没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
温馨提示
内容概要:本文综述了基于脑电的情绪识别研究进展,阐述了情绪的生理基础、分类及诱发方法,重点介绍了基于脑电的情绪识别的主要步骤,包括脑电信号的采集、预处理、特征提取、特征降维、情绪模式的学习和分类。文章指出,脑电信号的特征提取主要分为时域特征、频域特征和时频特征三类,并讨论了特征降维和分类方法。此外,文章探讨了基于脑电的情绪识别在高级脑-计算机接口、在线疲劳监测、士兵精神状态监测和远程教育等方面的应用前景,指出了当前存在的问题,如脑电信号采集技术的局限性和个体差异性。 适合人群:从事神经科学、心理学、认知科学、计算机科学和人工智能等领域研究的专业人士,以及对基于脑电的情绪识别感兴趣的科研人员和研究生。 使用场景及目标:①帮助研究人员了解基于脑电的情绪识别的研究现状和发展趋势;②为开发基于脑电的情绪识别系统提供理论和技术支持;③推动基于脑电的情绪识别技术在实际应用场景中的落地,如脑-计算机接口、疲劳监测、精神状态监测和远程教育等。 其他说明:本文强调了脑电信号采集和处理技术的发展对情绪识别的重要性,指出未来的研究应致力于提高脑电信号的质量和处理效率,探索更稳定的脑电特征和更准确的情绪分类模型,以促进该技术的广泛应用。
资源推荐
资源详情
资源评论




























31
卷
4
期
2012
年
8
月
中 国 生 物 医 学 工 程 学 报
Chinese Journal of Biomedical Engineering
Vol. 31 No. 4
August 2012
doi: 10 . 3969 / j. issn. 0258 -8021 . 2012. 04 . 00
收稿日期
: 2012-02-11,
录用日期
: 2012-05-18
基金项目
:
国家自然科学基金
( 90820018 ) ;
国家重点基础研究发展
( 973)
计划
( 2009 CB320901)
*
通信作者
。 E-mail: bllu@ sjtu. edu. cn
基于脑电的情绪识别研究综述
聂 聃 王晓韡 段若男 吕宝粮
*
1
(
上海交通大学计算机科学与工程系仿脑计算与机器智能研究中心
,
上海
200240 )
2
(
上海交通大学智能计算与智能系统教育部
-
微软重点实验室
,
上海
200240 )
摘 要
:
情绪是综合了人的感觉
、
思想和行为的一种状态
,
在人与人的交流中发挥着重要作用
。
情绪识别是通过获
取人的生理或非生理信号对人的情绪状态进行自动辨别
,
以实现更加友好和自然的人
-
机交互
。
基于脑电的识别
方法是一种常用且有效的情绪识别方式
。
文中从脑电获取及预处理
、
特征提取和特征选择
、
情绪模式的学习和分
类等几个方面
,
介绍了基于脑电的情绪识别的研究进展
、
应用前景以及目前存在的主要问题
。
关键词
:
情绪
;
情绪识别
;
脑电
;
特征提取
;
机器学习
中图分类号
R318. 08
文献标志码
A
文章编号
0258-8021( 2012) 04-0595-12
A Survey on EEG Based Emotion Recognition
NIE Dan WANG Xiao-Wei DUAN Ruo-Nan LV Bao-Liang
*
1
( Center for Brain-like Computing and Machine Intelligence,Department of Computer Science and Engineering,
Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 20 0240,China)
2
( MOE-Microsoft Key Lab for Intelligent Computing and Intelligent Sys tem s,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China)
Abs tract: Emotion is a state that comprehensively represents human feeling,thought and behavior,thus takes
an important role in inter-personal human communication. Emotion recognition aims to au tomatically
discri minate different emotional states by using physiological and non-physiological signals acquired from people
in order to develop friendly and natural human-machine interface. EEG-based emotion recognition is one of the
most common used and efficient methods for emotion recognition. This paper introduced the state-of-the-art
techniq ues
,the read-world application s a nd some critical problems of EEG-based emotion recognition,fr om the
aspects o f EEG signals recording
,signal preprocessing,feature extraction,feature selection and classification
methods.
