的长程相关指数与定标指数的差值或比值最接近预定值的音乐文件进 行播放。
[0026] 优选地，所述长程相关指数根据如下方式计算获得：
[0027] 通过采样获取音乐文件的数字序列；
[0028] 以第一窗宽对所述数字序列进行无重叠的移动并计算标准差，得到标准差序列， 所述第一窗宽为预定值；
[0029] 根据标准差序列中每个标准差的平方计算对应的平均音强以获得平均音强序 列；
[0030] 基于如下公式获得波动序列： ，其中，Zb为所述波动序列的 第b个元素，ν/为所述平均音强序列的第j个元素，L为所述数字序列的长度，w为所述预 设窗宽；
[0031] 以预定重叠长度按照第二窗宽对所述波动序列进行有重叠的移窗，以获得多个子 序列；
[0032] 利用线性回归获得每个所述子序列的线性趋势；
[0033] 基于如下公式计算去趋势波动函数：
[0034]
，其中，Fd为所述去趋势波动函数，为子序列元素 Zb对应 的线性趋势，〈> 为平均函数，用于对以第二窗宽Wv移窗获得的所有子序列的元素减去对应 的线性趋势的值的平方和求取平均。
[0035] 根据所述去趋势波动函数与第二窗宽所对应的时间尺度之间的关系计算所述长 程相关指数。
[0036] 第二方面，提供一种自动音乐匹配装置，包括：
[0037] 心率获取单元，用于获取人体的心率信号；
[0038] 频率划分单元，用于将所述心率信号划分为K个分布在不同频率范围的子信号；
[0039] 粗粒化单元，用于分别以T个不同的时间尺度对每个所述子信号进行粗粒化以获 得K*T个粗粒化的时间序列；
[0040] 样本熵计算单元，用于对每个粗粒化的时间序列计算样本熵；
[0041] 定标指数获取单元，用于根据所述样本熵获取所述心率信号的定标指数；
[0042] 音乐匹配单元，用于根据所述定标指数选取具有相匹配的长程相关指数的音乐文 件进行播放，所述长程相关指数根据对应的音乐文件的数字化序列计算获得，用于表征所 述音乐文件的音强分布复杂特性；
[0043] 其中，K和T为大于2的整数。
[0044] 第三方面，提供一种电子装置，包括：
[0045] 心率检测部件，用于检测人体的心率信号；
[0046] 存储装置，用于存储预定音乐文件以及每个音乐文件对应的长程相关指数；
[0047] 播放装置，用于播放音乐文件；
[0048] 控制装置，被配置以适于执行如下指令：
[0049] 获取人体的心率信号；
[0050] 将所述心率信号划分为K个分布在不同频率范围的子信号；
[0051 ] 分别以T个不同的时间尺度对每个所述子信号进行粗粒化以获得Κ*Τ个粗粒化的 时间序列；
[0052] 对每个粗粒化的时间序列计算样本熵；
[0053] 根据所述样本熵获取所述心率信号的定标指数；
[0054] 根据所述定标指数选取具有相匹配的长程相关指数的音乐文件进行播放，所述长 程相关指数根据对应的音乐文件的数字化序列计算获得，用于表征所述音乐文件的音强分 布复杂特性；
[0055] 其中，K和T为大于2的整数。
[0056] 通过对心率信号按频率范围进行分解，并分析其频率构成和样本熵值，最终计算 获得表征当前