[发明专利]一种基于脑电信号的产品设计过程分期方法

说明书

本发明公开的一种基于脑电信号的产品设计过程分期方法，涉及基于脑电信号的产品设计思维过程分期方法，属于产品辅助设计、知识工程、智能制造领域。本发明实现方法为：选取适用于产品设计思维过程脑电信号的基本节律波，得到基本节律波对应的频率范围，采集设计者设计过程的脑电信号，对脑电信号进行小波分解，根据小波分解结果及选取的脑电信号基本节律波的频率范围得到脑电基本节律波；依次计算每个时间窗口的脑电特征参数，获得特征参数点；对各个窗口的特征参数进行基于密度峰值的聚类分析，得到基于脑电信号的设计思维状态的聚类结果；根据得到基于脑电信号的设计思维状态的聚类结果进行脑电信号分期；利用脑电信号分期结果解决工程问题。

技术领域

本发明涉及一种产品设计过程分期方法，尤其涉及一种基于脑电信号的产品设计思维过程分期方法，属于产品辅助设计、知识工程、智能制造领域。

背景技术

对于产品设计思维的研究，获取设计者的思维状态是其中关键的一步。目前思维状态的获取方法都不同程度的存在主观因素影响大的问题，因此，研究设计思维的客观化描述方法是十分有价值的。

最近，设计思维的研究人员使用了诸如脑电等生理信号来描述产品设计过程。学术领域也意识到了基于脑电信号的设计思维研究是设计科学的重要理论研究方向。脑电信号是大脑神经细胞群的电生理活动的主要反映，在产品设计过程的不同阶段会反应出不同的变化。

由于脑电信号非平稳性、随机性、非线性、低信噪比的特性，因而进行有效的过程分期一直是研究的难点。目前对于产品设计过程的分期阶段并没有明确的结论，而且，对于不同的设计者而言，具有不同的产品设计过程阶段。因此，如何基于脑电信号对设计者产品设计过程进行自动分期，成为了亟待解决的技术问题。

此外，可根据对设计者产品设计过程的自动分期结果，得出设计者在每个阶段的脑电特征，进而得出设计者的思维特征，解释产品设计思维的过程。根据自动分期结果在不同的阶段给设计者提供不同的辅助设计信息，改进设计方案，提高所设计产品性能，解决相关工程问题，具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的下述缺陷：(1)目前思维状态的获取方法都不同程度的存在主观因素影响大的问题；缺少设计思维的客观化描述方法；(2)脑电信号具有非平稳性、随机性、非线性以及低信噪比的特性，较难对脑电信号进行过程分期；(3)对于不同的设计者而言，具有不同的产品过程设计阶段，现有技术无法根据不同设计者的个体特性进行过程分期。本发明公开的一种基于脑电信号的产品设计过程分期方法要解决的技术问题是：建立一种设计思维的客观化描述方法，从产品设计过程中的脑电信号提取重要信息来描述设计者的设计思维过程，实现对设计者的脑电信号进行过程分期，此外，还能够实现根据不同设计者的个体特性脑电信号进行过程分期。

进一步地，本发明还要解决下述技术问题，根据上述对设计者产品设计过程的脑电信号自动分期结果，得出设计者在每个阶段的脑电特征，进而得出设计者思维特征，解释产品设计思维的过程；根据自动分期结果在不同的阶段给设计者提供不同的辅助设计信息，改进设计方案，提高所设计产品性能，解决相关工程问题。

本发明是通过下述技术方案实现。

本发明公开的一种基于脑电信号的产品设计过程分期方法，选取适用于产品设计思维过程脑电信号的基本节律波，得到基本节律波对应的频率范围，采集设计者产品设计过程的脑电信号，对脑电信号进行小波分解，根据小波分解结果及选取的脑电信号基本节律波的频率范围得到脑电基本节律波。依次计算每个时间窗口的脑电特征参数，获得特征参数点。对各个时间窗口的特征参数进行基于密度峰值的聚类分析，得到基于脑电信号的设计思维状态的聚类结果。根据得到基于脑电信号的设计思维状态的聚类结果进行脑电信号分期。

还包括如下步骤：根据得到的产品设计过程脑电的分期结果，得出设计者在每个设计状态的脑电特征，进而得出设计者思维特征，解释产品设计思维的过程；根据自动分期结果在不同的状态给设计者提供不同的辅助设计信息，改进设计方案，提高所设计产品性能，解决相关工程问题。