CN104146721A - 一种情感带宽测定方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种情感带宽测定方法和系统，方法包括如下步骤：生成多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片，并将多幅正性、中性和负性情感图片分别提供给被测试者观看；分别采集被测试者观看多幅正性、中性和负性情感图片的视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径；根据视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径，分别计算被测试者观看正性、中性和负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值；根据正性、中性和负性情感图片的瞳孔直径平均值分别计算被测试者的正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽。本发明使用瞳孔直径物理指标客观地度量正性、负性情绪体验的大小和范围，提供情感体验的客观标准。

Description

一种情感带宽测定方法和系统

技术领域

本发明涉及认知科学和认知心理学、图像处理及统计计算技术领域，特别涉及一种情感带宽测定方法和情感带宽测定系统。

背景技术

现有的情感识别技术，例如基于语音、面孔等情感识别主要是识别不同类型的情感，例如高兴、悲伤、恐惧等情感的识别，而对于相同类型的情感识别，例如高兴的程度(很高兴、比较高兴等)或者说对于高兴的范围缺乏识别和量化。

在认知心理学领域，对于情感体验的测定是向被测试者呈现不同类型情绪的图片。其中，图片的愉悦度维度设置为1至9，共9个愉悦等级，最愉悦为9，最不愉悦为1。让被测者选择等级，根据等级判定被测试者受情绪图片刺激所诱发的愉悦程度。这种方法虽然能够量化情感体验的程度，但是受被测试者的主观性影响很强，具有模糊性和不确定性。

现有研究表明，带有高兴的、快乐的正性情绪信息的图片视觉刺激下，将引起人们产生愉悦的情感体验，其瞳孔直径也会相应变大；带有悲伤的、恐惧的等负性情绪信息的图片视觉刺激下，将诱发人们产生不愉悦的情感体验，其瞳孔直径也会相应变小。因此，瞳孔直径的扩大和缩小的大小变化能够客观地刻画人们情感的变化。

此外，情感损伤主要表现为情绪低落、愉快感缺失和兴趣减退。目前，情感损伤的判别和评估主要使用辅助量表(例如使用贝克量表和抑郁自评量表等)，虽然在判别与评估中也辅助脑波和眼动指标，但是由于缺乏与心境直接相关的情感指标，其判别与评估不是直接与情感体验相关。因此，情感损伤的识别率和准确率不高。情感带宽能够刻画情感变化情况，如果情绪低落、愉快感缺失，那么正性情感带宽会明显收窄，导致情感变化范围缩小，对于外界正性情绪信息刺激所诱发的情感体验不足，因此产生愉快感缺失，情绪低落等心境障碍。另一方面，情感缺失会导致负向认知图式，负向认知图式使其对于外界信息的认知产生负向认知偏向，对于非负性(正性和中性)视觉刺激偏向于以负性心理进行认知处理。因此，对于外界正性情绪刺激和负性情绪刺激，正常人和情感损伤者的体验完全不同：情感损伤者的正性情绪体验小于正常人。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种情感带宽测定方法，该方法提供情感体验的客观标准，通过测定被测试者的情感带宽，弥补了以往缺少情感定量评价的不足。

为实现上述目的，本发明提供一种情感带宽测定方法，包括如下步骤：

生成多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片，并将所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片分别提供给被测试者观看；

分别采集所述被测试者观看所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径；

根据所述视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径，分别计算所述被测试者观看所述正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值；

根据所述正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的瞳孔直径平均值分别计算所述被测试者的正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽。

根据本发明的一个方面，所述生成多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片，包括如下步骤：

根据图片的愉悦度和唤醒度从情感图片库中分别选择符合对应预设条件的情感图片，分别设置为正性图片、中性图片和负性图片；

对所述正性图片、中性图片和负性图片进行规范化处理以统一每幅图片的像素、亮度和灰度，生成所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片。

根据本发明的另一个方面，计算得到所述被测试者观看所述正性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_i=(d_i^{\mathrm{left}}+d_i^{\mathrm{right}})/2;$

$d_P={\mathrm{\Σ}}_1^m{d}_i/m,(i=\mathrm{1,2,3},...,m),$

其中，m为被测试者观看正性情感图片的视点数量，和分别为第i个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_i为第i个视点的瞳孔直径，d_P为被测试者观看正性情感图片的瞳孔直径平均值；

计算得到所述被测试者观看所述中性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_k=(d_k^{\mathrm{left}}+d_k^{\mathrm{right}})/2;$

$d_M={\mathrm{\Σ}}_1^q{d}_k/q,(k=\mathrm{1,2,3},...,q),$

其中，q为被测试者观看中性情感图片的视点数量，和分别为第k个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_k为第k个视点的瞳孔直径，d_M为被测试者观看中性情感图片的瞳孔直径平均值；

计算得到所述被测试者观看所述负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_j=(d_j^{\mathrm{left}}+d_j^{\mathrm{right}})/2;$

$d_N={\mathrm{\Σ}}_1^n{d}_j/n,(j=\mathrm{1,2,3},...,n),$

其中，n为被测试者观看负性情感图片的视点数量，和分别为第j个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_j为第j个视点的瞳孔直径，d_N为被测试者观看负性情感图片的瞳孔直径平均值。

