一种根据脑电波分析情绪状态的方法

1.本发明涉及情绪分析技术领域，具体是一种根据脑电波分析情绪状态的方法。


背景技术：

2.脑电波（electroencephalogram,eeg）是一种使用电生理指标记录大脑活动的方法，大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。现代科学研究表明，人脑工作时会产生自发性电生理活动，该活动可通过专用的脑电记录仪以脑电波的形式表现出，在脑电研究中，至少存在有四个重要的波段，即δ（1－3hz）、θ（4－7hz）、α（8－14hz）、β（12.5－28hz）。除此之外，在觉醒并专注于某一事时，常可见一种频率较β波更高的γ波，其频率大于28hz，波幅范围不定；而在睡眠时还可出现另一些波形较为特殊的正常脑电波，如驼峰波、σ波、λ波、μ波等。
3.专利cn108042145a公开了一种情绪状态识别方法和系统、情绪状态识别设备，该专利从脑电切片中提取脑电波并计算其能量特征信息，从而输入支持向量机回归模型进行样本训练，得到脑电放松度特征识别模型，进而对采集的用户脑电信号进行识别、获取放松度等级、确定所述用户的情绪状态。该专利关注的脑电波主要为delta、theta、alpha、beta及gamma五种波型，对情绪状态多样化的展现不足，无法较为全面具体的展现多种情绪状态，且分析方法较为复杂。
4.茶氨酸具有提高记忆和集中注意力、改善脑功能等功能，且能通过血脑屏障快速进入神经系统产生神经心理功效，人在摄取茶氨酸后，在一定时间内能够减少焦虑、改善认知。因此，可以将茶氨酸复合饮品作为功能基料，配合脑电检测来评价人的情绪状态变化。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对以上问题，提出一种能够根据脑电波全面具体分析情绪状态的方法。
6.为达到上述目的，本发明公开了一种根据脑电波分析情绪状态的方法：采集人体九种脑电波信号，九种波型分别为delta、theta、alpha-low、alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high以及gamma。相比较于脑电波中用来评价人情绪的delta、theta、alpha、beta、gamma五种传统波型，将alpha、beta两种波型按照不同的波值范围进一步划分为低中高三种波型，即alpha-low、alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high，能更具体地表现情绪状态。九种脑电波信号的波值对应范围如下：delta波对应波值范围为1hz-3hz；theta波对应波值范围为4hz-7hz；alpha-low波对应波值范围为8hz-9hz；alpha-mid波对应波值范围为9hz-12hz；alpha-high波对应波值范围为12hz-14hz；
beta-low波对应波值范围为12.5hz-16hz；beta-mid波对应波值范围为16.5hz-20hz；beta-high波对应波值范围为20.5hz-28hz；gamma波对应波值范围为28hz以上。
7.优选地，采集脑电波信号后，统计每种波型的波值在脑电设备采集时间内的出现次数，并计算每种波型的出现率，即每种波型的出现次数分别与脑电波出现总值的比值。
8.优选地，脑电设备每次对每种波型的波值采集时间皆为3秒，且脑电设备每秒输出245个点，即脑电设备每秒采集245条波值数据，每次对每种波型皆采集735个波值数据。
9.优选地，脑电设备对每种波型的波值数据皆采集3次，每间隔一分钟采集一次。采集3次时，每种波型的出现率可以是每种波型在3次采集中的总出现率与脑电波出现总值的比值；还可以分别计算每种波型在每次采集时的单次出现率，然后再对3次信号采集的单次出现率求平均，即得每种波型的出现率，具体的计算方法可以按照实际情况进行选择，在此不做具体限制。
10.优选地，统计alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high、gamma这六种表示注意力集中的波型的出现率之和a值以及其随时间的变化，a值越大，代表注意力越集中。
11.优选地，还包括统计alpha-mid与beta-low表示注意力集中但处于放松状态时的波型的出现率之和b值以及其随时间的变化，b值越大，代表在精神放松时注意力越集中。
12.优选地，还包括统计alpha-high与beta-mid表示注意力集中但处于思考状态时的波型的出现率之和ct与a值的比值ct（%）以及ct（%）随时间的变化，ct（%）越大，代表思考时注意力越集中，ct（%）随时间的延长越来越大，则代表思考时注意力越来越集中。
