基于呼吸信號(hào)的人類應(yīng)激狀態(tài)實(shí)時(shí)遙測(cè).pdf

1、心理應(yīng)激狀態(tài)是人們?cè)诿鎸?duì)外界心理壓力時(shí)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(duì)人們的工作學(xué)習(xí)有促進(jìn)作用，而沉重的壓力則會(huì)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(shí)不間斷地監(jiān)測(cè)人類心理應(yīng)激狀態(tài)的系統(tǒng)，對(duì)人們了解自身狀態(tài)、實(shí)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(cè)系統(tǒng)采用接觸式測(cè)量獲得的生理信號(hào)作為輸入。使用者長期佩戴接觸式傳感器會(huì)造成諸多不適和不便。并且大多數(shù)心理應(yīng)激狀態(tài)識(shí)別的研究?jī)H區(qū)分心

2、理應(yīng)激和平靜狀態(tài)，而對(duì)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(shì)必會(huì)造成識(shí)別系統(tǒng)的誤判。
　　本文提出了一種基于呼吸信號(hào)的人類心理應(yīng)激狀態(tài)實(shí)時(shí)遙測(cè)方法。該方法可以非接觸地測(cè)量被試者的呼吸信號(hào)，并通過對(duì)呼吸信號(hào)的分析，實(shí)時(shí)判別被測(cè)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(shí)現(xiàn)日常生活中的情緒和壓力管理。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）呼吸信號(hào)遙測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用微軟公司

3、的Kinect體感攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)呼吸信號(hào)的非接觸式采集，并與美國BIOPAC公司的生理信號(hào)記錄儀MP150同步測(cè)量呼吸信號(hào)，將兩組呼吸信號(hào)對(duì)比，對(duì)自主設(shè)計(jì)的呼吸信號(hào)遙測(cè)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析。
　?。?）建立情感呼吸信號(hào)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(hào)；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(hào)；采用運(yùn)動(dòng)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(hào);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(hào)，通過預(yù)處理后組成壓力情感呼吸信號(hào)數(shù)據(jù)庫。
　?。?）壓力下情感的識(shí)別與分類。對(duì)壓力情感呼吸信號(hào)數(shù)據(jù)庫中的呼吸信號(hào)從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面共提取276個(gè)原始特征。然后采用假設(shè)檢驗(yàn)方法篩選出具有區(qū)分性的60個(gè)有效特征組成有效特征集。采用三個(gè)“一對(duì)多”的Fisher分類器和隨機(jī)森林三分類分類器兩種分類模型實(shí)現(xiàn)三種情感狀態(tài)的分類。并采用“留一被試法”驗(yàn)證兩種分類模型的分類性能，驗(yàn)證結(jié)