根据本发明的又一方面，所述计算所述被测试者的正性情感带宽，包括如下步骤：分别计算所述正性情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述正性情感带宽的大小为：S_PaBW(D)＝d_P-d_M，

所述正性情感带宽的变化范围为：R_PaBW＝0～(d_P-d_M)；

所述计算所述被测试者的负性情感带宽，包括如下步骤：分别计算所述负性情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述负性情感带宽的大小为：S_NaBW(D)＝d_N-d_M，

所述负性情感带宽的变化范围为：R_NaBW＝0～(d_N-d_M)；

所述计算所述被测试者的正负情感带宽，包括如下步骤：分别计算所述正负情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述正负情感带宽的大小为：S_PNaBW(D)＝d_P-d_N，

所述正负情感带宽的变化范围为：R_PNaBW＝d_N～d_P。

根据本发明的再一方面，在所述计算所述被测试者的正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽之后，还包括如下步骤：对所述被测试者的情感损伤进行判断，其中，

将所述被测试者的正性情感带宽的大小S_PaBW(D)与健康对照组的正性情感带宽的大小S_PaBW(H)进行比较，并将所述正负情感带宽的大小S_PNaBW(D)与健康对照组的正负情感带宽的大小S_PNaBW(H)进行比较；

如果同时满足以下两个条件，则判断所述被测试者的情感受损：

S_PaBW(D)＜S_PaBW(H)且S_PNaBW(D)＜S_PNaBW(H)。

本发明的情感带宽测定方法首次提出了情感带宽的概念，克服了以往人们对于外界情绪体验的主观评分方法的模糊性和不确定性，使用瞳孔直径物理指标客观地度量正性、负性情绪体验的大小和范围(正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽)，从而提供情感体验的客观标准。通过测定被测试者的情感带宽，弥补了以往缺少情感定量评价的不足，并且与正常人相比较，可以对被测试者的情感是否受损进行判别和评估。

本发明的另一个目的是提供一种情感带宽测定系统，该系统提供情感体验的客观标准，通过测定被测试者的情感带宽，弥补了以往缺少情感定量评价的不足。

为实现上述目的，本发明提供一种情感带宽测定系统，包括：图片生成装置，用于生成多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片；显示装置，所述显示装置与所述图片生成装置相连，用于将所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片分别提供给被测试者观看；眼动装置，用于分别采集所述被测试者观看所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径；瞳孔直径计算装置，所述瞳孔直径计算装置与所述眼动装置相连，用于根据所述视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径，分别计算所述被测试者观看所述正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值；情感带宽计算装置，所述情感带宽计算装置与所述瞳孔直径计算装置相连，用于根据所述正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的瞳孔直径平均值分别计算所述被测试者的正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽。

根据本发明的一方面，所述图片生成装置用于根据图片的愉悦度和唤醒度从情感图片库中分别选择符合对应预设条件的情感图片，分别设置为正性图片、中性图片和负性图片，并进行规范化处理以统一每幅图片的像素、亮度和灰度，生成所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片。

根据本发明的又一方面，所述瞳孔直径计算装置计算得到所述被测试者观看所述正性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_i=(d_i^{\mathrm{left}}+d_i^{\mathrm{right}})/2;$

$d_P={\mathrm{\Σ}}_1^m{d}_i/m,(i=\mathrm{1,2,3},...,m),$

其中，m为被测试者观看正性情感图片的视点数量，和分别为第i个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_i为第i个视点的瞳孔直径，d_P为被测试者观看正性情感图片的瞳孔直径平均值；

所述瞳孔直径计算装置计算得到所述被测试者观看所述中性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_k=(d_k^{\mathrm{left}}+d_k^{\mathrm{right}})/2;$

$d_M={\mathrm{\Σ}}_1^q{d}_k/q,(k=\mathrm{1,2,3},...,q),$

其中，q为被测试者观看中性情感图片的视点数量，和分别为第k个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_k为第k个视点的瞳孔直径，d_M为被测试者观看中性情感图片的瞳孔直径平均值；

所述瞳孔直径计算装置计算得到所述被测试者观看所述负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_j=(d_j^{\mathrm{left}}+d_j^{\mathrm{right}})/2;$

$d_N={\mathrm{\Σ}}_1^n{d}_j/n,(j=\mathrm{1,2,3},...,n),$

其中，n为被测试者观看负性情感图片的视点数量，和分别为第j个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_j为第j个视点的瞳孔直径，d_N为被测试者观看负性情感图片的瞳孔直径平均值。

根据本发明的另一方面，所述情感带宽计算装置计算所述被测试者的正性情感带宽，包括：分别计算所述正性情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述正性情感带宽的大小为：S_PaBW(D)＝d_P-d_M，

所述正性情感带宽的变化范围为：R_PaBW＝0～(d_P-d_M)；

所述情感带宽计算装置所述计算所述被测试者的负性情感带宽，包括：分别计算所述负性情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述负性情感带宽的大小为：S_NaBW(D)＝d_N-d_M，

所述负性情感带宽的变化范围为：R_NaBW＝0～(d_N-d_M)；

所述情感带宽计算装置所述计算所述被测试者的正负情感带宽，包括：分别计算所述正负情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述正负情感带宽的大小为：S_PNaBW(D)＝d_P-d_N，