13.优选地，还包括统计beta-high与gamma表示注意力集中但在从事困难工作时的波型的出现率之和ch与a的比值ch（%）以及ch（%）随时间的变化，ch（%）越大，代表从事困难工作时注意力越集中，ch（%）随时间的延长越来越大，则代表在从事困难工作中注意力越来越集中。
14.优选地，还包括统计alpha-mid和beta-low这两种代表注意力集中但处于放松状态的波型的出现率之和cr与a值的比值cr（%）以及cr（%）随时间的变化，cr（%）越大代表放松状态的注意力越集中，cr（%）随时间的延长越来越大，则代表放松时的注意力越来越集中。
15.优选地，计算a值与b值的比值e，e≥1.5，代表精神高度清醒集中；1.2≤e＜1.5，代表精神中度清醒集中；1.0≤e＜1.2，代表精神一般清醒集中；e《1.0，代表精神疲劳困倦；e≥1且cr（%）≥0.5，代表精神放松、安静而清醒；e≥1且ct（%）≥0.5，代表精神警觉、专注而清醒；e≥1且ch（%）≥0.5，代表精神紧张、激动而清醒。
16.a值与b值的比值e，能够清晰的分析人当前的精神状态。
17.检测九种脑电波型出现率以及其随时间的变化，能够分析人体当前情绪状态以及在受到外界的某些刺激之后（比如摄入功能饮食品后、从平静转入忙碌后，或是工作状态的
改变等等）的情绪变化，本发明以摄入茶氨酸功能饮品来分析人的情绪状态变化。其中，delta波通常在深度睡眠或无意识状态时出现，结合本发明所实施的实验采集脑电波的时间点以及delta的出现率，发现整个实验过程中该波形没有出现过，因此未将该波型划入后续的数据统计分析之中。
18.alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high、gamma这六种波型的出现代表处于注意力集中的状态，随着时间延长，实验组（即摄入茶氨酸复合基料饮品）中这六种波型出现率总和a值先升后降，而且在50min时达到最高点，这与报道中茶多酚最高血氧浓度水平时间一致，这代表摄入功能饮品有提高人注意力、集中精神的效果。
19.theta、alpha-low这两种波型的出现是劳累、困倦的状态倾向，随着时间延长，阴性对照组（即摄入饮用水）中这两种波型出现率总和b值逐渐增多，alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high、gamma这几种代表注意力集中状态的波型出现率总和a值基本呈现下降趋势，这在一定程度上反映出在不摄入功能性饮品后的一段时间里，精神状态越来越倦怠。
20.阳性对照组（即饮用红牛功能饮料）中出现的脑电波基本为alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high、gamma这六种代表注意力集中状态的波型，这在一定程度上反映出阳性对照饮品（红牛功能饮料）有提高注意力、集中精力的效果。
21.随着时间增加，阴性对照组即仅摄入饮用水的条件下，表示困倦的脑电波波型出现率之和b值逐渐增加，表示注意力集中的脑电波波型出现率之和a值逐渐减少；实验组即摄入包含茶氨酸复合基料的饮品后，a值增加，而且在50min达到最高点，之后再开始减少，b值逐渐减少，在50min或60min达到最低点，之后再逐渐增加。阳性对照组即摄入红牛功能性饮料后脑电波波型变化与实验组相似。
22.相比较于传统上认为的alpha波出现代表处于放松、注意力集中的情绪状态，本发明提出了一种评价生物个体情绪状态的更细致的新方法。其中，生物个体本身注意力集中但处于放松状态时alpha-mid和beta-low这两种波型会出现；生物个体本身注意力集中但处于思考状态时alpha-high和beta-mid这两种波型会出现；生物个体本身注意力集中但在从事困难工作时beta-high和gamma这两种波型会出现。
23.在alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high、gamma六种代表注意力集中状态的波型中，与阴性对照组相比，摄入茶氨酸复合基料饮品后，alpha-mid与beta-low的出现率之和cr与a值的比值cr（%）、alpha-high与beta-mid的出现率之和ct与a值的比值ct（%）、beta-high与gamma的出现率之和ch与a值的比值ch（%）均有不同程度的变化。其中，与阴性对照组相比，alpha-high与beta-mid的出现率之和与a的比值ct（%）和beta-high与gamma的出现率之和与a值的比值ch（%）均有不同程度的增加，这表明了该茶氨酸复合基料饮品不仅能提高个体在放松时的注意力，尤其能够提高个体在思考和从事困难工作时的注意力。
