CN106560158A - 一种基于脑电的冥想禅修反馈训练方法和装置 - Google Patents

一种基于脑电的冥想禅修反馈训练方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于信号处理领域，提供一种基于脑电的冥想禅修反馈训练方法和装置，所述方法包括：通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取所述冥想禅修者的冥想状态模型；以所述冥想禅修者发出的脑电波作为所述冥想状态模型的输入，输出所述冥想禅修者的状态；根据所述输出的状态，将指导意见反馈给所述冥想禅修者。本发明提供的技术方案可以对冥想禅修者的状态进行准确分析，从而对冥想禅修者的训练针对性地提出指导意见和手段。

Description

一种基于脑电的冥想禅修反馈训练方法和装置
技术领域
本发明属于信号处理领域，尤其涉及一种基于脑电的冥想禅修反馈训练方法和装置。
背景技术
现代生活节奏加快，人们的压力也容易增大，长期保持高压力状态对人的精神、情绪与健康状态均有一定的不利影响。冥想禅修可以让人释放压力，调节情绪，凝思修炼对人的认知、行为、身体、情感和大脑灵活性均有有益的影响。为了了解冥想禅修者的状态(例如，是否真的进入冥想禅修状态或者多大程度上进入了冥想禅修状态)，从而对他/她进行必要的指导，一种常用的方式是对冥想禅修者在冥想禅修时的脑电波进行分析。
然而，凝思修炼过程发生在人的意识状态内，旁人无法像对待一般体育锻炼一样可以直观地进行干涉纠正，只能纯粹地靠冥想禅修者的自我摸索，在凝思修炼初入门槛的时候也难以轻松进入理想的凝思修炼状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于脑电的冥想禅修反馈训练方法和装置，以通过对冥想禅修者的状态进行准确分析，从而针对性地提出指导。
本发明第一方面提供一种基于脑电的冥想禅修反馈训练方法，所述方法包括：
通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取所述冥想禅修者的冥想状态模型；
以所述冥想禅修者发出的脑电波作为所述冥想状态模型的输入，输出所述冥想禅修者的状态；
根据所述输出的状态，将指导意见反馈给所述冥想禅修者。
本发明第二方面提供一种基于脑电的冥想禅修反馈训练装置，所述装置包括：
模型获取模块，用于通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取所述冥想禅修者的冥想状态模型；
状态输出模块，用于以所述冥想禅修者发出的脑电波作为所述冥想状态模型的输入，输出所述冥想禅修者的状态；
反馈模块，用于根据所述状态输出模块输出的状态，将指导意见反馈给所述冥想禅修者。
从上述本发明技术方案可知，由于能够通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取冥想禅修者的冥想状态模型，并通过该模型输出冥想禅修者的状态，将指导意见反馈给冥想禅修者，因此，与现有的不能直观地对冥想禅修者进行干涉纠正，只能纯粹地靠冥想禅修者的自我摸索相比，本发明提供的技术方案可以对冥想禅修者的状态进行准确分析，从而对冥想禅修者的训练针对性地提出指导意见和手段。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例二提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的结构示意图；
图3是本发明实施例三提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的结构示意图；
图5-a是本发明实施例五提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的结构示意图；
图5-b是本发明实施例六提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的结构示意图；
图5-c是本发明实施例七提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的结构示意图；
图6-a是本发明实施例八提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的结构示意图；
图6-b是本发明实施例九提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的结构示意图；
图6-c是本发明实施例十提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种基于脑电的冥想禅修反馈训练方法和装置，所述方法包括：通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取所述冥想禅修者的冥想状态模型；以所述冥想禅修者发出的脑电波作为所述冥想状态模型的输入，输出所述冥想禅修者的状态；根据所述输出的状态，将指导意见反馈给所述冥想禅修者。本发明实施例还提供相应的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置。以下分别进行详细说明。
请参阅附图1，是本发明实施例一提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练方法的实现流程示意图，主要包括以下步骤S101至步骤S103，详细说明如下：
S101，通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取冥想禅修者的冥想状态模型。
脑电波是人大脑在进行活动时神经电流的外在表现，人在特定的思维活动与情感状态时脑细胞与神经的活动强度与活动模式与表现在外部的脑电波信号有明显差别，通过(EEG，Electro Encephalography)脑电记录这种无损伤的脑电波检测手段可以对人的脑电信号进行记录，提取和分析。
