基于生理信号的实时情感识别系统设计与实现

设计并实现基于生理信号的实时情感识别系统.以视频为刺激材料诱发受试者高兴、惊奇、悲伤、愤怒、恐惧、平静6种情感,通过MP160生理信号记录仪采集受试者相应情感下的心电、呼吸、脉搏波、皮肤温度、肌电、皮肤电导6种生理信号,采用PCA和SVM结合的算法实现情感的实时分类.最后,系统对4名在校学生进行了实验,6种情感的平均识别率为70%.     

一种能识别情感状态的遗传算法及应用

将离散的情感状态的识别看成模式识别问题,运用组合优化的思想,从4种生理信号心电(ECG)、肌电(EMG)、皮肤电(SC)、呼吸信号(RSP)中抽取情感特征,将遗传算法和最近邻算法相结合构造出一种新的方法,以最近邻为准则,遗传算法寻优,尝试找出最能"代表"某一情感状态joy、anger、sadness、pleasure的最优情感特征组合模式.仿真实验表明,用肌电信号(EMG)来识别4种情感状态效果要好于用其他3种生理信号,按唤醒度轴方向识别情感状态较按效价轴方向识别情感状态效果好.     

情感状态模糊识别的研究

相比人脸和语音表情识别,生理信号能更客观地反映人们的情感状态.基于生理信号的情感计算研究越来越引起人们的关注.针对情感状态具有模糊特性,提出应用模糊理论从生理信号中选取特征向量进行分类识别.与其他分类方式相比,采用模糊分类识别研究更有助于其他学科的研究人员对情感发生机理的理解和深入研究.比较模糊理论与其他分类方式的识别结果,实验结果表明模糊识别效果总体与其他方式差距不大,但对不同的状态识别效果差距较小.     

变异BPSO方法在情感生理信号特征选择中的应用

在情感状态识别中,往往会存在很多无关特征而影响识别的效果,因此进行特征选择是很有必要的。文章针对生理信号的情感状态识别及离散粒子群(BPSO)的缺点,采用变异的离散粒子群算法提取生理信号特征进行情感状态识别,显著地提高了平均正确识别率,并研究了粒子变异维数对识别正确率的影响。     

核磁共振脑功能成像BOLD信号的特征及其神经电生理机制

基于脑血氧水平依赖(BOLD)对比的fMRI技术作为脑功能成像的主要方法已广泛用于脑的生理、病理及人的心理活动等研究领域,成为研究脑功能活动的一种重要的无损伤探测手段．目前对BOLD信号的特征及其神经电生理机制的研究受到广泛的重视,研究结果也非常丰富,但还有很多问题尚未解决．同时,由于BOLD信号是对神经活动的间接测量,要准确推演神经活动信息需要对该信号的机制有较为全面及深入的理解．文中就BOLD信号的特征、对外部刺激的非线性响应问题和BOLD信号与神经电生理活动的关系等作简要评述．对非线性响应问题提出了新的观点,并对今后的研究做了展望．     

基于TS特征选择的生理情感状态分类

针对生理信号的情感识别问题,本文提出了禁忌搜索(TS)和神经网络结合的情感状态分类方法。该方法用禁忌搜索算法选择情感生理信号特征,神经网络BP算法分类情感状态。仿真实验结果表明,BP分类器在TS选择的特征基础上达到很好的情感分类效果。     

基于MEMS技术的微电极阵列细胞传感器

经典的细胞电生理记录方法的缺点是难以实现长时程测量,同时也难以实现对细胞网络的多位点同时测量.近年来,随着胞外电生理研究的不断深入和半导体微机械加工技术的发展,传感器件的微型化和集成化为细胞的微环境测试和电生理研究提供了强有力的手段.基于多年来在细胞芯片上的研究,介绍了用于细胞外电生理测试的微电极阵列(microelectrode array,MEA),分析其原理、设计及加工过程;并对心肌细胞在其表面生长情况和电信号传递过程进行八通道并行动作电位检测;最后对所测得的结果加以讨论.实验证明,该细胞芯片可对多个细胞同时进行长期、无损的胞外电信号测量,制备简单、使用方便、可进一步应用于细胞电生理研究、药物检测等领域.     

