基于呼吸信號的人類應(yīng)激狀態(tài)實時遙測.pdf

1、心理應(yīng)激狀態(tài)是人們在面對外界心理壓力時所表現(xiàn)出的一種內(nèi)在的不平衡的狀態(tài)。適度的心理壓力對人們的工作學(xué)習(xí)有促進(jìn)作用，而沉重的壓力則會起到相反作用，長期處于這種應(yīng)激狀態(tài)下甚至?xí)绊懮眢w健康。因而，能夠?qū)崟r不間斷地監(jiān)測人類心理應(yīng)激狀態(tài)的系統(tǒng)，對人們了解自身狀態(tài)、實現(xiàn)情緒和健康管理有一定的指導(dǎo)意義。傳統(tǒng)的心理應(yīng)激檢測系統(tǒng)采用接觸式測量獲得的生理信號作為輸入。使用者長期佩戴接觸式傳感器會造成諸多不適和不便。并且大多數(shù)心理應(yīng)激狀態(tài)識別的研究僅區(qū)分心

2、理應(yīng)激和平靜狀態(tài)，而對于同心理應(yīng)激狀態(tài)在生理表現(xiàn)上有很多相似的生理應(yīng)激（生理壓力引起）并不做區(qū)分，在某些情況下，勢必會造成識別系統(tǒng)的誤判。
　　本文提出了一種基于呼吸信號的人類心理應(yīng)激狀態(tài)實時遙測方法。該方法可以非接觸地測量被試者的呼吸信號，并通過對呼吸信號的分析，實時判別被測試者放松、生理應(yīng)激和心理應(yīng)激三種情感狀態(tài)，有助于人們實現(xiàn)日常生活中的情緒和壓力管理。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）呼吸信號遙測系統(tǒng)的設(shè)計。采用微軟公司

3、的Kinect體感攝像機實現(xiàn)呼吸信號的非接觸式采集，并與美國BIOPAC公司的生理信號記錄儀MP150同步測量呼吸信號，將兩組呼吸信號對比，對自主設(shè)計的呼吸信號遙測系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析。
　?。?）建立情感呼吸信號數(shù)據(jù)庫。采用聽輕音樂的方式使被試處于放松狀態(tài)，采集放松狀態(tài)下的呼吸信號；采用Stroop Test誘發(fā)被試的心理壓力，采集心理壓力狀態(tài)下的呼吸信號；采用運動的方式誘發(fā)被試的生理壓力，采集被試的生理壓力下呼吸信號;共獲得情

4、感有效誘發(fā)的86名被試在基線狀態(tài)和三種情感狀態(tài)下的呼吸信號，通過預(yù)處理后組成壓力情感呼吸信號數(shù)據(jù)庫。
　　（3）壓力下情感的識別與分類。對壓力情感呼吸信號數(shù)據(jù)庫中的呼吸信號從時域和頻域兩個方面共提取276個原始特征。然后采用假設(shè)檢驗方法篩選出具有區(qū)分性的60個有效特征組成有效特征集。采用三個“一對多”的Fisher分類器和隨機森林三分類分類器兩種分類模型實現(xiàn)三種情感狀態(tài)的分類。并采用“留一被試法”驗證兩種分類模型的分類性能，驗證結(jié)