所述正负情感带宽的变化范围为：R_PNaBW＝d_N～d_P。

根据本发明的再一方面，还包括：情感损伤判断装置，所述情感损伤判断装置与所述情感带宽计算装置相连，用于对所述被测试者的情感损伤进行判断，其中，

所述情感损伤判断装置将所述被测试者的正性情感带宽的大小S_PaBW(D)与健康对照组的正性情感带宽的大小S_PaBW(H)进行比较，并将所述正负情感带宽的大小S_PNaBW(D)与健康对照组的正负情感带宽的大小S_PNaBW(H)进行比较，当同时满足以下两个条件，则判断所述被测试者的情感受损：

S_PaBW(D)＜S_PaBW(H)且S_PNaBW(D)＜S_PNaBW(H)。

本发明的情感带宽测定系统首次提出了情感带宽的概念，克服了以往人们对于外界情绪体验的主观评分方法的模糊性和不确定性，使用瞳孔直径物理指标客观地度量正性、负性情绪体验的大小和范围(正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽)，从而提供情感体验的客观标准。通过测定被测试者的情感带宽，弥补了以往缺少情感定量评价的不足，并且与正常人相比较，可以对被测试者的情感是否受损进行判别和评估。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的情感带宽测定方法的流程图；

图2是情感图片选择处理的流程图；

图3是情感带宽测定的流程图；

图4是根据本发明第二实施方式的情感带宽测定方法的流程图；

图5是情感损伤判断的流程图；

图6是情感带宽测定及其情感损伤判别方法整体框图；

图7示意性地示出被测试者与正常人的情感带宽比较结果；

图8示意性地示出被测试者情感损伤判别评价结果；

图9是根据本发明第一实施方式的情感带宽测定系统的结构示意图；

图10是根据本发明第二实施方式的情感带宽测定系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

首先，本发明的情感带宽测定方法提出了情感带宽的概念。具体来说，情感带宽是指认知个体受外界刺激所诱发的情感体验的大小和范围，包括正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽。

正性情感带宽：认知个体受外界正性情绪刺激诱发的正性情感体验的大小和范围。

负性情感带宽：认知个体受外界负性情绪刺激诱发的负性情感体验的大小和范围。

正负情感带宽：认知个体最大正性情感体验与最小负性情感体验的大小和范围。

本发明可以实现对被测试者的正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽的大小与范围的测定，以及对被测试者情感损伤进行判别与评估。

图1是根据本发明第一实施方式的情感带宽测定方法。

如图1所示，本发明第一实施方式的情感带宽测定方法，包括如下步骤：

步骤S1，生成多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片，并将上述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片分别提供给被测试者观看。

具体地，如图2所示，首先执行步骤S11，情感图片任务选择。

根据图片的愉悦度和唤醒度从情感图片库中分别选择符合对应预设条件的情感图片，分别将其设置为正性图片、中性图片和负性图片。

从国际情感图片库中选取愉悦度大于8.0且唤醒度大于5.0的多幅情感图片并设置为正性图片，选取愉悦度范围在4.0-5.0且唤醒度范围在2.0-3.0的多幅情感图片并设置为中性图片，选取愉悦度范围为1.0～2.0且唤醒度大于5.0的若干幅负性图片。

例如，从国际情感图片库中选取12幅情感图片，其中包括：4幅正性图片(愉悦度>8.0，唤醒度>5.0)、4幅负性图片(4.0<愉悦度<5.0，2.0<唤醒度<3.0)、以及4幅中性图片(1.0<愉悦度<2.0，唤醒度>5.0)。

步骤S12，对情感图片进行规范化。

由于上述被选取出来的这些图片的大小、亮度和灰度均存在差异，因此，需要把这些图片进行规范化处理以统一每幅图片的像素、亮度和灰度，生成多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片，使得每幅图片的大小、亮度和灰度均相同。其中，每幅图片的大小可以为200*200像素。

其中，正性情感图片为被测试者观看后最为愉悦的图片，中性情感图片为被测试者观看后中性的图片，负性情感图片为被测试者观看后最不愉悦的图片。由于人的情感诱发需要一定的时间，使用一张图片诱发情绪会产生视觉疲劳。

步骤S13，情感图片任务生成

步骤中将多幅相同情绪类型的图片组成一个情绪图片任务。

(1)带有正性信息的视觉刺激任务：

将规范化处理后的多幅幅正性情感图片不重叠地紧密地组合在一起构成一个带有正性信息的视觉刺激任务。例如，将4幅正性情感图片按照4个象限不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有正性信息的视觉刺激任务。

将生成的正性图片视觉刺激呈现在显示器的中央，让被测试者观看8-10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息。

(2)带有中性信息的视觉刺激任务：

将规范化处理后的多幅中性图片不重叠地紧密地组合在一起构成一个不带有情绪信息的视觉刺激任务。例如，将4幅中性情感图片按照4个象限不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有中性信息的视觉刺激任务。

将生成的中性图片视觉刺激呈现在显示器的中央，让被测试者观看8-10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息。

