CN110947076A - 一种可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备，其特征在于：包括头带、脑电采集模块、脑波音乐生成模块、精神状态评估模块、精神状态调节模块和脑波音乐播放模块；脑电采集模块、脑波音乐生成模块、精神状态评估模块、精神状态调节模块和脑波音乐播放模块均设置在头带中。该可穿戴设备采用自身脑电生成的脑波音乐进行情绪调节，可避免个体对常规音乐敏感度不同而影响情绪调节效果，对被试者具有良好针对性，能够实现个性化调节情绪，可实现多种工作模式。

Description

一种可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备
技术领域
本发明涉及可穿戴设备技术领域，更具体地说，涉及一种可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备。
背景技术
随着人们生活节奏越来越快，生活压力增加，心理健康状态受到了大家越来越多的关注。日常生活中常用情绪调节方式包括视频调节、音乐调节、经颅刺激等。
经颅刺激调节的设备比较昂贵，操作也相对复杂；通过视频刺激来进行精神状态调节的效果较好，但也需要播放视频的设备。通过音乐进行情绪调节是常用的方法，心理学家认为，音乐可以调节人体大脑皮层的机能，使人体分泌出有益健康激素和乙酰胆碱等物质，提高体内生物酶的活性；音乐还能调节血液循环和活化神经细胞，并能使身体机能状态趋于规律化，从而促进机体新陈代谢，增加抗压力抗疾病的能力。
现有的音乐调节情绪的系统和方法，主要是根据人的精神状态，选择一些现有的音乐来调节人的情绪，然而，音乐虽可以诱发生理唤醒，却很少直接引起个体具体的外部反应，个体最终的情绪表现还是依赖于对音乐的总体认知，即情绪是个人对不同和声、节奏、旋律、音色等结合的音乐的整合解读的结果。但是由于个体差异，每个人对音乐的感受和理解并不同，因此采用现成的音乐进行情绪调节的针对性不强，不能实现个性化的情绪调节。
发明内容
为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种可进行精神状态调节、采用自身脑电生成的脑波音乐进行情绪调节、可避免个体对常规音乐敏感度不同而影响情绪调节效果、对被试者具有良好针对性、能够实现个性化调节情绪、可实现多种工作模式的智能脑波音乐可穿戴设备。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备，其特征在于：包括：
头带；
用于采集被试者脑电波信号，并将脑电波信号进行放大和滤波的脑电采集模块；
用于将脑电波信号映射为脑波音乐，将脑波音乐进行存储并标记对应的情绪标签，生成个人情绪音乐库的脑波音乐生成模块；
用于对脑电波信号进行分析，得出被试者的精神状态评估结果的精神状态评估模块；
用于设定被试者的目标情绪，将精神状态评估结果与目标情绪进行比较，生成播放控制指令的精神状态调节模块；
以及用于播放实时脑波音乐或从个人情绪音乐库中调出相应的脑波音乐进行播放的脑波音乐播放模块；
所述脑电采集模块、脑波音乐生成模块、精神状态评估模块、精神状态调节模块和脑波音乐播放模块均设置在头带中；所述脑电采集模块分别与脑波音乐生成模块和精神状态评估模块信号连接；精神状态评估模块、精神状态调节模块和脑波音乐播放模块依次信号连接；脑波音乐播放模块与脑波音乐生成模块双向信号连接；精神状态评估模块与脑波音乐生成模块信号连接。
本发明可穿戴设备可佩带在被试者头部，优选采用这样的方式工作：包括脑波音乐实时播放模式、精神状态调节模式和自动模式；
脑波音乐实时播放模式包括如下步骤：
A1步，将可穿戴设备佩戴在被试者的头部；
A2步，脑电采集模块采集被试者的脑电波信号，并进行放大和滤波；将放大和滤波后的脑电波信号发送给脑波音乐生成模块和精神状态评估模块；
