[发明专利]一种基于脑波音乐的疲劳检测方法及系统

说明书

本发明提供一种基于脑波音乐的疲劳检测方法及系统，方法包括以下步骤：接收脑电信号，并将所述脑电信号转换为脑电数字信号；根据预设第一时间间隔接收所述脑电数字信号，并计算所述第一时间间隔内的所述脑电数字信号的疲劳指标进行疲劳等级划分；根据所述第一时间间隔内获得的所述脑电数字信号的幅值定义音高，并根据疲劳分级的等级定义音长；通过所述音高与所述音长加以乐器音色获得脑波音乐。该方法能在短时间内通过实时根据的脑电波状态生成对应的脑波音乐，通过该脑波音乐可对用户的疲劳状态进行反馈。

技术领域

本发明属于疲劳状态研究技术领域，具体涉及一种基于脑波音乐的疲劳检测方法及系统。

背景技术

疲劳是指高强度或长时间连续工作而产生的工作效能降低的状态，属于一种自然的防卫反应，是一种主观的不适感觉。主要分为两大类：生理疲劳和心理疲劳。生理疲劳是指当工作活动主要由身体肌肉承担时所产生的疲劳，心理疲劳是指当肌肉工作强度不大但因工作中紧张程度较大或工作单调所产生的疲劳，主要表现为注意力涣散、思维迟钝、记忆下降、情绪烦躁等。疲劳感被认为起源于下部大脑的网状激活系统,肌肉骨骼结构可能已经与适当的大脑结构共同进化，因此整个单元以建设性和适应性方式共同发挥作用。

疲劳的缓解和干预方面，已有使用运动干预、教育干预以及行为疗法干预的方法降低疲劳感。而对于特定工作环境中的人，例如军人、消防员、长途驾驶员，当他们处于疲劳状态时，并不能通过足够时间的休息来改善疲劳状态，所以我们需要对该类人群提供一种便捷的疲劳缓解方式，上述传统干预手段存在耗时长、操作不便等问题。近几年发展迅速的脑波音乐在音乐治疗领域具有重大作用。根据脑电与音乐均遵循的无标度法则，将脑电信号一个事件映射为一个脑波音乐的音符，其中脑电信号的振幅映射为音高，脑电信号的时间长度映射为音长，脑电信号的平均功率映射为音强，音色一般选择钢琴，由此产生无标度脑波音乐，这种脑波音乐由生理信号直接翻译而来，可能对生理状态调控具有积极作用(图1)。

基于脑波音乐的反馈系统作为一种新型的便捷的缓解设备，有望成为疲劳的即时干预方式之一。脑波音乐是一种由人类脑电图转换成的音乐，包含了丰富的关于大脑活动的信息，用这种音乐配合便携式设备对疲劳人群给予反馈能起到比较好的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于脑波音乐的疲劳检测方法，该方法能及时检测疲劳程度并实时转化为具有缓解作用的脑波音乐。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于脑波音乐的疲劳检测方法，包括以下步骤：

接收脑电信号，并将所述脑电信号转换为脑电数字信号；

根据预设第一时间间隔接收所述脑电数字信号，并计算所述第一时间间隔内的所述脑电数字信号的疲劳指标进行疲劳等级划分；

根据所述第一时间间隔内获得的所述脑电数字信号的幅值定义音高，并根据疲劳分级的等级定义音长；

通过所述音高与所述音长加以乐器音色获得脑波音乐。

进一步地，所述疲劳等级包括：不疲劳、轻度疲劳、中度疲劳、重度疲劳。

进一步地，还包括步骤：

提取所述第一时间间隔内获得的所述脑电数字信号的特征，所述特征包括：主要频率、平均能量，α波比例，模式变化、振幅；

根据所述特征确定音高、音长、音量，并加入乐器音色获得脑波音乐。

进一步地，通过两个内置的干电极的导脑电采集脑电信号。

进一步地，还包括步骤：

播放所述脑波音乐，并对播放所述脑波音乐后的脑波信号进行检测，分析是否降低疲劳等级。

本发明的目的之二在于提供一种基于脑波音乐的疲劳检测系统，该系统可以基于脑电波生成脑波音乐以反馈用户目前的疲劳状态。