(3)带有负性信息的视觉刺激任务：

将规范化处理后的多幅负性图片不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有负性信息的视觉刺激任务。例如，将4幅负性图片按照4个象限不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有负性信息的视觉刺激任务。

将生成的负性图片视觉刺激呈现在显示器的中央，让被测试者观看8-10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息。

在本发明的实施方式中，上述(1)-(3)中，将图片呈现在显示器(17寸彩色显示器，分辨率为1024*768)的中央(水平视角和垂直视角都为12°)。

步骤S2，分别采集被测试者观看多种正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径。

图3是情感带宽测定的流程图。

下面参考图3对步骤S3和步骤S4计算瞳孔直径平均值和情感带宽的流程进行描述。

步骤S3，根据视点数量和每个视点的左瞳孔直径、右瞳孔直径，分别计算被测试者观看正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值。

(1)被测试者观看正性情感图片的瞳孔直径平均值

具体地，计算得到被测试者观看正性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值d_P为：

$d_i=(d_i^{\mathrm{left}}+d_i^{\mathrm{right}})/2;$

$d_P={\mathrm{\&Sigma;}}_1^m{d}_i/m,(i=\mathrm{1,2,3},...,m),\left(1\right)$

其中，m为被测试者观看正性情感图片的视点数量，和分别为第i个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_i为第i个视点的瞳孔直径，d_P为被测试者观看正性情感图片的瞳孔直径平均值。

(2)被测试者观看中性情感图片的瞳孔直径平均值

具体地，计算得到被测试者观看中性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值d_M为：

$d_k=(d_k^{\mathrm{left}}+d_k^{\mathrm{right}})/2;$

$d_M={\mathrm{\&Sigma;}}_1^q{d}_k/q,(k=\mathrm{1,2,3},...,q),\left(2\right)$

其中，q为被测试者观看中性情感图片的视点数量，和分别为第k个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_k为第k个视点的瞳孔直径，d_M为被测试者观看中性情感图片的瞳孔直径平均值。

(3)被测试者观看负性情感图片的瞳孔直径平均值

具体地，计算得到被测试者观看负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值d_N为：

$d_j=(d_j^{\mathrm{left}}+d_j^{\mathrm{right}})/2;$

$d_N={\mathrm{\&Sigma;}}_1^n{d}_j/n,(j=\mathrm{1,2,3},...,n),\left(3\right)$

其中，n为被测试者观看负性情感图片的视点数量，和分别为第j个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_j为第j个视点的瞳孔直径，d_N为被测试者观看负性情感图片的瞳孔直径平均值。

步骤S4，根据正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片和瞳孔直径平均值分别计算被测试者的正性情感带宽(正性-中性)、负性情感带宽(负性-中性)和正负情感带宽(正性-负性)。

(1)正性情感带宽(Positive affective bandwidth)

具体地，根据被测试者观看正性情感图片的瞳孔直径平均值d_P和观看中性情感图片的瞳孔直径平均值d_M，计算被测试者的正性情感带宽，包括如下步骤：分别计算正性情感带宽的大小S_PaBW(D)和变化范围R_PaBW。

S_PaBW(D)＝d_P-d_M；

R_PaBW＝0～(d_P-d_M)，   （4）

从式(4)中可以看出，正性情感带宽的大小S_PaBW(D)是被测试者观看最愉悦图片时的瞳孔直径d_P与观看中性图片时瞳孔直径d_M的差值，正性情感带宽PaBW的变化范围(R_PaBW)是0到d_P-d_M。

分别对测试组以及健康对照组进行计算，得到被测试者的正性情感带宽的大小S_PaBW(D)，以及健康对照组的正性情感带宽的大小S_PaBW(H)。

(2)负性情感带宽(Nagetive affective bandwidth)

具体地，根据被测试者观看中性情感图片的瞳孔直径平均值d_M和被测试者观看负性情感图片的瞳孔直径平均值d_N，计算被测试者的负性情感带宽，包括如下步骤：分别计算负性情感带宽的大小S_NaBW(D)和变化范围R_NaBW。

S_NaBW(D)＝d_N-d_M；

R_NaBW＝0～(d_N-d_M)，    (5)

从式(5)中可以看出负性情感带宽NaBW的大小S_NaBW(D)是被测试者观看最不愉悦图片时的瞳孔直径d_N与观看中性图片时瞳孔直径的差值，负性情感带宽NaBW的变化范围R_NaBW是0到d_N-d_M。

分别对测试组以及健康对照组进行计算，得到被测试者的负性情感带宽的大小S_NaBW(D)，以及健康对照组的负性情感带宽的大小S_NaBW(H)。

(3)正负情感带宽(Positive-Negative affective bandwidth)

具体地，根据被测试者观看正性情感图片的瞳孔直径平均值d_P和观看负性情感图片的瞳孔直径平均值d_N，计算被测试者的正负情感带宽，包括如下步骤：分别计算正负情感带宽的大小S_PNaBW(D)和变化范围R_PNaBW。

S_PNaBW(D)＝d_P-d_N；

R_PNaBW＝d_N～d_P，  (6)

从式(6)中可以看出，正负情感带宽的大小S_PNaBW(D)是被测试者观看与观看正性图片时瞳孔直径d_P与观看最不愉悦图片时的瞳孔直径d_N的差值，正负情感带宽PNaBW的变化范围R_PNaBW是d_N到d_P。