附图说明
24.图1是第一实施例中不同组别的a值、b值随时间的变化图；图2是第一实施例中不同组别的cr（%）值、ct（%）值、和ch（%）值随时间的变化图；图3是第二实施例中不同组别的a值、b值随时间的变化图；
图4是第二实施例中不同组别的cr（%）值、ct（%）值、和ch（%）值随时间的变化图；图5是第三实施例中不同组别的a值、b值随时间的变化图；图6是第三实施例中不同组别的cr（%）值、ct（%）值、和ch（%）值随时间的变化图；图7是九种脑电波与波段、精神状态的对应图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
26.第一实施例：1.取茶氨酸1.0g，茶多酚50mg，罗汉果提取物10mg，加水溶解至总体积为200ml配置成茶氨酸复合基料饮品。
27.2.第一天，以志愿者摄入200ml饮用水作为空白对照组，在摄入饮用水后的0min、40min、50min、60min、70min、80min后通过脑电设备采集受检对象的delta、theta、alpha-low、alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high以及gamma九种脑电波，每种波型采集时间均为3s，每间隔1min采集一次，共采集3次。
28.3.第二天，以志愿者摄入200ml茶氨酸复合基料饮品作为实验组，在摄入茶氨酸复合基料饮品后的0min、40min、50min、60min、70min、80min后通过脑电设备采集受检对象的delta、theta、alpha-low、alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high以及gamma九种脑电波，每种波型采集时间均为3s，每间隔1min采集一次，共采集3次。
29.4.与步骤3相隔3天后，以志愿者摄入200ml红牛功能性饮料作为阳性对照组，在摄入红牛功能性饮料后的0min、40min、50min、60min、70min、80min后通过脑电设备采集受检对象的delta、theta、alpha-low、alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high以及gamma九种脑电波，每种波型采集时间均为3s，每间隔1min采集一次，共采集3次。
30.5.分别统计不同组在不同采集时间的每种波型在以下波段范围内出现的次数：delta（1-3hz）、theta（4-7hz）、alpha-low（8-9hz）、alpha-mid（9-12hz）、alpha-high（12-14hz）、beta-low（12.5-16hz）、beta-mid（16.5-20hz）、beta-high（20.5-28hz）以及gamma（28hz以上），并分别计算出出现次数的均值，即δ、θ、α
l
、αm、αh、β
l
、βm、βh、γ。
31.6.脑电设备1秒输出245个点，即1秒通过设备采集245条数据，每种波型采集3s共采集到735个波值数据。按照步骤2-5分别计算出每种波型出现次数的均值在总波值735中所占的比例，记为每种波型的出现率，即δ（%）、θ（%）、α
l
（%）、αm（%）、αh（%）、β
l
（%）、βm（%）、βh（%）、γ（%）。
32.7.alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high、gamma这六种波型的出现代表处于注意力集中的状态，将这六种波型的出现率总和记为a；theta、alpha-low这两种波型的出现是劳累、困倦的状态倾向，将这两种波型的出现率总和记为b；以a值和b值随时间的变化衡量分析情绪状态的变化。
33.8.生物个体本身注意力集中但处于放松状态时alpha-mid和beta-low这两种波型会出现，按照步骤6统计αm（%）和β
l
（%）之和记为cr；生物个体本身注意力集中但处于思考状
态时alpha-high和beta-mid这两种波型会出现，按照步骤6统计αh（%）和βm（%）之和记为ct；生物个体本身注意力集中但在从事困难工作时beta-high和gamma这两种波型会出现，按照步骤6统计βh（%）和γ（%）之和记为ch。
34.9.分别计算cr、ct和ch在a值中的占比，记为cr（%）、ct（%）和ch（%）。
35.如图1和图7所示，随着时间增加，阴性对照组表示困倦的脑电波波型出现率之和b值逐渐增加，表示注意力集中的脑电波波型出现率之和a值逐渐减少；实验组表示注意力集中的脑电波波型出现率之和a值逐渐增加，而且在50min达到最高点，之后再开始减少，表示困倦的脑电波波型出现率之和b值逐渐减少，在60min达到最低点，之后再逐渐增加。阳性对照组波型变化与实验组相似。