A3步，脑波音乐生成模块将脑电波信号映射为脑波音乐，并发送给脑波音乐播放模块进行播放；精神状态评估模块对脑电波信号进行精神状态评估得出精神状态评估结果；脑波音乐生成模块根据精神状态评估结果的情绪类别将脑波音乐分类储存，生成个人情绪音乐库；
精神状态调节模式包括如下步骤：
B1步，将可穿戴设备佩戴在被试者的头部；
B2步，脑电采集模块实时采集被试者的脑电波信号，并进行放大和滤波；将放大和滤波后的脑电波信号发送给精神状态评估模块；
B3步，精神状态评估模块对脑电波信号进行精神状态评估得出精神状态评估结果；将精神状态评估结果发送给精神状态调节模块；精神状态调节模块判断精神状态评估结果与目标情绪是否相同：若相同，则生成停止播放的播放控制指令；否则生成播放目标情绪脑波音乐的播放控制指令；精神状态调节模块将播放控制指令发送至脑波音乐播放模块；
B4步，脑波音乐播放模块根据播放控制指令，从个人情绪音乐库调出目标情绪类别的脑波音乐进行播放，对被试者进行情绪调节；或者是停止播放脑波音乐，完成精神状态调节；
自动模式即为以上两种模式的混合使用，自动模式包括如下步骤：
C1步，将可穿戴设备佩戴在被试者的头部；
C2步，脑电采集模块实时采集被试者的脑电波信号，并进行放大和滤波；将放大和滤波后的脑电波信号发送给脑波音乐生成模块和精神状态评估模块；
C3步，精神状态评估模块对脑电波信号进行精神状态评估得出精神状态评估结果；将精神状态评估结果发送给精神状态调节模块；精神状态调节模块判断精神状态评估结果与目标情绪是否相同：
若相同，则精神状态调节模块生成播放实时脑波音乐的播放控制指令，并发送给脑波音乐播放模块；脑波音乐生成模块将当前脑电波信号映射为脑波音乐，并发送给脑波音乐播放模块进行播放；并将当前脑波音乐储存在相应情绪类别的个人情绪音乐库中；
若不相同，则精神状态调节模块生成播放目标情绪脑波音乐的播放控制指令，并发送给脑波音乐播放模块；脑波音乐播放模块根据播放控制指令从个人情绪音乐库目标情绪类别的脑波音乐进行播放，对被试者进行情绪调节；
C4步，重复执行C2步和C3步，持续播放脑波音乐，直至可穿戴设备关闭。
本发明的调节原理是：脑电波信号是神经元细胞之间传递信息时产生的生物电信号；是大脑皮质中的锥体细胞突触活动时产生的离子交换而产生的电波信号；是人脑神经元群电活动的综合体现。脑电波信号与音乐在信号形式上具有相似性，且它们都是大脑功能活动的结果，两者遵从一定共同科学规律，因此可将脑电波信号转化为脑波音乐。在紧张、压力大、疲劳状态下，大脑会产生beta波；意识清醒且在放松状态时，大脑会产生alpha波；意识中断且深度放松时，大脑会产生theta波；处于深度睡眠状态时，大脑会产生delta波。脑电波信号可以在短时间内将人带入不同的意识状态，通过将脑电波信号中的频率(Alpha,Beta,Theta和Delta四种)和被试者的大脑进行同步，从而使大脑进入相应的状态。音乐中有很强的的调节人体情绪的作用，可以影响脑电波的产生种类及频段，通过共振的形式影响着被试者的精神状态。
本发明可穿戴设备，可采集被试者在不同情绪下的脑电波信号，并将脑电波信号映射为相应情绪的脑波音乐，生成个人情绪音乐库；当需要调节精神状态时，采用自己的脑电生成的脑波音乐进行情绪调节；可避免个体对常规音乐敏感度不同而影响情绪调节效果，对被试者具有良好的针对性，能够实现个性化调节情绪。
相比于在实验条件下通过情感刺激来构建个人情绪音乐库，本发明在被试者的使用过程中实时监测被试者的精神状态来构建个人情绪音乐库，所得的脑波音乐更加接近被试者在自然状态下的情绪，更加真实。
