发明内容
本发明的目的在于提供一种基于脑电振荡的心理应激能力评估方法和装置,用于解决现有技术中存在的问题。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
根据第一方面,本发明实施例提供了一种基于脑电振荡的心理应激能力评估方法,所述方法包括:
获取第一脑电信号和第二脑电信号,所述第一脑电信号为病患在预设时间段内正常状态时采集到的信号,所述第二脑电信号为所述病患在所述预设时间段内深呼吸时采集到的信号;
对于所述第一脑电信号和所述第二脑电信号中的每一个脑电信号,根据所述脑电信号获取对应的最大功率谱的峰频率,进而得到所述第一脑电信号所对应的第一峰频率和第二脑电信号所对应的第二峰频率;
根据所述第一峰频率和所述第二峰频率的差值确定所述病患的状态。
可选的,所述根据所述脑电信号获取对应的最大功率谱的峰频率,包括:
根据所述脑电信号获取对应的脑电振荡信号;
计算所述脑电振荡信号的功率谱;
确定最大功率谱所对应的峰频率。
可选的,所述据所述第一峰频率和所述第二峰频率的差值确定所述病患的状态,包括:
若所述差值在第一频率阈值和第二频率阈值之间,则确定所述病患的状态为异常;
若所述差值在第二频率阈值和第三频率阈值之间,则确定所述病患的状态为临界。
可选的,所述据所述第一峰频率和所述第二峰频率的差值确定所述病患的状态,包括:
若所述差值不在第一频率阈值和第三频率阈值之间,则获取每个脑电信号所对应的预设功率,得到所述第一脑电信号所对应的第一预设功率以及所述第二脑电信号所对应的第二预设功率;
计算每个脑电信号的最大功率与对应的预设功率的比值,进而得到所述第一脑电信号所对应的第一功率比以及所述第二脑电信号所对应的第二功率比;
根据所述第一功率比和所述第二功率比的差值确定所述病患的状态。
可选的,所述根据所述第一功率比和所述第二功率比的差值确定所述病患的状态,包括:
若所述差值在第一比值阈值和第二比值阈值之间,则确定所述病患的状态为异常;
若所述差值在所述第二比值阈值和第三比值阈值之间,则确定所述病患的状态为临界。
可选的,所述根据所述第一功率比和所述第二功率比的差值确定所述病患的状态,包括:
若所述差值不在第一比值阈值和第三比值阈值之间,则对于所述第一峰频率和所述第二峰频率中的每一个峰频率,计算所述峰频率偏移预设频率范围后的功率和对应的预设功率,进而得到所述第一脑电信号所对应的第三功率和第三预设功率,以及所述第二脑电信号所对应的第四功率和第四预设功率;
计算第三预设功率与所述第一预设功率的比值得到第三功率比,以及所述第四预设功率与所述第二预设功率的比值得到第四功率比;
根据所述第三功率比和所述第四功率比的差值确定所述病患的状态。
可选的,所述根据所述第三功率比和所述第四功率比的差值确定所述病患的状态,包括:
若所述差值在第四比值阈值和第五比值阈值之间,则确定所述病患的状态为异常;
若所述差值在第五比值阈值与第六比值阈值之间,则确定所述病患的状态为临界。
可选的,所述根据所述第三功率比和所述第四功率比的差值确定所述病患的状态,包括:
若所述差值不在第四比值阈值和第六比值阈值之间,则计算所述第一脑电信号所对应的功率的第一峰度以及所述第二脑电信号所对应的第二峰度;
根据所述第一峰度和所述第二峰度的差值确定所述病患的状态。
可选的,所述根据所述第一峰度和所述第二峰度的差值确定所述病患的状态,包括:
若所述差值在第一峰度阈值和第二峰度阈值之间,则确定所述病患为异常。
若所述差值在所述第二峰度阈值和第三峰度阈值之间,则确定所述病患为临界;
否则,则确定所述病患为正常。
第二方面,提供了一种基于脑电振荡的心理应激能力评估装置,所述装置包括存储器和处理器,所述存储器中存储有至少一条程序指令,所述处理器通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现如第一方面所述的方法。
通过获取第一脑电信号和第二脑电信号,所述第一脑电信号为病患在预设时间段内正常状态时采集到的信号,所述第二脑电信号为所述病患在所述预设时间段内深呼吸时采集到的信号;对于所述第一脑电信号和所述第二脑电信号中的每一个脑电信号,根据所述脑电信号获取对应的最大功率谱的峰频率,进而得到所述第一脑电信号所对应的第一峰频率和第二脑电信号所对应的第二峰频率;根据所述第一峰频率和所述第二峰频率的差值确定所述病患的状态。也即通过比较静息态和任务态时脑电信号的差异,进而对心理应激抵抗能力进行判断,解决了现有技术中的问题,达到了可以准确评估心理应激能力的效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间 未构成冲突就可以相互结合。
请参考图1,其示出了本申请一个实施例提供的基于脑电振荡的心理应激能力评估方法的方法流程图,如图1所示,所述方法包括:
