一种密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节方法及系统与流程

本发明涉及水下作业人员状态检测，特别是涉及一种密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节方法及系统。

背景技术：

1、深海密闭舱舱室空间作业环境差，具有狭小幽闭、水下作业人员密集等特点，且密闭舱室内操控仪表繁多、功能复杂、操控任务频繁多样，导致水下工作人员任务重，脑力、精神及心理超负荷运转，进而导致水下作业人员容易出现认知能力下降、情绪低落等现象，严重影响水下作业人员的作业能力。为了提高水下作业人员的作业能力，需要对水下作业人员进行状态检测，基于检测出的状态进而判断是否对水下作业人员进行状态调节。现有一般采集生理信号尤其是脑电信号来对人的状态进行检测，由于脑电信号具有信号弱、无规则和非稳定性的特点，脑电信号可能会出现信号质量问题，导致直接利用脑电信号获得的人的状态不准确，无法准确实现对人的状态的调节功能。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节方法及系统。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

3、本发明提供一种密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节方法，其特点在于，其包括以下步骤：

4、s1、采集水下作业人员的人脑认知区a个采集点和情绪区b个采集点中每个采集点对应的n个采集周期的原始脑电信号，a、b和n均为正整数；

5、s2、对第i个采集点对应的每一个采集周期的原始脑电信号进行信号质量评估，在第i个采集点对应的该采集周期的原始脑电信号的信号质量合格，则保留第i个采集点对应的该采集周期的原始脑电信号，否则丢弃第i个采集点对应的该采集周期的原始脑电信号，i为正整数，1≤i≤(a+b)，i初始值为1；

6、s3、判断第i个采集点对应的保留下来的原始脑电信号的采集周期数量m是否满足条件l≤m≤n，若否则进入步骤s4，若是则进入步骤s5，l和m均为正整数；

7、s4、再次采集第i个采集点对应的x个采集周期的原始脑电信号，重复执行步骤s2-s3，(l-m)*n/m若为正整数时则x取值为(l-m)*n/m，(l-m)*n/m若为非正整数时则x取值为大于(l-m)*n/m的最接近的正整数；

8、s5、判断i是否达到(a+b)，若否则进入步骤s6，若是则进入步骤s7；

9、s6、i＝i+1，重复执行步骤s2-s3；

10、s7、对水下作业人员每个采集点的m个采集周期的原始脑电信号进行预处理操作；

11、s8、对水下作业人员a个采集点中每个采集点的m个采集周期的预处理后脑电信号进行提取认知特征，对水下作业人员b个采集点中每个采集点的m个采集周期的预处理后脑电信号进行提取情绪特征；

12、s9、判断认知特征是否属于某一认知特征范围内且情绪特征是否属于某一情绪特征范围内，若均为否则进入步骤s10，若至少一个为是则进入步骤s11；

13、s10、无需对水下作业人员进行状态调节；

14、s11、基于认知特征对应的认知特征范围和情绪特征对应的情绪特征范围查找出对应的刺激音频，播放对应的刺激音频以对水下作业人员进行状态调节。

15、本发明还提供一种密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节系统，其特点在于，其包括第一采集模块、质量评估模块、第一判断模块、第二采集模块、第二判断模块、赋予模块、预处理模块、特征提取模块、第三判断模块和查找播放模块；

16、所述第一采集模块用于采集水下作业人员的人脑认知区a个采集点和情绪区b个采集点中每个采集点对应的n个采集周期的原始脑电信号，a、b和n均为正整数；

17、所述质量评估模块用于对第i个采集点对应的每一个采集周期的原始脑电信号进行信号质量评估，在第i个采集点对应的该采集周期的原始脑电信号的信号质量合格，则保留第i个采集点对应的该采集周期的原始脑电信号，否则丢弃第i个采集点对应的该采集周期的原始脑电信号，i为正整数，1≤i≤(a+b)，i初始值为1；

18、所述第一判断模块用于判断第i个采集点对应的保留下来的原始脑电信号的采集周期数量m是否满足条件l≤m≤n，若否则调用第二采集模块，若是则调用第二判断模块，l和m均为正整数；

19、所述第二采集模块用于采集第i个采集点对应的x个采集周期的原始脑电信号，重复调用质量评估模块和第一判断模块，(l-m)*n/m若为正整数时则x取值为(l-m)*n/m，(l-m)*n/m若为非正整数时则x取值为大于(l-m)*n/m的最接近的正整数；

20、所述第二判断模块用于判断i是否达到(a+b)，若否则调用赋予模块，若是则调用预处理模块；

21、所述赋予模块用于赋予i＝i+1，重复调用质量评估模块和第一判断模块；

22、所述预处理模块用于对水下作业人员每个采集点的m个采集周期的原始脑电信号进行预处理操作；

23、所述特征提取模块用于对水下作业人员a个采集点中每个采集点的m个采集周期的预处理后脑电信号进行提取认知特征，对水下作业人员b个采集点中每个采集点的m个采集周期的预处理后脑电信号进行提取情绪特征；