本发明的三种模式可以满足用户的多种使用需求，脑波音乐实时播放模式可以实时播放被试者当前脑电波信号映射出的脑波音乐；精神状态调节模式下对被试者进行情绪调节，调节完毕后停止播放脑波音乐；而自动模式下，本发明可根据当前被试者的精神状态来自动选择播放当前脑电波产生的脑波音乐还是播放个人情绪音乐库中的脑波音乐进行情绪调节，在两种方式下持续播放脑波音乐，避免了手动设置，使用更加方便。
优选地，所述脑电采集模块包括至少三个电极；各个电极分别设置在头带的内侧。多个电极用于采集被试者前额Fp1、Fpz、Fp2通道的脑电信号，形成导联来检测左右脑脑电波信号。
优选地，所述脑波音乐播放模块包括一对对称设置在头带上的骨传导振子或耳机。佩戴时，骨传导振子位于被试者耳朵前侧的乳突位置，或者是耳机与被试者耳朵位置对应，使被试者听到脑波音乐。
优选地，所述头带设有可伸缩调节部。可伸缩调节部可调整头带的长度，提高佩戴舒适度。
优选地，所述脑波音乐生成模块中，将脑电波信号映射为脑波音乐，是指：提取设定时间内左右脑脑电波信号的周期、频率、振幅和平均功率，分别将左右脑脑电波信号进行映射为左右脑脑波音乐：将脑电波信号的周期或频率映射为脑波音乐的音长，将脑电波信号的振幅和平均功率分别映射为脑波音乐的音高和音强；采用调式滤波将调外音调整为最接近的调内音；采用音乐合成软件进行多通道脑波音乐整合，生成多通道立体脑波音乐。
脑电波信号的周期是指相邻的两个波谷或波峰之间的时间间隔，单位为ms。脑电波信号的频率指相同周期的脑电波信号在1秒内重复出现的次数，单位为Hz或周期/秒。把脑电波信号的周期或频率映射为脑波音乐的音长，用音乐节奏的快慢来表示脑电波信号的不同频率。
脑电波信号的振幅是指脑电波信号波动的幅度大小。脑电波信号的节律随大脑皮层活动状态的不同而变化；当大脑活动比较少时，大脑皮层许多神经元的电活动步调趋于一致，就出现频率较低而振幅较高的节律，称为同步化；当大脑活动比较剧烈，神经元的电活动不大一致时，就表现为高频率低振幅的节律，称为去同步化。音乐的音高与频率间呈对数关系，音高的范围称为音域，音域较高的乐曲，比较欢快明亮，而音域较低的乐曲，则比较深沉平稳。利用振幅与音高的相似点，将脑电波信号的振幅映射为脑波音乐的音高，用音高来反映大脑的神经元活动强烈程度。
脑电波信号的平均功率是脑电波信号的能量特征，反映了脑电波信号的能量分布情况，而音乐的音强反映了声源的能量大小，因此将脑电波信号的平均功率映射为脑波音乐的音强，用音强来强调较剧烈的神经元活动。
综上所述，脑电波信号的周期/频率、振幅和平均功率分别映射为脑波音乐的音长、音高和音强；根据脑电波信号的周期/频率、振幅和平均功率可生成不同快慢、不同欢快明亮程度、不同强度的脑波音乐，进而利用脑波音乐有针对性地对被试者的精神状态进行调节。
为了使脑波音乐更具有立体感和可听性，采用左右半球对称电极的两通道脑电波信号生成两段脑波音乐，然后采用调式滤波将调外音调整为最接近的调内音；采用音乐合成软件进行多通道脑波音乐整合，生成多通道立体脑波音乐。
优选地，所述精神状态评估模块，对脑电波信号以时间T为周期进行时间分割，得到若干脑电碎片，然后提取各个脑电碎片的时域特征和频域特征，通过分类器进行情绪分类，从而评估被试者的精神状态得出精神状态评估结果。
优选地，还包括：
用于将脑电波信号和精神状态评估结果进行储存和显示的终端模块；
所述脑电采集模块和精神状态评估模块分别与终端模块信号连接。
优选地，所述终端模块与云平台通过无线通信方式信号连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
1、本发明中，可采集被试者在不同情绪下的脑电波信号，并将脑电波信号映射为相应情绪的脑波音乐，生成个人情绪音乐库；当需要调节精神状态时，采用自身脑电生成的脑波音乐进行情绪调节；可避免个体对常规音乐敏感度不同而影响情绪调节效果，对被试者具有良好的针对性，能够实现个性化调节情绪；
2、本发明在被试者的使用过程中实时监测被试者的精神状态来构建个人情绪音乐库，所得的脑波音乐更加接近被试者在自然状态下的情绪，更加真实；