Key words: emotion; e motion recogniti on; EEG; feature ext raction; machine learning
引言
情绪是一种综合了人的感觉
、
思想和行为的状
态
,
它包括人对外界或自身刺激的心理反应
,
也包
括伴随这种心 理反 应的生 理 反应
。
在人 们 的日 常
工作和生活中
,
情绪的作用无处不在
。
在医疗护理
中
,
如果能够 知道患 者
、
特别是有表达障碍的患者
的情绪状态
,
就可以根据患者的情绪做出不同的护
理措施
,
提高 护 理质量
。
在产品开发过程中
,
如果
能够识别出用户使用产品过程中的情绪状态
,
了解
用户体验
,
就可以 改善 产 品功 能
,
设计 出 更适 合 用
户需求的产品
。
在各种人
-
机交互系统里
,
如果系统
能识别出人的情绪状态
,
人与机器的交互就会变得
更加友好和自然
。
因此
,
对情绪进行分析和识别是
神经科学
、
心理学
、
认知科学
、
计算机科学和人工智
能等领域的一项重要的交叉学科研究课题
。
对于情绪的研究由来已久
,
使用的方法也各不
相同
。
近年来
,
随着脑电信号采集设备的应用和推
广
,
信号处理和机器 学 习技 术 的快 速 发展
,
以及 计
算机数据处理能力的大幅提高
,
基于脑电的情绪识

中 国 生 物 医 学 工 程 学 报
31
卷
别研究已经成为神经工程和生物医学工程领域的
热门课题
。
文中将介绍目前国内外基于脑电的情
绪识别研究的现状以及发展趋势
。
文中从多个角度介绍情绪的相关理论
。
随后
,
从情绪的诱发
、
脑电 信号 的 采集
、
脑电信号的预处
理
、
特征提取
、
特征选择
、
情绪模式的学习和分类等
6
个方面详细介绍利用脑电进行情绪识别的方法
。
1
情绪
1. 1
情绪的生理基础
情绪最早的定义出现于美国心理学之父
James
于
1884
年发表的文章
,
他认为情绪是人们对于自己
身体所发生的变化的一种感觉
,
先有身体的变化才
有情绪的感知
,
任何情绪的产生都一定伴随着身体
上的某些 变 化
,
如 面 部 表 情
,
肌 肉 紧 张
,
内 脏 活 动
等
[1]
。1885
年丹麦生理学家
Lange
[2]
也提出了类似
的观点
。
因 此
,
后 人 把 他 们 对 情 绪 的 研 究 统 称 为
James-Lange
理 论
,
也 叫 情 绪 的 外 周 理 论
。 Jame s-
Lange
理论肯定了人的生理因素与情绪之间的内在
联系
,
但将情绪的产生只归结为外周生理的变化却
带有片面性
。
1927
年
Cannon
在论文中否定了
James
的情绪
理论
,
提出情绪的产生是由丘脑所决定的
。
认为当
外界刺激传递到大脑皮层后
,
大脑皮层就会激活丘
脑
,
并由此产生相应的不同情绪
[3]
。Cannon
的同事
Bard
也认为情绪的产生与丘脑有关
,
因此有人将他
们的 研 究 称 为
Cannon-Bard
理 论
。 Canno n-Bard
理
论肯定了丘脑在情绪产生过程中的重要作用
,
但完
全否定了外周生理与情绪产生之间的关系
,
也失于
片面
。1937
年
Papez
再次将情绪的产生与人的生理
活动联系在一起
,
并提出了情绪产生的边缘系统机
制
,
即
Papez
环路
(
如图
1
所示
)
[6]
。
他认 为
,
与情
感刺激相关的感觉信息在传到丘脑后
,
会向感觉皮
层
(
思维流
)
和下丘脑
(
感觉流
)
传播
。Papez
提出从
下丘脑到丘脑 前核 ① 再到扣 带皮层 ② 的 连接