步骤101,获取第一脑电信号和第二脑电信号,所述第一脑电信号为病患在预设时间段内正常状态时采集到的信号,所述第二脑电信号为所述病患在所述预设时间段内深呼吸时采集到的信号;
实际实现时,本申请的信号采集条件为:采样率512Hz,低通滤波30Hz,高通滤波0.5Hz,通过个体的头皮电极在10-20国际系统的19个采集点(Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6、Fz、Cz、Pz)记录,以耳垂为参考电极。比如,请参考图2,其示出了本申请采集脑电信号时各个采集点的示意图。
本步骤在正常状态时,获取上述19个电极位置的信号,得到第一脑电信号fy1(x),其中y=1…19,在病患深呼吸时获取上述19个电极位置的信号,得到第二脑电信号fy2(x)其中y=1…19。
本申请的预设时间段可以为系统默认的时间段或者自定义的时间段,比如,可以为3分钟。并且上述正常状态可以被称为清醒状态或者静息态,深呼吸状态还可以被称为过度换气状态。
步骤102,对于所述第一脑电信号和所述第二脑电信号中的每一个脑电信号,根据所述脑电信号获取对应的最大功率谱的峰频率,进而得到所述第一脑电信号所对应的第一峰频率和第二脑电信号所对应的第二峰频率;
其中,根据所述脑电信号获取对应的最大功率谱的峰频率,包括:
第一,根据所述脑电信号获取对应的脑电振荡信号;
将每个脑电信号分别通过带通滤波器,得到预设频率范围内的脑电振荡信,也即得到第一脑电振荡信号fay1(x)和第二脑电振荡信号fay2(x)。比如,将上述脑电信号fy1(x)和fy2(x)分别通过带通滤波器,获得7-14Hz范围的脑电振荡信号fay1(x)和fay2(x)。
第二,计算所述脑电振荡信号的功率谱;
计算每个脑电振荡信号的功率谱。具体的,对于第一脑电振荡信号fa
y1(x)计算得到功率谱
,对于第二脑电振荡信号fa
y2(x)计算得到功率谱
。计算公式为:
第三,确定最大功率谱所对应的峰频率。
对于计算得到的每个功率谱,得到最大功率谱所对应的峰频率。可选的,对于计算得到的功率谱
计算得到最大功率谱
,确定对应的峰频率
;对于计算得到的功率谱
计算得到最大功率谱
,确定对应的峰频率
。
步骤103,根据所述第一峰频率和所述第二峰频率的差值确定所述病患的状态。
下述除特殊说明外,均以差值为两者差值的绝对值为例。
若所述差值在第一频率阈值和第二频率阈值之间,则确定所述病患的状态为异常;
若所述差值在第二频率阈值和第三频率阈值之间,则确定所述病患的状态为临界。
否则,则继续判断。其中,计算判断的步骤包括:
第一,获取每个脑电信号所对应的预设功率,得到所述第一脑电信号所对应的第一预设功率以及所述第二脑电信号所对应的第二预设功率;
对于第一脑电信号,计算第一脑电信号的第一振荡脑电信号对应的预设功率,也即fa
y1(x)对应的
,
。
类似的,对于第二脑电信号,可以计算得到fa
y2(x)对应的
。
第二,计算每个脑电信号的最大功率与对应的预设功率的比值,进而得到所述第一脑电信号所对应的第一功率比以及所述第二脑电信号所对应的第二功率比;
对于第一脑电信号,可以计算
与
的比值也即得到第一功率比,
。
对于第二脑电信号,计算计算
与
的比值也即得到第二功率比
。
第三,根据所述第一功率比和所述第二功率比的差值确定所述病患的状态。
计算第一功率比和第二功率比的差值的绝对值
,根据差值确定病患的状态。
可选的,本步骤包括:
若所述差值在第一比值阈值和第二比值阈值之间,则确定所述病患的状态为异常;如果
,则将其归为异常。
若所述差值在所述第二比值阈值和第三比值阈值之间,则确定所述病患的状态为临界。如果
,则将其归为临界。
若所述差值不在第一比值阈值和第三比值阈值之间,则执行如下步骤:
(1)、对于所述第一峰频率和所述第二峰频率中的每一个峰频率,计算所述峰频率偏移预设频率范围后的功率和对应的预设功率,进而得到所述第一脑电信号所对应的第三功率和第三预设功率,以及所述第二脑电信号所对应的第四功率和第四预设功率;
预设频率为默认的频率或者自定义的频率。比如,本实施例以预设频率为0.5Hz来举例说明。计算静息态峰频率
范围的第三功率和第三预设功率
,计算任务态峰频率
范围的第四功率和第四预设功率
。
其中,
和
的计算方式与以上所述的
和
计算方式类似,不同的是对应的峰频率不同,本实施例在此不再赘述。
(2)、计算第三预设功率与所述第一预设功率的比值得到第三功率比,以及所述第四预设功率与所述第二预设功率的比值得到第四功率比;
(3)、根据所述第三功率比和所述第四功率比的差值确定所述病患的状态。
计算第三功率比和第四功率比的差值的绝对值,得到
,此后即可根据计算得到的差值确定病患的状态,可选的,本步骤包括:
A、若所述差值在第四比值阈值和第五比值阈值之间,则确定所述病患的状态为异常;如果
,则将其归为异常。
B、若所述差值在第五比值阈值与第六比值阈值之间,则确定所述病患的状态为临界。如果