3、本发明可实现脑波音乐实时播放模式、精神状态调节模式、自动模式等多种模式工作，可以满足用户的多种使用需求；
4、本发明中，根据脑电波信号的周期/频率、振幅和平均功率可生成不同快慢、不同欢快明亮程度和不同强度的脑波音乐，进而利用脑波音乐有针对性地对被试者的精神状态进行调节。
附图说明
图1是本发明可穿戴设备的结构示意图；
图2是本发明可穿戴设备的结构框图；
图3是本发明可穿戴设备中的脑电采集模块的原理框图；
图4是本发明可穿戴设备中脑波音乐生成模块的原理框图；
图5是本发明可穿戴设备中精神状态评估模块的原理框图；
图6是实施例二可穿戴设备的结构示意图；
其中，1为头带、2为电极、3为骨传导振子、4为可伸缩调节部、5为耳机。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例一
本实施例一种可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备，其结构如图1至图5所示，包括：
头带；
用于采集被试者脑电波信号，并将脑电波信号进行放大和滤波的脑电采集模块；
用于将脑电波信号映射为脑波音乐，将脑波音乐进行存储并标记对应的情绪标签，生成个人情绪音乐库的脑波音乐生成模块；
用于对脑电波信号进行分析，得出被试者的精神状态评估结果的精神状态评估模块；
用于设定被试者的目标情绪，将精神状态评估结果与目标情绪进行比较，生成播放控制指令的精神状态调节模块；
以及用于播放实时脑波音乐或从个人情绪音乐库中调出相应的脑波音乐进行播放的脑波音乐播放模块；
脑电采集模块、脑波音乐生成模块、精神状态评估模块、精神状态调节模块和脑波音乐播放模块均设置在头带中；脑电采集模块分别与脑波音乐生成模块和精神状态评估模块信号连接；精神状态评估模块、精神状态调节模块和脑波音乐播放模块依次信号连接；脑波音乐播放模块与脑波音乐生成模块双向信号连接；精神状态评估模块与脑波音乐生成模块信号连接。
本发明可穿戴设备可佩带在被试者头部，优选采用这样的方式工作：包括脑波音乐实时播放模式、精神状态调节模式和自动模式；
脑波音乐实时播放模式包括如下步骤：
A1步，将可穿戴设备佩戴在被试者的头部；
A2步，脑电采集模块采集被试者的脑电波信号，并进行放大和滤波；将放大和滤波后的脑电波信号发送给脑波音乐生成模块和精神状态评估模块；
A3步，脑波音乐生成模块将脑电波信号映射为脑波音乐，并发送给脑波音乐播放模块进行播放；精神状态评估模块对脑电波信号进行精神状态评估得出精神状态评估结果；脑波音乐生成模块根据精神状态评估结果的情绪类别将脑波音乐分类储存，生成个人情绪音乐库；
精神状态调节模式包括如下步骤：
B1步，将可穿戴设备佩戴在被试者的头部；
B2步，脑电采集模块实时采集被试者的脑电波信号，并进行放大和滤波；将放大和滤波后的脑电波信号发送给精神状态评估模块；
B3步，精神状态评估模块对脑电波信号进行精神状态评估得出精神状态评估结果；将精神状态评估结果发送给精神状态调节模块；精神状态调节模块判断精神状态评估结果与目标情绪是否相同：若相同，则生成停止播放的播放控制指令；否则生成播放目标情绪脑波音乐的播放控制指令；精神状态调节模块将播放控制指令发送至脑波音乐播放模块；
B4步，脑波音乐播放模块根据播放控制指令，从个人情绪音乐库调出目标情绪类别的脑波音乐进行播放，对被试者进行情绪调节；或者是停止播放脑波音乐，完成精神状态调节；
自动模式即为以上两种模式的混合使用，自动模式包括如下步骤：
C1步，将可穿戴设备佩戴在被试者的头部；
C2步，脑电采集模块实时采集被试者的脑电波信号，并进行放大和滤波；将放大和滤波后的脑电波信号发送给脑波音乐生成模块和精神状态评估模块；
C3步，精神状态评估模块对脑电波信号进行精神状态评估得出精神状态评估结果；将精神状态评估结果发送给精神状态调节模块；精神状态调节模块判断精神状态评估结果与目标情绪是否相同：