作为本发明一个实施例，通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取冥想禅修者的冥想状态模型可以通过如下步骤S1011和S1012实现：
S1011，对冥想禅修者发出的脑电波进行特征实时提取。
在本发明实施例中，对冥想禅修者发出的脑电波进行特征实时提取可分为以下“三步走”，即，对脑电波实时获取、对脑电波进行预处理或初步处理以及最后对脑电波进行特征的提取。其中，对脑电波实时获取可通过使用穿戴设备(具体物理形态可以是网状、帽状、带状或其它适合佩戴固定在头部的形状)等硬件设备，获取人的脑电波，且脑电波可以是单通道信号，也可以是多通道信号；对脑电波进行预处理，主要目的是除去脑电波中的杂波与干扰，以获得相对稳定与清晰纯净的信号，具体技术手段包括时间叠加(用于去除随机干扰)、主成分分析(用于放大主要脑电波信号，过滤干扰)、低通/高通/带通滤波(用于放大某一单独频段脑波信号，滤去无关部分)和工频(50/60Hz)陷波(去除较强的工频信号干扰)等等；对脑电波进行特征的提取，其主要技术手段包括傅里叶变换(用于脑波能量分析)、小波变换(目的与傅里叶变换相似，区别在于精度更高但计算耗时长)、希尔伯特变换(用于获取信号变化特征)、CSP空间滤波(用于放大不同信号区间的差异，方便分类细微差别)、主成分分析(用于提取多导信号中的主要部分，简化计算量)和独立成分分析(类似于主成分分析，区别在于精度高、计算量大)等等。
S1012，以步骤S1011实时提取的特征作为输入，通过与有经验冥想禅修者的冥想状态模型进行模式匹配，建立冥想禅修者的冥想状态模型。
在本发明实施例中，有经验冥想禅修者的冥想状态模型可以实现建立，然后，通过对冥想禅修者的脑电波特征采取神经网络分析、支持向量机分析、线性回归和逻辑回归等有监督的机器学习过程，以实时提取的冥想禅修者的脑电波特征作为输入，通过与事先建立的有经验冥想禅修者的冥想状态模型进行模式匹配，从而建立该冥想禅修者的冥想状态模型。
作为本发明另一实施例，通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取冥想禅修者的冥想状态模型也可以通过如下步骤S’1011和S’1012实现：
S’1011，对冥想禅修者发出的脑电波进行特征实时提取。
步骤S’1011的实现过程与前述实施例的步骤S1011的实现过程一样，可参阅前述实施例的描述，此处不做赘述。
S’1012，根据经步骤S’1011实时提取的特征，按照相似聚类和/或相似相关度判定法则建立冥想禅修者的冥想状态模型。
相似聚类、相似相关度判定法则等属于无监督的机器学习过程，即事先不进行规定与分类，这类算法将基于脑电波状态进行自动判断，当系统中足够多数量脑电波信号特征时，能够根据相似规则提取出重合度高的脑电波模式，加速脑电波识别，从而建立冥想禅修者的冥想状态模型。
S102，以冥想禅修者发出的脑电波作为冥想状态模型的输入，输出冥想禅修者的状态。
如前所述，特定的脑电波即具有一定特征的脑电波是与冥想状态模型对应的，因此，当以冥想禅修者发出的脑电波作为冥想状态模型的输入时，可以输出冥想禅修者的状态。
S103，根据所输出的冥想禅修者的状态，将指导意见反馈给冥想禅修者。
根据所输出的冥想禅修者的状态，将指导意见反馈给冥想禅修者主要是指根据所述输出的状态，通过以特定频率的振动或声音将所述指导意见反馈给所述冥想禅修者，具体地，当对冥想禅修的过程是正反馈时适当加强，当出现负反馈时，及时修正引导手段与状态，达到及时与适时调节的效果，促进修炼者对冥想禅修过程思维状态与技巧的掌握。
从上述附图1示例的基于脑电的冥想禅修反馈训练方法可知，由于能够通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取冥想禅修者的冥想状态模型，并通过该模型输出冥想禅修者的状态，将指导意见反馈给冥想禅修者，因此，与现有的不能直观地对冥想禅修者进行干涉纠正，只能纯粹地靠冥想禅修者的自我摸索相比，本发明提供的技术方案可以对冥想禅修者的状态进行准确分析，从而对冥想禅修者的训练针对性地提出指导意见和手段。
上述实施例还包括：结合冥想禅修者的历史冥想禅修状态数据，进行后台的大数据分析，包括对冥想禅修者的压力水平评价、情绪管理和冥想态下的心理修复效果评价等，增进冥想禅修者的心理健康。
请参阅附图2，是本发明实施例二提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的结构示意图。为了便于说明，附图2仅示出了与本发明实施例相关的部分。附图2示例的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置主要包括模型获取模块201、状态输出模块202和反馈模块203，详细说明如下：
模型获取模块201，用于通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取冥想禅修者的冥想状态模型；
状态输出模块202，用于以冥想禅修者发出的脑电波作为模型获取模块201获取的冥想状态模型的输入，输出冥想禅修者的状态；
反馈模块203，用于根据状态输出模块输出的状态，将指导意见反馈给冥想禅修者。
需要说明的是，以上附图2示例的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的实施方式中，各功能模块的划分仅是举例说明，实际应用中可以根据需要，例如相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑，而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将所述基于脑电的冥想禅修反馈训练装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。而且，实际应用中，本实施例中的相应的功能模块可以是由相应的硬件实现，也可以由相应的硬件执行相应的软件完成，例如，前述的模型获取模块，可以是具有执行前述通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取冥想禅修者的冥想状态模型的硬件，例如模型获取器，也可以是能够执行相应计算机程序从而完成前述功能的一般处理器或者其他硬件设备；再如前述的状态输出模块，可以是以冥想禅修者发出的脑电波作为冥想状态模型的输入，输出冥想禅修者的状态的硬件，例如状态输出器，也可以是能够执行相应计算机程序从而完成前述功能的一般处理器或者其他硬件设备(本说明书提供的各个实施例都可应用上述描述原则)。