,则将其归为临界。
C、若所述差值不在第四比值阈值和第六比值阈值之间,则执行如下步骤:
C1、计算所述第一脑电信号所对应的功率的第一峰度以及所述第二脑电信号所对应的第二峰度;
C2、根据所述第一峰度和所述第二峰度的差值确定所述病患的状态。
在计算得到之后,即可计算两者的差值的绝对值
,并根据差值的绝对值确定病患的状态。确定步骤如下:
若所述差值在第一峰度阈值和第二峰度阈值之间,则确定所述病患为异常。如果k
1<
<k
2,则将其归为异常。
若所述差值在所述第二峰度阈值和第三峰度阈值之间,则确定所述病患为临界;如果k
2<
<k
3,则将其归为边缘。
否则,则确定所述病患为正常。
综上所述,通过获取第一脑电信号和第二脑电信号,所述第一脑电信号为病患在预设时间段内正常状态时采集到的信号,所述第二脑电信号为所述病患在所述预设时间段内深呼吸时采集到的信号;对于所述第一脑电信号和所述第二脑电信号中的每一个脑电信号,根据所述脑电信号获取对应的最大功率谱的峰频率,进而得到所述第一脑电信号所对应的第一峰频率和第二脑电信号所对应的第二峰频率;根据所述第一峰频率和所述第二峰频率的差值确定所述病患的状态。也即通过比较静息态和任务态时脑电信号的差异,进而对心理应激抵抗能力进行判断,解决了现有技术中的问题,达到了可以准确评估心理应激能力的效果。
上述方法中结合峰频率、功率比和峰度等参数建立了完整的分析规则,提高了对病患心理应激能力评估的准确度。
参见图3,本申请实施例还提供了一种基于脑电振荡的心理应激能力评估装置200,装置200包括至少一个存储器210、至少一个处理器220以及连接不同平台系统的总线230。
存储器210可以包括易失性存储器形式的可读介质,例如随机存取存储器(RAM)211和/或高速缓存存储器212,还可以进一步包括只读存储器(ROM)213。
其中,存储器210还存储有至少一条程序指令,至少一条程序指令可以被处理器220执行,使得处理器220执行本申请实施例中基于脑电振荡的心理应激能力评估方法的步骤(如图1所示)。存储器210还可以包括具有一组(至少一个)程序模块215的程序/实用工具214,这样的程序模块包括但不限于:操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
相应的,处理器220可以执行上述计算机程序,以及可以执行程序/实用工具214。
总线230可以为表示几类总线结构中的一种或多种,包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
装置200也可以与一个或多个外部设备240例如键盘、指向设备、蓝牙设备等通信,还可与一个或者多个能够与该电子设备200交互的设备通信,和/或与使得该装置200能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口250进行。并且,装置200还可以通过网络适配器260与一个或者多个网络(例如局域网(LAN),广域网(WAN)和/或公共网络,例如因特网)通信。网络适配器260可以通过总线230与电子设备200的其它模块通信。应当明白,尽管图中未示出,可以结合装置200使用其它硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质用于存储至少一条程序指令,所述至少一条程序指令被执行时实现本申请实施例中基于脑电振荡的心理应激能力评估方法的步骤(如图1所示)。图4示出了本实施例提供的用于实现上述方法的程序产品300,其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码,并可以在终端设备,例如个人电脑上运行。然而,本发明的程序产品300不限于此,在本文件中,可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。程序产品300可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质,该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等,或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码,程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如Java、C++等,还包括常规的过程式程序设计语言诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中,远程计算设备可以通过任意种类的网络,包括局域网(LAN)或广域网(WAN),连接到用户计算设备,或者,可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。