若相同，则精神状态调节模块生成播放实时脑波音乐的播放控制指令，并发送给脑波音乐播放模块；脑波音乐生成模块将当前脑电波信号映射为脑波音乐，并发送给脑波音乐播放模块进行播放；并将当前脑波音乐储存在相应情绪类别的个人情绪音乐库中；
若不相同，则精神状态调节模块生成播放目标情绪脑波音乐的播放控制指令，并发送给脑波音乐播放模块；脑波音乐播放模块根据播放控制指令从个人情绪音乐库目标情绪类别的脑波音乐进行播放，对被试者进行情绪调节；
C4步，重复执行C2步和C3步，持续播放脑波音乐，直至可穿戴设备关闭。
本发明的调节原理是：脑电波信号是神经元细胞之间传递信息时产生的生物电信号；是大脑皮质中的锥体细胞突触活动时产生的离子交换而产生的电波信号；是人脑神经元群电活动的综合体现。脑电波信号与音乐在信号形式上具有相似性，且它们都是大脑功能活动的结果，两者遵从一定共同科学规律，因此可将脑电波信号转化为脑波音乐。在紧张、压力大、疲劳状态下，大脑会产生beta波；意识清醒且在放松状态时，大脑会产生alpha波；意识中断且深度放松时，大脑会产生theta波；处于深度睡眠状态时，大脑会产生delta波。脑电波信号可以在短时间内将人带入不同的意识状态，通过将脑电波信号中的频率(Alpha,Beta,Theta和Delta四种)和被试者的大脑进行同步，从而使大脑进入相应的状态。音乐中有很强的的调节人体情绪的作用，可以影响脑电波的产生种类及频段，通过共振的形式影响着被试者的精神状态。
本发明可穿戴设备，可采集被试者在不同情绪下的脑电波信号，并将脑电波信号映射为相应情绪的脑波音乐，生成个人情绪音乐库；当需要调节精神状态时，采用自己的脑电生成的脑波音乐进行情绪调节；可避免个体对常规音乐敏感度不同而影响情绪调节效果，对被试者具有良好的针对性，能够实现个性化调节情绪。
相比于在实验条件下通过情感刺激来构建个人情绪音乐库，本发明在被试者的使用过程中实时监测被试者的精神状态来构建个人情绪音乐库，所得的脑波音乐更加接近被试者在自然状态下的情绪，更加真实。
本发明的三种模式可以满足用户的多种使用需求，脑波音乐实时播放模式可以实时播放被试者当前脑电波信号映射出的脑波音乐；精神状态调节模式下对被试者进行情绪调节，调节完毕后停止播放脑波音乐；而自动模式下，本发明可根据当前被试者的精神状态来自动选择播放当前脑电波产生的脑波音乐还是播放个人情绪音乐库中的脑波音乐进行情绪调节，在两种方式下持续播放脑波音乐，避免了手动设置，使用更加方便。
如图3所示，脑电采集模块用于采集被试者脑电波信号，并将脑电波信号进行放大和滤波。脑电采集模块可采用STM32芯片进行控制和处理，首先将可穿戴设备戴在被试者头部，使电极稳定接触被试者头皮表面，然后进行导联选择，采集多导联的脑电波信号，将采集到的脑电波信号进行前置放大，以得到比较强烈的信号，之后进行后置放大和滤波操作，最后输出脑电波信号。
如图4所示，脑波音乐生成模块中，将脑电波信号映射为脑波音乐，是指：提取设定时间内左右脑脑电波信号的周期、频率、振幅和平均功率，分别将左右脑脑电波信号进行映射为左右脑脑波音乐：将脑电波信号的周期或频率映射为脑波音乐的音长，将脑电波信号的振幅和平均功率分别映射为脑波音乐的音高和音强；采用调式滤波将调外音调整为最接近的调内音；采用音乐合成软件进行多通道脑波音乐整合，生成多通道立体脑波音乐。
左右脑脑电波信号通过提取左右脑对称电极的信号获取。
脑电波信号的周期是指相邻的两个波谷或波峰之间的时间间隔，单位为ms。脑电波信号的频率指相同周期的脑电波信号在1秒内重复出现的次数，单位为Hz或周期/秒。把脑电波信号的周期或频率映射为脑波音乐的音长，用音乐节奏的快慢来表示脑电波信号的不同频率。
