WO2021103829A1 - 基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统及调节方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统，包括脑电采集模块、脑波音乐生成模块、精神状态评估模块、精神状态调节模块以及脑波音乐播放模块；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。精神状态调节系统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。还提供一种用于上述精神状态调节系统的精神状态调节方法。

Description

基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统及调节方法 技术领域
本发明涉及精神状态调节技术领域，更具体地说，涉及一种基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统及调节方法。
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，本发明的一个目的在于提供一种基于脑波音乐、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的个性化精神状态调节系统。本发明的另一个目的在于提供一种用于 上述个性化精神状态调节系统、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的精神状态调节方法。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统，其特征在于：包括：
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；
用于根据精神状态评估结果生成播放控制指令或停止播放指令的精神状态调节模块；
以及用于根据播放控制指令从个人情绪音乐库中调出相应的脑波音乐进行播放，或根据停止播放指令停止脑波音乐播放的脑波音乐播放模块；
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。
本发明精神状态调节系统，首先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。
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；采用音乐合成软件生成左右脑脑波音乐；将左右脑脑波音乐整合形成双通道立体脑波音乐。
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，然后将其中一个通道的脑波音乐在原音高上提高一个八度，以便将两通道脑波音乐分为低音和高音，然后分别设置左右声道，得到立体声的脑波音乐。
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，所述时域特征包括均值、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。
优选地，在所述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：若精神状态评估结果与目标情绪相同，则生成停止播放指令；否则生成播放目标情绪脑波音乐的播放控制指令。
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；以实现数据管理和储存。
上述基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统的精神状态调节方法，其特征在于：包括个人情绪音乐库构建阶段和精神状态调节阶段；
所述个人情绪音乐库构建阶段包括如下步骤：
S1步，将带有脑电采集模块的装置佩戴在被试者的头部；
S2步，设定若干刺激情绪，以及各种刺激情绪对应的刺激视频和初始化评估模型；向被试者依次播放各种刺激情绪对应的刺激视频，同时脑电采集模块采集被试者的脑电波信号，并对脑电波信号进行放大和滤波，然后将放大和滤波后的脑电波信号传送至精神状态评估模块和脑波音乐生成模块；
S3步，精神状态评估模块利用采集的脑电波信号对评估模型进行微调得到情绪标签；脑波音乐生成模块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，构建个人情绪音乐库；
所述精神状态调节阶段包括如下步骤：
L1步，将带有脑电采集模块的装置佩戴在被试者的头部；
L2步，脑电采集模块实时采集被试者的脑电波信号，并对脑电波信号进行放大和滤波，然后将放大和滤波后的脑电波信号传送至精神状态评估模块；
L3步，精神状态评估模块对脑电波信号进行分析，从而评估被试者的精神状态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；
L4步，精神状态调节模块根据精神状态评估结果生成播放控制指令或停止播放指令，并发送至脑波音乐播放模块；
L5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相应的脑波音乐进行播放，对被试者进行情绪调节；或者是脑波音乐播放模块根据停止播放指令停止播放脑波音乐，完成精神状态调节。
优选地，所述L3步中，精神状态评估模块对脑电波信号的分析方法是：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，所述L4步中，在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：若精神状态评估结果与目标情绪相同，则生成停止播放指令；否则生成播放目标情绪脑波音乐的播放控制指令；
所述L5步中，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情绪标签为目标情绪的脑波音乐进行播放，对被试者进行情绪调节。
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，首先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是本发明精神状态调节系统的结构框图；
图2是本发明精神状态调节系统中脑电采集模块的原理框图；
图3是本发明精神状态调节系统中脑波音乐生成模块的原理框图；
图4是本发明精神状态调节系统中精神状态评估模块的原理框图；
图5是本发明精神状态调节系统中精神状态调节模块的原理框图；
图6是本发明精神状态调节系统中脑波音乐播放模块的原理框图；
图7是实施例二精神状态调节系统的结构框图。
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
本实施例一种基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统，其结构如图1至6所示，包括：
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；
用于根据精神状态评估结果生成播放控制指令或停止播放指令的精神状态调节模块；
以及用于根据播放控制指令从个人情绪音乐库中调出相应的脑波音乐进行播放，或根据停止播放指令停止脑波音乐播放的脑波音乐播放模块。
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。
上述基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统的精神状态调节方法，包括个人情绪音乐库构建阶段和精神状态调节阶段；
个人情绪音乐库构建阶段包括如下步骤：
S1步，将带有脑电采集模块的装置佩戴在被试者的头部；
S2步，设定若干刺激情绪，以及各种刺激情绪对应的刺激视频和初始化评估模型；向被试者依次播放各种刺激情绪对应的刺激视频，同时脑电采集模块采集被试者的脑电波信号，并对脑电波信号进行放大和滤波，然后将放大和滤波后的脑电波信号传送至精神状态评估模块和脑波音乐生成模块；
S3步，精神状态评估模块利用采集的脑电波信号对评估模型进行微调得到情绪标签；脑波音乐生成模块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，构建个人情绪音乐库；
精神状态调节阶段包括如下步骤：
L1步，将带有脑电采集模块的装置佩戴在被试者的头部；
L2步，脑电采集模块实时采集被试者的脑电波信号，并对脑电波信号进行放大和滤波，然后将放大和滤波后的脑电波信号传送至精神状态评估模块；
L3步，精神状态评估模块对脑电波信号进行分析，从而评估被试者的精神状态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；
L4步，精神状态调节模块根据精神状态评估结果生成播放控制指令或停止播放指令，并发送至脑波音乐播放模块；
L5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相应的脑波音乐进行播放，对被试者进行情绪调节；或者是脑波音乐播放模块根据停止播放指令停止播放脑波音乐，完成精神状态调节。
本发明精神状态调节系统，首先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。
如图2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；脑电采集模块可以是脑电采集头带、头盔、帽子等可穿戴设备。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3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；采用音乐合成软件生成左右脑脑波音乐；将左右脑脑波音乐整合形成双通道立体脑波音乐。
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，然后将其中一个通道的脑波音乐在原音高上提高一个八度，以便将两通道脑波音乐分为低音和高音，然后分别设置左右声道，得到立体声的脑波音乐。
如图4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。
如图5所示，在所述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：若精神状态评估结果与目标情绪相同，则生成停止播放指令；否则生成播放目标情绪脑波音乐的播放控制指令。
如图6所示，脑波音乐播放模块根据精神状态调节模块生成的播放控制指令从个人情绪音乐库中选择相应的脑波音乐，通过扬声器或耳机或骨传导耳机等播放出来，来调节被试者的情绪状态。
下面以构建调节积极情绪为例进行说明：
个人情绪音乐库构建阶段：构建出带有积极情绪标签的个人情绪音乐库；
精神状态调节阶段：精神状态调节模块中设定被试者的目标情绪为积极情绪；当精神状态评估结果不是积极情绪，例如为消极情绪或平静情绪时，精神状态调节模块生成播放积极情绪脑波音乐的播放控制指令；脑波音乐播放模块从个人情绪音乐库中随机选择积极情绪的脑波音乐进行播放，直至精神状态评估结果变为积极情绪，则精神状态调节模块生成停止播放指令，脑波音乐播放 模块停止播放音乐。
构建的个人情绪音乐库和情绪调节的分类可以根据实际情况来定义，如构建放松状态下的情绪音乐库来缓解焦虑等情绪，构建困倦下的情绪音乐库来辅助治疗失眠等。
下面以试验对本实施例精神状态调节系统及方法的效果进行验证：
试验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。每位被试者佩戴好脑电采集帽，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。
之后进行精神状态调节的试验。每位被试者佩戴好脑电采集帽，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，继续听脑波音乐一段时间后，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向脑波音乐播放模块发送停止播放指令，停止播放音乐。
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
本实施例一种基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统，与实施例一的区 别在于：如图7所示，本实施例中精神状态调节系统还包括：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；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。终端模块可以是移动端APP或PC端。采集的脑电波信号以及精神状态评估结果可实时发送至移动端APP或PC端显示。终端模块与云平台通过无线通信方式信号连接；以实现数据管理和储存。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 (10)