36.第二实施例：1.取茶氨酸1.5g，茶多酚100mg，罗汉果苷30mg，加水溶解至总体积为200ml配置成茶氨酸复合基料饮品。
37.2.第一天，以志愿者摄入200ml饮用水作为空白对照组，在摄入饮用水后的0min、40min、50min、60min、70min、80min后通过脑电设备采集受检对象的delta、theta、alpha-low、alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high以及gamma九种脑电波，每种波型采集时间均为3s，每间隔1min采集一次，共采集3次。
38.3.第二天，以志愿者摄入200ml茶氨酸复合基料饮品作为实验组，在摄入茶氨酸复合基料饮品后的0min、40min、50min、60min、70min、80min后通过脑电设备采集受检对象的delta、theta、alpha-low、alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high以及gamma九种脑电波，每种波型采集时间均为3s，每间隔1min采集一次，共采集3次。
39.4.与步骤3相隔3天后，以志愿者摄入200ml红牛功能性饮料作为阳性对照组，在摄入红牛功能性饮料后的0min、40min、50min、60min、70min、80min后通过脑电设备采集受检对象的delta、theta、alpha-low、alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high以及gamma九种脑电波，每种波型采集时间均为3s，每间隔1min采集一次，共采集3次。
40.5.分别统计不同组在不同采集时间的每种波型在以下波段范围内出现的次数：delta（1-3hz）、theta（4-7hz）、alpha-low（8-9hz）、alpha-mid（9-12hz）、alpha-high（12-14hz）、beta-low（12.5-16hz）、beta-mid（16.5-20hz）、beta-high（20.5-28hz）以及gamma（28hz以上）,并分别计算出出现次数的均值，即δ、θ、α
l
、αm、αh、β
l
、βm、βh、γ。
41.6.脑电设备1秒输出245个点，即1秒通过设备采集245条数据，每种波型采集3s共采集到735个波值数据。按照步骤2-5分别计算出每种波型出现次数的均值在总波值735中所占的比例，记为每种波型的出现率，即δ（%）、θ（%）、α
l
（%）、αm（%）、αh（%）、β
l
（%）、βm（%）、βh（%）、γ（%）。
42.7.alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high、gamma这六种波型的出现代表处于注意力集中的状态，将这六种波型的出现率总和记为a；theta、alpha-low这两种波型的出现是劳累、困倦的状态倾向，将这两种波型的出现率总和记为b；以a值和b值随时间的变化衡量分析情绪状态的变化。
43.8.生物个体本身注意力集中但处于放松状态时alpha-mid和beta-low这两种波型会出现，按照步骤6统计αm（%）和β
l
（%）之和记为cr；生物个体本身注意力集中但处于思考状态时alpha-high和beta-mid这两种波型会出现，按照步骤6统计αh（%）和βm（%）之和记为ct；生物个体本身注意力集中但在从事困难工作时beta-high和gamma这两种波型会出现，按照步骤6统计βh（%）和γ（%）之和记为ch。
44.9.分别计算cr、ct和ch在a值中的占比，记为cr（%）、ct（%）和ch（%）。
45.如图3和图7所示，随着时间增加，阴性对照组表示困倦的脑电波波型出现率之和b逐渐增加，表示注意力集中的脑电波波型出现率之和a逐渐减少；实验组表示注意力集中的脑电波波型出现率之和a逐渐增加，而且在50min达到最高点，之后再开始减少，表示困倦的脑电波波型出现率之和b逐渐减少，在50min达到最低点，之后再逐渐增加。阳性对照组波型变化与实验组相似。
46.第三实施例：1.将茶氨酸2g，茶多酚150mg，罗汉果提取物50mg，加水溶解至总体积为200ml配置成茶氨酸复合基料饮品。
47.2.第一天，以志愿者摄入200ml饮用水作为空白对照组，在摄入饮用水后的0min、40min、50min、60min、70min、80min后通过脑电设备采集受检对象的delta、theta、alpha-low、alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high以及gamma九种脑电波，每种波型采集时间均为3s，每间隔1min采集一次，共采集3次。