脑电波信号的振幅是指脑电波信号波动的幅度大小。脑电波信号的节律随大脑皮层活动状态的不同而变化；当大脑活动比较少时，大脑皮层许多神经元的电活动步调趋于一致，就出现频率较低而振幅较高的节律，称为同步化；当大脑活动比较剧烈，神经元的电活动不大一致时，就表现为高频率低振幅的节律，称为去同步化。音乐的音高与频率间呈对数关系，音高的范围称为音域，音域较高的乐曲，比较欢快明亮，而音域较低的乐曲，则比较深沉平稳。利用振幅与音高的相似点，将脑电波信号的振幅映射为脑波音乐的音高，用音高来反映大脑的神经元活动强烈程度。
脑电波信号的平均功率是脑电波信号的能量特征，反映了脑电波信号的能量分布情况，而音乐的音强反映了声源的能量大小，因此将脑电波信号的平均功率映射为脑波音乐的音强，用音强来强调较剧烈的神经元活动。
综上所述，脑电波信号的周期/频率、振幅和平均功率分别映射为脑波音乐的音长、音高和音强；根据脑电波信号的周期/频率、振幅和平均功率可生成不同快慢、不同欢快明亮程度、不同强度的脑波音乐，进而利用脑波音乐有针对性地对被试者的精神状态进行调节。
为了使脑波音乐更具有立体感和可听性，采用左右半球对称电极的两通道脑电波信号生成两段脑波音乐，然后采用调式滤波将调外音调整为最接近的调内音；采用音乐合成软件进行多通道脑波音乐整合，生成多通道立体脑波音乐。
如图5所示，精神状态评估模块，对脑电波信号以时间T为周期进行时间分割，得到若干脑电碎片，然后提取各个脑电碎片的时域特征和频域特征，通过分类器进行情绪分类，从而评估被试者的精神状态得出精神状态评估结果。
时域特征包括均值、中值、方差和峰值；所述频域特征包括功率谱和微分熵；所述分类器是指SVM分类器、随机森林分类器和宽度学习系统分类器中的任一种。
在精神状态调节模式或自动模式中，精神状态调节模块中设定被试者的目标情绪，将精神状态评估结果与目标情绪进行比较，生成播放控制指令。
脑波音乐播放模块用于播放实时脑波音乐或从个人情绪音乐库中调出相应的脑波音乐进行播放。
脑电采集模块和精神状态评估模块优选分别与移动端APP或PC端信号连接，以将脑电波信号和精神状态评估结果显示在移动端APP或PC端上。移动端APP或PC端还可以与云平台通过无线通信方式信号连接，以实现数据储存和管理。
本实施例中，脑电采集模块包括至少三个电极2；各个电极2分别设置在头带1的内侧。多个电极2用于采集被试者前额Fp1、Fpz、Fp2通道的脑电信号，形成导联来检测左右脑脑电波信号。脑电采集模块还包括信号放大和滤波处理单元。脑波音乐播放模块包括一对对称设置在头带1上的骨传导振子3。佩戴时，骨传导振子3位于被试者耳朵前侧的乳突位置，使被试者听到脑波音乐。
头带设有可伸缩调节部；可伸缩调节部可调整头带的长度，提高佩戴舒适度。脑电采集模块的信号放大和滤波处理单元、脑波音乐生成模块、精神状态评估模块、精神状态调节模块和脑波音乐播放模块优选埋设在头带中。
下面以试验对本实施例可穿戴设备的精神状态调节效果进行验证：
试验一以缓解悲伤情绪为例。被试者为10名在校大学生，没有经过系统的音乐训练，在签署知情同意书之后开始试验。
首先为每个被试者构建个人情绪音乐库。每位被试者佩戴好智能脑波音乐头环，向被试者播放3段积极的视频片段，每个视频片段大约长4分钟，观看完每段视频后，被试者填写情绪自评量表，并休息一分钟，再进行下一段视频的观看。被试者观看视频的过程中采集被试者的脑电信号，精神状态评估系统根据脑电信号进行精神状态评估，之后选取情绪自评量表结果和精神状态评估结果一致的样本生成脑波音乐，保证脑波音乐的情绪准确性。由此构建出积极情绪的个人情绪音乐库。