应用于组织切片的传感阵列技术及其在神经传导研究中的应用

应用于组织切片的传感阵列技术是在组织电生理研究的基础上发展起来的一种用于体外研究组织电生理及神经传导的前沿技术.该技术能够对组织进行多点、实时、无损检测,在研究组织和细胞的电生理活动、揭示细胞网络属性、分析不同细胞或细胞群之间的兴奋与抑制关系等方面具有独特的优势.文中综合评述了目前国际上应用于组织切片电生理检测的传感阵列技术及其在神经传导机制研究中的应用.并结合我们的研究工作,主要介绍了传感阵列技术在嗅球组织电生理研究中的进展,对未来传感阵列技术的发展及其在神经传导中的研究进行了展望.     

应用于组织切片的传感阵列技术及其在神经传导研究中的应用

应用于组织切片的传感阵列技术是在组织电生理研究的基础上发展起来的一种用于体外研究组织电生理及神经传导的前沿技术.该技术能够对组织进行多点、实时、无损检测,在研究组织和细胞的电生理活动、揭示细胞网络属性、分析不同细胞或细胞群之间的兴奋与抑制关系等方面具有独特的优势.文中综合评述了目前国际上应用于组织切片电生理检测的传感阵列技术及其在神经传导机制研究中的应用.并结合我们的研究工作,主要介绍了传感阵列技术在嗅球组织电生理研究中的进展,对未来传感阵列技术的发展及其在神经传导中的研究进行了展望.     

DSS—1电生理信号采集,处理系统的设计

本文介绍利用ＰＣ机、８０９８单片机等构成的系统实现刺激信号的输出和对电生理信号的放大、采集、处理的功能。     

基于XGBoost的多种生理信号评估心理压力等级方法

基于生理信号客观评估心理压力状态成为目前的研究热点,但最佳评估算法有待进一步探索. 本文选择心算任务诱发受试者的心理压力,采集了21位在校大学生的脑电、心电、皮肤电导、脉搏波4种生理信号. 提取各生理信号时域和频域的多种特征,使用方差分析(ANOVA)、最大相关最小冗余(mRMR)、单个特征支持向量机(SVM)分类准确率、随机森林(RF)特征重要性、梯度上升决策树(GBDT)特征重要性、极端梯度提升(XGBoost)特征重要性6种特征选择方法筛选出有效特征,利用SVM、K近邻(KNN)、高斯朴素贝叶斯(GNB)、自适应提升算法(Adaboost)、GBDT、XGBoost 6种分类器对提取的特征进行分类. 结果得出,GBDT特征筛选与XGBoost分类器的组合模型对心理压力的等级评估效果最佳.      

动物生理信号计算机自动测试与分析系统在药物毒理研究中的应用

从中草药中寻找新药已成为当今药学界的研究热点。新药在进入临床前的实验时,动物的毒理研究是必不可少的,而动物生理信号的测试是其毒理研究中重要的组成部分。长期以来测试动物生理信号所沿用的描笔式记录仪存在着许多缺陷。我们结合药学、电子工程学和计算机软件等多学科的综合优势,研制了一套计算机控制的、用于动物生理信号的检测与分析系统,并用大鼠进行了实验验证,实验结果表明该系统通用性强、自动化程度高、存贮信息量大、所获实验数据更为科学和合理。计算机的引入将会促进中草药药理和毒理传统研究手段的更新和发展。     

实时动态闭环电生理硬件在环平台设计与实现

神经系统电刺激已经成为一种日益重要的神经科学机制探索工具和基本神经系统疾病的治疗手段，但基于期望响应的刺激信号获取需要大量的重复性实验．而且生理实验存在伦理性问题，基于纯软件仿真的电生理实验难以复现对应模拟量信号．利用硬件在环平台获取期望响应的最优刺激可解决上述问题，因此本文设计并实现了一个实时动态闭环电生理硬件在环平台，基于平台可以实现神经系统电生理，通过神经调控策略获取刺激信号，进行神经系统的刺激机制探索和基本神经调控手段的优化．本文设计的平台包括硬件回路和图形用户界面，其中硬件回路主要在数字信号处理器上构建，实现了人工神经系统和闭环控制器的片上集成；上位机图形用户界面的开发实现了人机交互，用户可根据需要进行不同模型、控制算法的闭环电生理实验．基于该平台，本文实现了皮层-基底核-丘脑回路神经网络的实时硬件计算，并获得了期望网络状态的刺激信号．结果表明，相比于I5-8400中央处理器的仿真模拟，该实时动态闭环电生理硬件在环平台可将神经元网络状态的高速计算提升近40倍．而且平台实现的迭代学习控制策略可进一步缓解传统比例积分闭环电生理实验中参数整定的难度，有效提高刺激信号的调控精度．     

基于脑电情绪识别的研究现状

情感分析作为人机交互的一项重要内容,近年来随着人工智能的大热取得了很大的发展.可以通过许多身体特征对人的情感进行计算评估,如血压、心电、肌电、皮肤等,EEG(脑电波)是大脑皮层神经元放电现象的总和,如何从脑电中识别出受试者的情感受到了各研究领域的广泛关注.文首先对人的情感进行了简要的解释,然后介绍了与EEG信号的记录、预处理、特征提取、信号的分类相关的方法、算法及研究现状.     