分别对测试组以及健康对照组进行计算，得到被测试者的正负性情感带宽的大小S_PNaBW(D)，以及健康对照组的正负情感带宽的大小S_PNaBW(H)。

图4显示了根据本发明第二实施方式的情感带宽测定方法的流程图。

图4中与图1中相同的步骤均采用相同的附图标记表示，对于不涉及本发明改进点的已有步骤，将简单介绍或者不介绍，而重点介绍相对于现有技术作出改进的步骤。

如图4所示，在步骤S4之后，还包括如下步骤：

步骤S5，对被测试者的情感损伤进行判断。

具体地，将被测试者的正性情感带宽的大小S_PaBW(D)与健康对照组的正性情感带宽的大小S_PaBW(H)进行比较，并将正负情感带宽的大小S_PNaBW(D)与健康对照组的正负情感带宽的大小S_PNaBW(H)进行比较。

图5是情感损伤判断的流程图。

步骤S51，判断被测试者的正性情感带宽S_PaBW(D)是否小于健康对照组的正性情感带宽S_PaBW(H)，如果是，则执行步骤S52，否则执行步骤S53。

步骤S52，判断被测试者的正负情感带宽S_PNaBW(D)是否小于健康对照组的正负情感带宽S_PNaBW(H)，如果是，则执行步骤S54，否则执行步骤S53。

步骤S53，被测试者情感正常。

步骤S54，被测试者情感受损。

即，如果被测试者的正性情感带宽S_PaBW(D)小于健康对照组的正性情感带宽S_PaBW(H)，而且其正负情感带宽S_PNaBW(D)小于健康对照组的正负情感带宽S_PNaBW(H)，则说明被测试者的情感受损。

S_PaBW(D)＜S_PaBW(H)且S_PNaBW(D)＜S_PNaBW(H)，(7)

图6是情感带宽测定及其情感损伤判别方法整体框图。

如图6所示，本发明提供的情感带宽测定方法先后经过：情感图片任务设计、情感带宽测定和情感损伤判别三个过程，实现对测试者情感带宽的测定和测试者情感是否出现情感损伤的判断。

图7为本发明实施数据提供的使用贝克量表和抑郁自评量表确定为情感损伤的36名被测试者和正常人的情感带宽的大小和变化范围的比较。该结果表明，被测试者正性情感带宽和正负情感带宽都小于正常人，说明被测试者的正性情感体验缺失，导致其情绪低落、愉快感缺失。

图8是本发明实施数据提供的使用贝克量表和抑郁自评量表确定为情感损伤的36名被测试者的情感损伤评定的结果。使用本发明对于36名使用心理量表被评定为情感受损的人进行基于情感带宽的情感损伤判别与评估，情感损伤的29人(占80.6％)，情感未损伤的7人(占19.4％)。

根据本发明实施方式的情感带宽测定方法，首次提出了情感带宽的概念，克服了以往人们对于外界情绪体验的主观评分方法的模糊性和不确定性，使用瞳孔直径物理指标客观地度量正性、负性情绪体验的大小和范围(正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽)，从而提供情感体验的客观标准。通过测定被测试者的情感带宽，弥补了以往缺少情感定量评价的不足，并且与正常人相比较，可以对被测试者的情感是否受损进行判别和评估。

图9为本发明第一实施方式的情感带宽测定系统的结构示意图。

如图9所示，本发明第一实施方式提供的情感带宽测定系统，包括：图片生成装置1、显示装置2、眼动装置3、瞳孔直径计算装置4和情感带宽计算装置5。

具体地，图片生成装置1用于生成多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片。其中，图片生成装置1根据图片的愉悦度和唤醒度从情感图片库中分别选择符合对应预设条件的情感图片，分别将其设置为正性图片、中性图片和负性图片。

从国际情感图片库中选取愉悦度大于8.0且唤醒度大于5.0的多幅情感图片并设置为正性图片，选取愉悦度范围在4.0-5.0且唤醒度范围在2.0-3.0的多幅情感图片并设置为中性图片，选取愉悦度范围为1.0～2.0且唤醒度大于5.0的若干幅负性图片。

例如，从国际情感图片库中选取12幅情感图片，其中包括：4幅正性图片(愉悦度>8.0，唤醒度>5.0)、4幅负性图片(4.0<愉悦度<5.0，2.0<唤醒度<3.0)、以及4幅中性图片(1.0<愉悦度<2.0，唤醒度>5.0)。

由于上述被选取出来的这些图片的大小、亮度和灰度均存在差异，因此，图片生成装置1需要把这些图片进行规范化处理以统一每幅图片的像素、亮度和灰度，生成多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片，使得每幅图片的大小、亮度和灰度均相同。其中，每幅图片的大小可以为200*200像素。

其中，正性情感图片为被测试者观看后最为愉悦的图片，中性情感图片为被测试者观看后中性的图片，负性情感图片为被测试者观看后最不愉悦的图片。由于人的情感诱发需要一定的时间，使用一张图片诱发情绪会产生视觉疲劳。

显示装置2与图片生成装置1相连，用于将多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片分别提供给被测试者观看。