  1. 一种基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统，其特征在于：包括：
    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；
    用于根据精神状态评估结果生成播放控制指令或停止播放指令的精神状态调节模块；
    以及用于根据播放控制指令从个人情绪音乐库中调出相应的脑波音乐进行播放，或根据停止播放指令停止脑波音乐播放的脑波音乐播放模块；
    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所述的基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统，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；采用音乐合成软件生成左右脑脑波音乐；将左右脑脑波音乐整合形成双通道立体脑波音乐。
  3. 根据权利要求1所述的基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统，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。
  4. 根据权利要求3所述的基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统，其特征在于：所述时域特征包括均值、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。
  5. 根据权利要求1所述的基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统，其特征在于：在所述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：若精神状态评估结果与目标情绪相同，则生成停止播放指令；否则生成播放目标情绪脑波音乐的播放控制指令。
  6. 根据权利要求1所述的基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统，其特征在于：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。
  7. 根据权利要求6所述的基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统，其特征在于：所述终端模块与云平台通过无线通信方式信号连接。
  8. 根据权利要求1所述的基于脑波音乐的个性化精神状态调节系统的精神状态调节方法，其特征在于：包括个人情绪音乐库构建阶段和精神状态调节阶段；
    所述个人情绪音乐库构建阶段包括如下步骤：
    S1步，将带有脑电采集模块的装置佩戴在被试者的头部；
    S2步，设定若干刺激情绪，以及各种刺激情绪对应的刺激视频和初始化评估模型；向被试者依次播放各种刺激情绪对应的刺激视频，同时脑电采集模块采集被试者的脑电波信号，并对脑电波信号进行放大和滤波，然后将放大和滤波后的脑电波信号传送至精神状态评估模块和脑波音乐生成模块；
    S3步，精神状态评估模块利用采集的脑电波信号对评估模型进行微调得到情绪标签；脑波音乐生成模块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，构建个人情绪音乐库；
    所述精神状态调节阶段包括如下步骤：
    L1步，将带有脑电采集模块的装置佩戴在被试者的头部；
    L2步，脑电采集模块实时采集被试者的脑电波信号，并对脑电波信号进行放大和滤波，然后将放大和滤波后的脑电波信号传送至精神状态评估模块；
    L3步，精神状态评估模块对脑电波信号进行分析，从而评估被试者的精神状态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；
    L4步，精神状态调节模块根据精神状态评估结果生成播放控制指令或停止播放指令，并发送至脑波音乐播放模块；
    L5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相应的脑波音乐进行播放，对被试者进行情绪调节；或者是脑波音乐播放模块根据停止播放指令停止播放脑波音乐，完成精神状态调节。
  9. 根据权利要求8所述的精神状态调节方法，其特征在于：所述L3步中，精神状态评估模块对脑电波信号的分析方法是：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。
  10. 根据权利要求8所述的精神状态调节方法，其特征在于：所述L4步中，在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：若精神状态评估结果与目标情绪相同，则生成停止播放指令；否则生成播放目标情绪脑波音乐的播放控制指令；
    所述L5步中，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情绪标签为目标情绪的脑波音乐进行播放，对被试者进行情绪调节。
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