。
当
扣带皮层整合从下丘脑传来的信号和从感觉皮层
传来的信息时
,
便产生了情感体验或感觉
。
从扣带
皮层到海马 体③ 再到下丘脑④ 的输出产生了自上
而下的情感反应皮质控制
。
在
Papez
环路提出十几
年后
,
心理学家
Maclean
在其基础上又提出了内脏
脑的概念
。
他认为内脏脑负责调解所有与情绪相
关的器官
,
并通过下丘脑调解内脏和骨骼的相应反
应
[5]
。Papez-Maclean
理论 将 前人 对 于情 绪 的 研 究
结果统合 在 了 一 起
,
为 后 人 对 情 绪 的 研 究 奠 定 了
基础
。
图
1
情绪功能性解剖学的
Papez
环路理论
[6]
Fig. 1 The Papez circuit theory of the f unctional
neuroanatomy of emotion
[6]
尽管对情绪的定义至今尚未统一
,
还在进一步
研究之中
,
但 神 经 科 学 和 认 知 科 学 的 研 究 结 果 表
明
,
情绪的产生与生 理 活动
,
特别 是 与大 脑 皮层 的
活动密切相关
,
这为通过研究大脑皮层的活动分析
和识别人的情绪状态提供了理论依据
。
1. 2
情绪的分类
对于情绪分类的研究也一直是众说纷纭
,
没有
定论
。
人的情绪千变万化
,
究竟每种情绪是作为个
体而独立存在的
,
还是不同情绪之间存在着某种相
关性
,
这都是学者们至今仍在讨论的问题
。
我国自古就有
“
喜怒哀乐悲恐惊
”
七情的说法
,
近代的学者们通过研究也分别提出了不同的基本
情绪集
[7]
,James
的情绪集包括愤怒
、
恐惧
、
悲痛
、
爱
等
; Ekman
的情绪集包括愤怒
、
恐惧
、
伤心
、
快乐
、
厌
恶
、
惊讶等
; Clynes
的情绪集包括愤怒
、
憎恨
、
悲痛
、
快乐
、
爱
、
浪漫
、
仇恨
、
无情绪等
; Izard
的情绪集包括
愤怒
、
害怕
、
悲痛
、
快乐
、
惊讶
、
关心
、
厌恶
、
鄙视
、
内
疚
、
羞耻等
。
他们认为人的所有情绪都是由基本情
绪集扩充而来的
。
然而通过逐步的研究
,
人们发现某些情绪之间
存在着一定的关联性
,
比如愤怒和厌恶有时会同时
出现
。
因此
,
有学者根据这种关联性开始用不同的
维度来表示情绪
。
目前最常见的分类方法是
Lange
的二维情绪分类模型
(
如图
2
所示
)
[8]
,
用纵坐标表
示人们心 情 的 愉 悦 程 度
,
从 不 喜 欢 逐 渐 过 渡 到 喜
欢
;
用横坐标表示状 态 的兴 奋 程度
,
从低 迷 逐渐 过
渡到兴奋
。
这样不 同的 情 绪就可 以通过 分 解为 两
个维度映射到该坐标系中
。
1. 3
情绪的诱发
近代以来
,
越来越多的学者加入到了情绪研究
的行列
,
而情绪研究的重要前提条件之一就是诱发
695

4
期 聂聃
,
等
:
基于脑电的情绪识别研究综述
图
2 Lange
情绪分类模型
Fig. 2 The Lange the ory of emotion s
出人的不同情 绪
。
情绪的诱发可以通过外部刺激
和内部响应等方式实现
,
目前常见的情绪诱发方法
主要有以下
3
种
:
图
3
刺激材料由愉悦度与唤醒度组成的二维空间分布
[11]
Fig. 3 Stimu li distribution in the 2 -D emotional space formed by the arousal and valence
[11]
1)
通过图片
、
音乐和视频等外部刺激诱发被试