(1)带有正性信息的视觉刺激任务：

将规范化处理后的多幅幅正性情感图片不重叠地紧密地组合在一起构成一个带有正性信息的视觉刺激任务。例如，将4幅正性情感图片按照4个象限不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有正性信息的视觉刺激任务。

将生成的正性图片视觉刺激呈现在显示装置2的中央，让被测试者观看8-10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息。

(2)带有中性信息的视觉刺激任务：

将规范化处理后的多幅中性图片不重叠地紧密地组合在一起构成一个不带有情绪信息的视觉刺激任务。例如，将4幅中性情感图片按照4个象限不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有中性信息的视觉刺激任务。

将生成的中性图片视觉刺激呈现在显示装置2的中央，让被测试者观看8-10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息。

(3)带有负性信息的视觉刺激任务：

将规范化处理后的多幅负性图片不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有负性信息的视觉刺激任务。例如，将4幅负性图片按照4个象限不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有负性信息的视觉刺激任务。

将生成的负性图片视觉刺激呈现在显示装置2的中央，让被测试者观看8-10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息。

在本发明的实施方式中，上述(1)-(3)中，将图片呈现在显示装置2(17寸彩色显示器，分辨率为1024*768)的中央(水平视角和垂直视角都为12°)

眼动装置3用于分别采集被测试者观看多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径。

瞳孔直径计算装置4与眼动装置3相连，用于根据视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径，分别计算被测试者观看正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值。

具体地，瞳孔直径计算装置计算得到被测试者观看正性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_i=(d_i^{\mathrm{left}}+d_i^{\mathrm{right}})/2;$

$d_P={\mathrm{\&Sigma;}}_1^m{d}_i/m,(i=\mathrm{1,2,3},...,m),\left(1\right)$

其中，m为被测试者观看正性情感图片的视点数量，和分别为第i个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_i为第i个视点的瞳孔直径，d_P为被测试者观看正性情感图片的瞳孔直径平均值；

瞳孔直径计算装置计算得到被测试者观看中性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_k=(d_k^{\mathrm{left}}+d_k^{\mathrm{right}})/2;$

$d_M={\mathrm{\&Sigma;}}_1^q{d}_k/q,(k=\mathrm{1,2,3},...,q),\left(2\right)$

其中，q为被测试者观看中性情感图片的视点数量，和分别为第k个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_k为第k个视点的瞳孔直径，d_M为被测试者观看中性情感图片的瞳孔直径平均值；

瞳孔直径计算装置计算得到被测试者观看负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_j=(d_j^{\mathrm{left}}+d_j^{\mathrm{right}})/2;$

$d_N={\mathrm{\&Sigma;}}_1^n{d}_j/n,(j=\mathrm{1,2,3},...,n),\left(3\right)$

其中，n为被测试者观看负性情感图片的视点数量，和分别为第j个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_j为第j个视点的瞳孔直径，d_N为被测试者观看负性情感图片的瞳孔直径平均值。

情感带宽计算装置5与瞳孔直径计算装置4相连，用于根据正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的瞳孔直径平均值分别计算被测试者的正性情感带宽(正性-中性)、负性情感带宽(负性-中性)和正负情感带宽(正性-负性)。

(1)正性情感带宽(Positive affective bandwidth)

具体地，情感带宽计算装置5根据被测试者观看正性情感图片的瞳孔直径平均值d_P和观看中性情感图片的瞳孔直径平均值d_M，计算被测试者的正性情感带宽，包括如下步骤：分别计算正性情感带宽的大小S_PaBW(D)和变化范围R_PaBW。

S_PaBW(D)＝d_P-d_M；

R_PaBW＝0～(d_P-d_M)，  (4)

从式(4)中可以看出，正性情感带宽的大小S_PaBW(D)是被测试者观看最愉悦图片时的瞳孔直径d_P与观看中性图片时瞳孔直径d_M的差值，正性情感带宽PaBW的变化范围(R_PaBW)是0到d_P-d_M。

分别对测试组以及健康对照组进行计算，得到被测试者的正性情感带宽的大小S_PaBW(D)，以及健康对照组的正性情感带宽的大小S_PaBW(H)。

(2)负性情感带宽(Nagetive affective bandwidth)

具体地，情感带宽计算装置5根据被测试者观看中性情感图片的瞳孔直径平均值d_M和被测试者观看负性情感图片的瞳孔直径平均值d_N，计算被测试者的负性情感带宽，包括如下步骤：分别计算负性情感带宽的大小S_NaBW(D)和变化范围R_NaBW。

S_NaBW(D)＝d_N-d_M；

R_NaBW＝0～(d_N-d_M)，   (5)

从式(5)中可以看出负性情感带宽NaBW的大小S_NaBW(D)是被测试者观看最不愉悦图片时的瞳孔直径d_N与观看中性图片时瞳孔直径d_M的差值，负性情感带宽NaBW的变化范围R_NaBW是0到d_N-d_M。

分别对测试组以及健康对照组进行计算，得到被测试者的负性情感带宽的大小S_NaBW(D)，以及健康对照组的负性情感带宽的大小S_NaBW(H)。

(3)正负情感带宽(Positive-Negative affective bandwidth)