附图2示例的模型获取模块201可以包括特征提取单元301和第一模型建立单元302，如附图3所示本发明实施例三提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置，其中：
特征提取单元301，用于对冥想禅修者发出的脑电波进行特征实时提取；
第一模型建立单元302，用于以特征提取单元301实时提取的特征作为输入，通过与有经验冥想禅修者的冥想状态模型进行模式匹配，建立冥想禅修者的冥想状态模型。
附图2示例的模型获取模块201可以包括特征提取单元301和第二模型建立单元401，如附图4所示本发明实施例四提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置，其中：
特征提取单元301，用于对冥想禅修者发出的脑电波进行特征实时提取；
第二模型建立单元401，用于根据特征提取单元301实时提取的特征，按照相似聚类和/或相似相关度判定法则建立冥想禅修者的冥想状态模型。
上述附图2至附图4任一示例的反馈模块203可以包括指导意见反馈单元501，如附图5-a至附图5-c任一示例的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置。指导意见反馈单元501用于根据状态输出模块202输出的状态，通过以特定频率的振动或声音将指导意见反馈给冥想禅修者。
上述附图2至附图4任一示例的装置还可以包括分析模块601，如附图6-a至附图6-c任一示例的基于脑电的冥想禅修反馈训练装置。分析模块601用于结合冥想禅修者的历史冥想禅修状态数据，进行后台的大数据分析。
需要说明的是，上述装置各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明方法实施例相同，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的基于脑电的冥想禅修反馈训练方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于脑电的冥想禅修反馈训练方法，其特征在于，所述方法包括：
通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取所述冥想禅修者的冥想状态模型；
以所述冥想禅修者发出的脑电波作为所述冥想状态模型的输入，输出所述冥想禅修者的状态；
根据所述输出的状态，将指导意见反馈给所述冥想禅修者。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对冥想禅修者发出的脑波进行分析，实时获取所述冥想禅修者的冥想状态模型包括：
对所述冥想禅修者发出的脑电波进行特征实时提取；
以所述实时提取的特征作为输入，通过与有经验冥想禅修者的冥想状态模型进行模式匹配，建立所述冥想禅修者的冥想状态模型。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对冥想禅修者发出的脑波进行分析，实时获取所述冥想禅修者的冥想状态模型包括：
对所述冥想禅修者发出的脑电波进行特征实时提取；
根据所述实时提取的特征，按照相似聚类和/或相似相关度判定法则建立所述冥想禅修者的冥想状态模型。
4.如权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述输出的状态，将指导意见反馈给所述冥想禅修者包括：
根据所述输出的状态，通过以特定频率的振动或声音将所述指导意见反馈给所述冥想禅修者。
5.如权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
结合所述冥想禅修者的历史冥想禅修状态数据，进行后台的大数据分析。
6.一种基于脑电的冥想禅修反馈训练装置，其特征在于，所述装置包括：
模型获取模块，用于通过对冥想禅修者发出的脑电波进行分析，实时获取所述冥想禅修者的冥想状态模型；
状态输出模块，用于以所述冥想禅修者发出的脑电波作为所述冥想状态模型的输入，输出所述冥想禅修者的状态；
反馈模块，用于根据所述状态输出模块输出的状态，将指导意见反馈给所述冥想禅修者。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模型获取模块包括：
特征提取单元，用于对所述冥想禅修者发出的脑电波进行特征实时提取；
第一模型建立单元，用于以所述实时提取的特征作为输入，通过与有经验冥想禅修者的冥想状态模型进行模式匹配，建立所述冥想禅修者的冥想状态模型。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模型获取模块包括：
特征提取单元，用于对所述冥想禅修者发出的脑电波进行特征实时提取；
第二模型建立单元，用于根据所述实时提取的特征，按照相似聚类和/或相似相关度判定法则建立所述冥想禅修者的冥想状态模型。
9.如权利要求6至8任意一项所述的装置，其特征在于，所述反馈模块包括：
指导意见反馈单元，用于根据所述输出的状态，通过以特定频率的振动或声音将所述指导意见反馈给所述冥想禅修者。
10.如权利要求6至8任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
分析模块，用于结合所述冥想禅修者的历史冥想禅修状态数据，进行后台的大数据分析。
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