广义线性模型在神经电生理信号分析中的应用

大脑在完成思维等功能活动时,脑中的神经细胞会产生表征不同生理状态的电活动,大脑不同功能区也会呈现不同的放电特征,例如,参与学习记忆等认知活动的海马脑区以产生尖波涟漪事件为典型特征。本研究利用多通道电生理技术记录到神经元胞外电信号,通过海马区节律性场电位进行了3种常见生理状态(清醒、快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠阶段)的划分,并介绍了利用海马区尖波涟漪事件研究海马区和皮层区的放电特征的方法。最后,利用5折交叉验证的广义线性模型预测神经信号的方法,以特定时间窗内神经元群体放电个数矩阵为自变量,该时间窗或其他时间窗内的单个神经元放电个数向量或尖波涟漪事件是否出现为因变量,进行预测,与解耦不同生理意义下的神经活动结果进行对比。本研究将有助于分析及解码不同生理状态下大脑功能区的神经信号特征,尤其是对研究学习记忆功能及其相关脑区之间的相互作用提供方法学依据。     

电生理诊断中实时数字滤波器的设计与实现

根据视觉电生理信号的特点，采用计算机软件方法实现了一种消除人体５０Ｈｚ工频干扰的实时带阻滤波器．     

生理生化指标在竞技体操训练中应用现状分析及发展趋势研究

通过综合运用文献资料法、现场观察法、专家访谈法等方法对生理生化指标在竞技体操训练中应用现状进行了研究,并对其发展趋势进行了预测.研究结果表明：竞技体操训练中主要采用安静心率（HR）、血乳酸（BL）、尿素（BUN）、磷酸肌激酶（CPK）等生理指标来进行运动负荷监控,在当前研究的基础上将会有更多的生理指标应用到竞技体操训练研究,其中最大摄氧量（VO2max）、血红蛋白（Hb）、肌电图（EMG）、血睾酮（T）等指标将会受到重视.     

水杨酸对植物的生理作用(综述)

综述了近年来水杨酸对植物生理作用的研究进展.水杨酸是植物体内普遍存在的内源信号分子之一,已被确认为是一种植物激素,具有重要的生理功能.研究表明,水杨酸在植物的抗病、抗低温、抗旱和抗盐等方面,以及对果实成熟、园艺产品保鲜和种子萌发等具有明显的作用.     

大鼠背根神经节神经元的分离方法及电生理特征探讨

在获取大鼠背根神经节神经元后,全细胞膜片钳技术记录动作电位和钠电流,探讨大鼠背根神经节细胞的分离方法和细胞形态以及电生理特征.结果显示,本实验能得到完整圆形或椭圆长条形的大鼠背根神经节体.正常的单个背根神经节神经元呈圆形或椭圆形,大小不等,胞膜清晰,折光性好,隐约可见细胞核.在背根神经节细胞上记录的动作电位呈正立锐角三角形,静息电位小,动作电位时程短.背根神经节神经元的钠通道最大电流密度为(-62.04±4.45)pA/pF,几乎能被河豚毒素(TTX)完全抑制.本实验分离方法简单易行,背根神经节神经元容易获得和辨认,电生理特征明确,适用于神经系统疾病的电生理特征研究和治疗药物观察.     

多导生物反馈仪肌电信号提取电路的设计

基于生物反馈技术研制一种能采集4种生理参数的多导生物反馈仪，将心理生理信号（肌电，皮电，呼吸，脉搏）进行放大和滤波，消除工频干扰和噪声，采用无线传输方式关入计算机进行处理，并在计算机上实时显示生理图谱，作为一种反馈信息，介绍了该多导生物反馈仪的基本构成及其特点，并对肌电生物信号的特点和提取方法进行了分析，该多导生物反馈仪的初步实际应用结果表明了其设计的可靠性和实用性。