具体地，情感带宽计算装置5根据被测试者观看正性情感图片的瞳孔直径平均值d_P和观看负性情感图片的瞳孔直径平均值d_N，计算被测试者的正负情感带宽，包括如下步骤：分别计算正负情感带宽的大小S_PNaBW(D)和变化范围R_PNaBW。

S_PNaBW(D)＝d_P-d_N；

R_PNaBW＝d_N～d_P，  (6)

从式(6)中可以看出，正负情感带宽的大小S_PNaBW(D)是被测试者观看与观看正性图片时瞳孔直径d_P与观看最不愉悦图片时的瞳孔直径d_N的差值，正负情感带宽PNaBW的变化范围R_PNaBW是d_N到d_P。

分别对测试组以及健康对照组进行计算，得到被测试者的正负性情感带宽的大小S_PNaBW(D)，以及健康对照组的正负情感带宽的大小S_PNaBW(H)。

图10显示了根据本发明第二实施方式的情感带宽测定系统的流程图。

图10中与图9中相同的部件均采用相同的附图标记表示，对于不涉及本发明改进点的已有部件，将简单介绍或者不介绍，而重点介绍相对于现有技术作出改进的组成部件。

如图10所示，本发明第二实施方式的情感带宽测定系统，还包括：情感损伤判断装置6，情感损伤判断装置6与情感带宽计算装置5相连，用于对被测试者的情感损伤进行判断，其中，情感损伤判断装置将被测试者的正性情感带宽的大小S_PaBW(D)与健康对照组的正性情感带宽的大小S_PaBW(H)进行比较，并将正负情感带宽的大小S_PNaBW(D)与健康对照组的正负情感带宽的大小S_PNaBW(H)进行比较。

当同时满足以下两个条件，则判断被测试者的情感受损：

S_PaBW(D)＜S_PaBW(H)且S_PNaBW(D)＜S_PNaBW(H)，(7)

根据本发明实施方式的情感带宽测定系统，首次提出了情感带宽的概念，克服了以往人们对于外界情绪体验的主观评分方法的模糊性和不确定性，使用瞳孔直径物理指标客观地度量正性、负性情绪体验的大小和范围(正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽)，从而提供情感体验的客观标准。通过测定被测试者的情感带宽，弥补了以往缺少情感定量评价的不足，并且与正常人相比较，可以对被测试者的情感是否受损进行判别和评估。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种情感带宽测定方法，包括如下步骤：

生成多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片，并将所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片分别提供给被测试者观看；

分别采集所述被测试者观看所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径；

根据所述视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径，分别计算所述被测试者观看所述正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值；

根据所述正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的瞳孔直径平均值分别计算所述被测试者的正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽。

2.根据权利要求1所述的情感带宽测定方法，其中，所述生成多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片，包括如下步骤：

根据图片的愉悦度和唤醒度从情感图片库中分别选择符合对应预设条件的情感图片，分别设置为正性图片、中性图片和负性图片；

对所述正性图片、中性图片和负性图片进行规范化处理以统一每幅图片的像素、亮度和灰度，生成所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片。

3.根据权利要求1所述的情感带宽测定方法，其中，

计算得到所述被测试者观看所述正性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_i=(d_i^{\mathrm{left}}+d_i^{\mathrm{right}})/2;$

$d_P={\mathrm{\&Sigma;}}_1^m{d}_i/m,(i=\mathrm{1,2,3},...,m),$

其中，m为被测试者观看正性情感图片的视点数量，和分别为第i个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_i为第i个视点的瞳孔直径，d_P为被测试者观看正性情感图片的瞳孔直径平均值；

计算得到所述被测试者观看所述中性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_k=(d_k^{\mathrm{left}}+d_k^{\mathrm{right}})/2;$

$d_M={\mathrm{\&Sigma;}}_1^q{d}_k/q,(k=\mathrm{1,2,3},...,q),$

其中，q为被测试者观看中性情感图片的视点数量，和分别为第k个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_k为第k个视点的瞳孔直径，d_M为被测试者观看中性情感图片的瞳孔直径平均值；

计算得到所述被测试者观看所述负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_j=(d_j^{\mathrm{left}}+d_j^{\mathrm{right}})/2;$

$d_N={\mathrm{\&Sigma;}}_1^n{d}_j/n,(j=\mathrm{1,2,3},...,n),$

其中，n为被测试者观看负性情感图片的视点数量，和分别为第j个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_j为第j个视点的瞳孔直径，d_N为被测试者观看负性情感图片的瞳孔直径平均值。

4.根据权利要求3所述的情感带宽测定方法，其中，

所述计算所述被测试者的正性情感带宽，包括如下步骤：分别计算所述正性情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述正性情感带宽的大小为：S_PaBW(D)＝d_P-d_M，

所述正性情感带宽的变化范围为：R_PaBW＝0～(d_P-d_M)；

所述计算所述被测试者的负性情感带宽，包括如下步骤：分别计算所述负性情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述负性情感带宽的大小为：S_NaBW(D)＝d_P-d_M，

所述负性情感带宽的变化范围为：R_NaBW＝0～(d_N-d_M)；

所述计算所述被测试者的正负情感带宽，包括如下步骤：分别计算所述正负情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述正负情感带宽的大小为：S_PNaBW(D)＝d_P-d_N，