的不同情绪
,
这也是目前被学者们最普遍使用的刺
激方法
。
为了客观有效地诱发出被试的不同情绪
并对相应的情绪状态进行标记打分
,Lang
等建立了
国际情感图片系统
[9]
(
如图
3
所示
)
和国际情感数
码声音 系 统
[10]
。
他 们 选 取 了 不 同 年 龄 段
、
不 同 性
别
、
不同种族的被试为系统中的材料进行打分
,
并
最终得到了情感系统中每个材料在愉悦度
、
唤醒度
和优势度等
3
个维度的得分
,
为所诱发出的情绪类
别提供了标记 依据
。
罗跃嘉等对上述系统进行了
本地化
,
建立了 中国 情感 图 片系统
、
中国 人 情感 面
孔图片系统
、
中国情感数码声音系统和汉语情感词
系统
[11]
,
为中国本地化情绪研究提供了良好的
素材
。
2)
提示被试做出不同情绪状态下所对应的面
部表情
。Paul
等通 过 研究 人 的脸 部 肌肉动 作和表
情之间的关系提出了一套面部行为编码系统
,
他们
认为人的情绪都会通过面部表情表现出来
,
脸是诚
实的
[12]
。
因此
,
一些学者在这个理论的基础上通过
要求被试做出不同的表情来研究被试相应的情绪
状态
[13]
,
然而这种方法并不是完全可靠的
,
因为当
人们试图掩饰自己的情绪时
,
其面部表情的变化也
会变得不易被察觉
。
3)
让被试自行回忆带有相应感情色彩的记忆
片段
。
这是一种完全由被试内部诱发情绪的方法
,
也被一些学者作为情绪研究的基本方式
[14 - 15]
。
然
而这种方法的缺点是无法保证被试能够找到带有
相应感情色彩的记忆片段
,
情绪所能保持的时间也
很难进行测量
。
上述
3
种情绪诱发方法各有优缺点
。
因此
,
在
实际的研究中
,
人们需要根据不同的环境选择合适
的方法对被试的情绪进行诱发
。
1. 4
情绪识别方法
对应于不同的情绪诱发方法
,
情绪识别方法也
各不相同
,
常见的 情绪 识 别方法 主要分 为 两大 类
:
基于非生理信号的识别和基于生理信号的识别
(
如
表
1
所示
) 。
基于非生理信号的情绪识别方法主要
包括对面部表 情和 语音 语 调的 识 别
。
面部 表 情识
795
剩余11页未读,继续阅读
资源评论


图先
- 粉丝: 308
上传资源 快速赚钱
我的内容管理 展开
我的资源 快来上传第一个资源
我的收益
登录查看自己的收益我的积分 登录查看自己的积分
我的C币 登录后查看C币余额
我的收藏
我的下载
下载帮助


最新资源
- 宜昌蓝光网络信息技术有限公司简介.doc
- 网络让我快乐作文800字.docx
- 项目管理的概念及项目过程管理.docx
- 软件质量和测试概述.pptx
- 对外经济贸易大学项目管理.pptx
- RFID应用集成中间件技术研究与开发.doc
- 楼宇自动化技术与工程复习题.doc
- 景格汽车教学软件应用说明(DOC6).doc
- 软件工程与软件测试阶段作业三.doc
- 计算机科学与技术专业发展战略、规范及认证.pptx
- 基于小波变换和希尔伯特包络分析的QRS波检测算法.pdf
- 单片机控制自动避障小车.doc
- 几种Excel常见的错误及其解决方法【会计实务操作教程】.pptx
- MVDR自适应波束形成算法研究.doc
- 2023年计算机考试题模拟新编.doc
- 项目管理的要点.doc
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈



安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