24、所述第三判断模块用于判断认知特征是否属于某一认知特征范围内且情绪特征是否属于某一情绪特征范围内，若均为否则无需对水下作业人员进行状态调节，若至少一个为是则调用查找播放模块；

25、所述查找播放模块用于基于认知特征对应的认知特征范围和情绪特征对应的情绪特征范围查找出对应的刺激音频，播放对应的刺激音频以对水下作业人员进行状态调节。

26、本发明对采集的原始脑电信号进行信号质量评估，仅保留信号质量合格的原始脑电信号，当保留下来的原始脑电信号的采集周期数量不足原本采集周期的一半，说明这批采集的脑电信号整体质量不太好，需要重新进行采集，当保留下来的原始脑电信号的采集周期数量达到原本采集周期的一半及以上，则再判定保留下来的信号质量合格的脑电信号对应的采集周期数量是否满足预设数量要求，若符合则对每个采集点的m个采集周期的脑电信号进行预处理操作、认知和情绪特征提取操作，基于认知特征和情绪特征判定是否需要对水下工作人员的状态进行调节，若需要则播放对应的刺激音频。本发明参与水下作业人员状态调节的脑电信号均是质量合格的脑电信号，使得本发明能够准确地分析出水下作业人员是否处于状态要调节的状态，在分析出水下作业人员处于要调节状态时通过特殊的刺激音频对水下作业人员的人体进行调节，从而提高水下作业人员的认知能力，缓解水下作业人员的情绪。

技术特征：

1.一种密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节方法，其特征在于，在步骤s2和s3之间包括：判断第i个采集点对应的保留下来的原始脑电信号的采集周期数量m是否满足条件m≥n/2，若是则进入步骤s3，若否则丢弃掉第i个采集点对应的保留下来的原始脑电信号，重新执行步骤s1，步骤s3中l＞n/2。

3.如权利要求1所述的密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节方法，其特征在于，在步骤s11中，查找出对应的刺激音频之后，判断对应的刺激音频是否唯一，若是则进入步骤s12，若否则进入步骤s13；

4.如权利要求1所述的密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节方法，其特征在于，在步骤s2中，对第i个采集点对应的每一个采集周期的原始脑电信号通过信噪比技术或标准差技术来进行信号质量评估。

5.如权利要求1所述的密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节方法，其特征在于，在步骤s7中，对水下作业人员每个采集点的m个采集周期的原始脑电信号进行去除噪声与伪迹干扰预处理操作。

6.一种密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节系统，其特征在于，其包括第一采集模块、质量评估模块、第一判断模块、第二采集模块、第二判断模块、赋予模块、预处理模块、特征提取模块、第三判断模块和查找播放模块；

7.如权利要求6所述的密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节系统，其特征在于，所述系统还包括第四判断模块，所述第四判断模块用于判断第i个采集点对应的保留下来的原始脑电信号的采集周期数量m是否满足条件m≥n/2，若是则调用第一判断模块，若否则丢弃掉第i个采集点对应的保留下来的原始脑电信号，重新调用第一采集模块，l＞n/2。

8.如权利要求6所述的密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节系统，其特征在于，所述查找播放模块用于在查找出对应的刺激音频之后，判断对应的刺激音频是否唯一，若是则在设定刺激时间内播放该刺激音频，若否则在设定刺激时间内平均轮流播放该些刺激音频。

9.如权利要求6所述的密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节系统，其特征在于，所述质量评估模块用于对第i个采集点对应的每一个采集周期的原始脑电信号通过信噪比技术或标准差技术来进行信号质量评估。

10.如权利要求6所述的密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节系统，其特征在于，所述预处理模块用于对水下作业人员每个采集点的m个采集周期的原始脑电信号进行去除噪声与伪迹干扰预处理操作。

技术总结
本发明密闭舱水下作业时水下作业人员状态调节方法及系统：S1、采集水下作业人员的人脑认知区和情绪区中每个采集点对应的N个采集周期的脑电信号；S2、对第i个采集点对应的每个采集周期的脑电信号进行信号质量评估，质量合格则保留；S3、判断第i个采集点对应保留的采集周期M是否满足条件，若否进入S4，若是进入S5；S4、采集第i个采集点对应X个采集周期的脑电信号，重复S2‑S3；S5、判断i是否达到(A+B)，若否进入S6，若是进入S7；S6、i＝i+1，重复S2‑S3；S7、对每个采集点M个采集周期的脑电信号预处理、认知和情绪特征提取，基于认知和情绪特征播放对应的刺激音频。

技术研发人员：包晓辰,王楠,方以群,马骏,许骥,袁恒荣,张亚楠
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军特色医学中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15