[发明专利]脑电信号转换音频的方法、装置、电子设备及存储介质

说明书

本发明涉及脑电信号转换音频的方法、装置、电子设备及存储介质。本发明所述的脑电信号转换音频方法包括：获取待转换的脑电信号数据；对所述脑电信号数据进行去噪处理；对经过去噪处理的所述脑电信号数据进行脑电特征提取，得到所述脑电信号数据对应的脑电特征；根据所述脑电特征与音乐要素的对应关系，将所述脑电信号数据转换为音频信号数据。本发明所述的脑电信号转换音频方法，将脑电信号数据转换为音频信号，由此，可以从音频信号反向推测大脑的活动状态。

技术领域

本发明涉及脑电信号数据处理技术领域，特别是涉及脑电信号转换音频的方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

脑电(Electroencephalogram，EEG)是大脑神经细胞正常生理活动产生的一种生物电信号，与心电类似，在一定程度上脑电是大脑生理状态的反映，可被用于检测人的生理以及心理状态，可为癫痫、痴呆、肿瘤等脑部疾病或脑死亡提供诊断信息。脑电信号来源复杂且不规则，难以使用完全确定的系统对脑电信号进行分析。已有研究表明，大脑是一个非线性动力学系统。目前研究多通过估计信号的一些非线性动态参数估计信号稳定性，也有一些研究采用基于卡尔曼平滑算法的非平稳线性判别估计非平稳参数，获取常规方法无法得到的信息。脑电信号具有随机性、非平稳性、非线性等特点，还具有单一的特征提取方法无法从多个角度分析脑电信号等的特性，因此某些特征提取方法不能够多方面地表示脑电信号特征，从而在给不同意识状态下所产生的脑电信号的分类会具有一定的困难度，在脑电信号的采集与分类上仍然拥有不小的研究空间。

音乐是人类表达情绪以及交流情感的重要形式，它在心理学以及神经科技研究中也占有一席之地。近些年来，音乐和脑电之间千丝万缕的关系使得各界研究人员都对这个未知的领域充满了好奇。音乐是生活中处处可以听到的旋律，有轻快的、愉悦的、动感的、舒缓的、悲伤的、安静的，不同的音乐旋律也会对人们的心情有不同的影响。研究表明一段抒情的小提琴音乐可以使高血压患者的血压降低，轻缓幽静的钢琴曲可以缓解产妇的紧张情绪有助于生产。也有通过音乐治疗心理障碍患者的研究，以及音乐对情绪的影响方面的研究。当大脑受到音乐刺激时，各个脑区都会做出相应的生理反应，而不同频率的脑电波也会发生变化，不同的波段对人体的认知已经生理的影响也各不相同。例如额区的Alpha波的功率值一般会受到情绪波动的影响，与情绪的强度相关，而Beta波则与注意力相关联。音乐不仅对主干大脑区域也影响，也会对大脑的边缘系统以及脑干部分造成径直或者迂回的影响，这些中枢神经系统对人体的内脏功能和肢体语言都有一定的调度作用，音乐状态下大脑的双侧额颞区被广泛地激活，且音乐引发的不同效果存在性别差异。

但是，现时却缺少将富有情绪波动的脑电数据转换为音频形式的数据的研究，就如现时较为为人所知的将语音信号与脑电信号的转换的研究。现存在该研究领域方面的部分方法是通过深度神经网络建立语音信号与脑电信号间的映射关系。将从语音中提取的特征作为前馈神经网络的输入，将脑电信号的特征作为输出目标建立模型。该方法所得到的结果虽然表明脑电和语音之间确实有着一定的关联，但是还未能直接看到回归预测得到的语音信号。语音信号与脑电信号的转换的研究更趋向于明确表达出脑电信号中向他人表达的信息，虽然该技术可以达到的信息明确性高，但是相对的所产生的拘束性也更高。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供脑电信号转换音频的方法、装置、电子设备及存储介质，将脑电信号数据转换为音频信号，并生成音乐简谱合成音乐，由此，可以从音频信号反向推测大脑的活动状态。

第一方面，本发明提供脑电信号转换音频的方法，包括以下步骤：

获取待转换的脑电信号数据；

对所述脑电信号数据进行去噪处理；

对经过去噪处理的所述脑电信号数据进行脑电特征提取，得到所述脑电信号数据对应的脑电特征；

根据所述脑电特征与音乐要素的对应关系，将所述脑电信号数据转换为音频信号数据。

进一步地，所述脑电特征与音乐要素的对应关系包括：