48.3.第二天，以志愿者摄入200ml茶氨酸复合基料饮品作为实验组，在摄入茶氨酸复合基料饮品后的0min、40min、50min、60min、70min、80min后通过脑电设备采集受检对象的delta、theta、alpha-low、alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high以及gamma九种脑电波，每种波型采集时间均为3s，每间隔1min采集一次，共采集3次。
49.4.与步骤3相隔3天后，以志愿者摄入200ml红牛功能性饮料作为阳性对照组，在摄入红牛功能性饮料后的0min、40min、50min、60min、70min、80min后通过脑电设备采集受检对象的delta、theta、alpha-low、alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high以及gamma九种脑电波，每种波型采集时间均为3s，每间隔1min采集一次，共采集3次。
50.5.分别统计不同组在不同采集时间的每种波型在以下波段范围内出现的次数：
delta（1-3hz）、theta（4-7hz）、alpha-low（8-9hz）、alpha-mid（9-12hz）、alpha-high（12-14hz）、beta-low（12.5-16hz）、beta-mid（16.5-20hz）、beta-high（20.5-28hz）以及gamma（28hz以上），并分别计算出出现次数的均值，即δ、θ、α
l
、αm、αh、β
l
、βm、βh、γ。
51.6.脑电设备1秒输出245个点，即1秒通过设备采集245条数据，每种波型采集3s共采集到735个波值数据。按照步骤2-5分别计算出每种波型出现次数的均值在总波值735中所占的比例，记为每种波型的出现率，即δ（%）、θ（%）、α
l
（%）、αm（%）、αh（%）、β
l
（%）、βm（%）、βh（%）、γ（%）。
52.7.alpha-mid、alpha-high、beta-low、beta-mid、beta-high、gamma这六种波型的出现代表处于注意力集中的状态，将这六种波型的出现率总和记为a；theta、alpha-low这两种波型的出现是劳累、困倦的状态倾向，将这两种波型的出现率总和记为b；以a值和b值随时间的变化衡量分析情绪状态的变化。
53.8.生物个体本身注意力集中但处于放松状态时alpha-mid和beta-low这两种波型会出现，按照步骤6统计αm（%）和β
l
（%）之和记为cr；生物个体本身注意力集中但处于思考状态时alpha-high和beta-mid这两种波型会出现，按照步骤6统计αh（%）和βm（%）之和记为ct；生物个体本身注意力集中但在从事困难工作时beta-high和gamma这两种波型会出现，按照步骤6统计βh（%）和γ（%）之和记为ch。
54.9.分别计算cr、ct和ch在a值中的占比，记为cr（%）、ct（%）和ch（%）。
55.如图5和图7可知，随着时间增加，阴性对照组表示困倦的脑电波波型出现率之和b值逐渐增加，表示注意力集中的脑电波波型出现率之和a值逐渐减少；实验组表示注意力集中的脑电波波型出现率之和a值逐渐增加，而且在50min达到最高点，之后再逐渐减少，表示困倦的脑电波波型出现率之和b值逐渐减少，在60min达到最低点，之后再逐渐增加。阳性对照组波型变化与实验组相似。
56.在以上3个实施例中，如图2、4、6、7所示，与阴性对照组相比，alpha-high与beta-mid的出现率之和ct与a值的比值ct（%）和beta-high与gamma的出现率之和ch与a值的比值ch（%）均有不同程度的增加，这表明了该基料饮品不仅提高个体在放松时的注意力，尤其能够提高个体在思考和从事困难工作时的注意力。
57.分别计算以上3个实施例中a值与b值的比值e：e≥1.5，代表精神高度清醒集中；1.2≤e＜1.5，代表精神中度清醒集中；1.0≤e＜1.2，代表精神一般清醒集中；e《1.0，代表精神疲劳困倦；
e≥1且cr（%）≥0.5时，代表精神放松、安静而清醒；e≥1且ct（%）≥0.5，代表精神警觉、专注而清醒；e≥1且ch（%）≥0.5，代表精神紧张、激动而清醒。
58.e值能够更加清晰直接的分析人当前的精神状态。
59.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。