所述正负情感带宽的变化范围为：R_PNaBW＝d_N～d_P。

5.根据权利要求1-4任一项所述的情感带宽测定方法，其中，在所述计算所述被测试者的正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽之后，还包括如下步骤：对所述被测试者的情感损伤进行判断，其中，

将所述被测试者的正性情感带宽的大小S_PaBW(D)与健康对照组的正性情感带宽的大小S_PaBW(H)进行比较，并将所述正负情感带宽的大小S_PNaBW(D)与健康对照组的正负情感带宽的大小S_PNaBW(H)进行比较；

如果同时满足以下两个条件，则判断所述被测试者的情感受损：

S_PaBW(D)＜S_PaBW(H)且S_PNaBW(D)＜S_PNaBW(H)。

6.一种情感带宽测定系统，包括：

图片生成装置，用于生成多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片；

显示装置，所述显示装置与所述图片生成装置相连，用于将所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片分别提供给被测试者观看；

眼动装置，用于分别采集所述被测试者观看所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径；

瞳孔直径计算装置，所述瞳孔直径计算装置与所述眼动装置相连，用于根据所述视点数量和每个视点的左瞳孔直径和右瞳孔直径，分别计算所述被测试者观看所述正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值；

情感带宽计算装置，所述情感带宽计算装置与所述瞳孔直径计算装置相连，用于根据所述正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片的瞳孔直径平均值分别计算所述被测试者的正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽。

7.根据权利要求6所述的情感带宽测定系统，其中，所述图片生成装置用于根据图片的愉悦度和唤醒度从情感图片库中分别选择符合对应预设条件的情感图片，分别设置为正性图片、中性图片和负性图片，并进行规范化处理以统一每幅图片的像素、亮度和灰度，生成所述多幅正性情感图片、中性情感图片和负性情感图片。

8.如权利要求6所述的情感带宽测定系统，其中，所述瞳孔直径计算装置计算得到所述被测试者观看所述正性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_i=(d_i^{\mathrm{left}}+d_i^{\mathrm{right}})/2;$

$d_P={\mathrm{\&Sigma;}}_1^m{d}_i/m,(i=\mathrm{1,2,3},...,m),$

其中，m为被测试者观看正性情感图片的视点数量，和分别为第i个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_i为第i个视点的瞳孔直径，d_P为被测试者观看正性情感图片的瞳孔直径平均值；

所述瞳孔直径计算装置计算得到所述被测试者观看所述中性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_k=(d_k^{\mathrm{left}}+d_k^{\mathrm{right}})/2;$

$d_M={\mathrm{\&Sigma;}}_1^q{d}_k/q,(k=\mathrm{1,2,3},...,q),$

其中，q为被测试者观看中性情感图片的视点数量，和分别为第k个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_k为第k个视点的瞳孔直径，d_M为被测试者观看中性情感图片的瞳孔直径平均值；

所述瞳孔直径计算装置计算得到所述被测试者观看所述负性情感图片的每个视点的瞳孔直径和瞳孔直径平均值为：

$d_j=(d_j^{\mathrm{left}}+d_j^{\mathrm{right}})/2;$

$d_N={\mathrm{\&Sigma;}}_1^n{d}_j/n,(j=\mathrm{1,2,3},...,n),$

其中，n为被测试者观看负性情感图片的视点数量，和分别为第j个注视点的左眼瞳孔直径和右眼瞳孔直径，d_j为第j个视点的瞳孔直径，d_N为被测试者观看负性情感图片的瞳孔直径平均值。

9.根据权利要求8所述的情感带宽测定系统，其中，所述情感带宽计算装置计算所述被测试者的正性情感带宽，包括：分别计算所述正性情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述正性情感带宽的大小为：S_PaBW(D)＝d_P-d_M，

所述正性情感带宽的变化范围为：R_PaBW＝0～(d_P-d_M)；

所述情感带宽计算装置所述计算所述被测试者的负性情感带宽，包括：分别计算所述负性情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述负性情感带宽的大小为：S_NaBW(D)＝d_N-d_M，

所述负性情感带宽的变化范围为：R_NaBW＝0～(d_N-d_M)；

所述情感带宽计算装置所述计算所述被测试者的正负情感带宽，包括：分别计算所述正负情感带宽的大小和变化范围，

其中，所述正负情感带宽的大小为：S_PNaBW(D)＝d_P-d_N，

所述正负情感带宽的变化范围为：R_PNaBW＝d_N～d_P。

10.根据权利要求6-9任一项所述的情感带宽测定系统，其中，还包括：情感损伤判断装置，所述情感损伤判断装置与所述情感带宽计算装置相连，用于对所述被测试者的情感损伤进行判断，其中，

所述情感损伤判断装置将所述被测试者的正性情感带宽的大小S_PaBW与健康对照组的正性情感带宽的大小S_PaBW(H)进行比较，并将所述正负情感带宽的大小S_PNaBW(D)与健康对照组的正负情感带宽的大小S_PNaBW(H)进行比较，当同时满足以下两个条件，则判断所述被测试者的情感受损：

S_PaBW(D)＜S_PaBW(H)且S_PNaBW(D)＜S_PNaBW(H)。