之后在自动模式下进行精神状态调节的试验。每位被试者佩戴好智能脑波音乐头环，向被试者播放悲伤的视频片段，视频片段大约长4分钟，观看完每段视频后，被试者填写情绪自评量表。若情绪自评量表的结果显示为悲伤情绪，认为被试者此时处于悲伤状态，然后开始采集被试者的脑电信号进行评估和调节。精神状态评估模块检测到此时的精神状态为悲伤，并将结果发送给精神状态调节模块，精神状态调节模块生成播放积极情绪脑波音乐的指令，并发送给脑波音乐播放模块，脑波音乐播放模块从当前被试者的个人情绪音乐库中选择积极情绪的脑波音乐进行播放。10名被试者在听脑波音乐一段时间后，精神状态评估模块显示当前情绪为平静情绪，继续听一段时间后，精神状态评估模块显示当前情绪为积极情绪，此时，精神状态调节模块生成播放实时脑波音乐的播放控制指令，被试者将听到自己此时的脑波生成的音乐。
此试验可以说明本系统在调节情绪方面是有效的，能够有效调节被试者的精神状态。
实施例二
本实施例一种可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备，与实施例一的区别在于：如图6所示，本实施例中，脑波音乐播放模块包括一对对称设置在头带上的耳机。耳机与被试者耳朵位置对应，使被试者听到脑波音乐。本实施例的其余结构与实施例一相同。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备，其特征在于：包括：
头带；
用于采集被试者脑电波信号，并将脑电波信号进行放大和滤波的脑电采集模块；
用于将脑电波信号映射为脑波音乐，将脑波音乐进行存储并标记对应的情绪标签，生成个人情绪音乐库的脑波音乐生成模块；
用于对脑电波信号进行分析，得出被试者的精神状态评估结果的精神状态评估模块；
用于设定被试者的目标情绪，将精神状态评估结果与目标情绪进行比较，生成播放控制指令的精神状态调节模块；
以及用于播放实时脑波音乐或从个人情绪音乐库中调出相应的脑波音乐进行播放的脑波音乐播放模块；
所述脑电采集模块、脑波音乐生成模块、精神状态评估模块、精神状态调节模块和脑波音乐播放模块均设置在头带中；所述脑电采集模块分别与脑波音乐生成模块和精神状态评估模块信号连接；精神状态评估模块、精神状态调节模块和脑波音乐播放模块依次信号连接；脑波音乐播放模块与脑波音乐生成模块双向信号连接；精神状态评估模块与脑波音乐生成模块信号连接。
2.根据权利要求1所述的可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备，其特征在于：所述脑电采集模块包括至少三个电极；各个电极分别设置在头带的内侧。
3.根据权利要求1所述的可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备，其特征在于：所述脑波音乐播放模块包括一对对称设置在头带上的骨传导振子或耳机。
4.根据权利要求1所述的可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备，其特征在于：所述头带设有可伸缩调节部。
5.根据权利要求1所述的可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备，其特征在于：所述脑波音乐生成模块中，将脑电波信号映射为脑波音乐，是指：提取设定时间内左右脑脑电波信号的周期、频率、振幅和平均功率，分别将左右脑脑电波信号进行映射为左右脑脑波音乐：将脑电波信号的周期或频率映射为脑波音乐的音长，将脑电波信号的振幅和平均功率分别映射为脑波音乐的音高和音强；采用调式滤波将调外音调整为最接近的调内音；采用音乐合成软件进行多通道脑波音乐整合，生成多通道立体脑波音乐。
6.根据权利要求1所述的可进行精神状态调节的智能脑波音乐可穿戴设备，其特征在于：所述精神状态评估模块，对脑电波信号以时间T为周期进行时间分割，得到若干脑电碎片，然后提取各个脑电碎片的时域特征和频域特征，通过分类器进行情绪分类，从而评估被试者的精神状态得出精神状态评估结果。
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