[发明专利]用于消极情绪缓解的推拿头盔及其工作方法

权利要求书

1.用于消极情绪缓解的推拿头盔，其特征是：包括传感器组、存储器、MCU、推拿按摩头盔，所述传感器组与MCU的输入端相连，MCU的输出端与推拿按摩头盔相连，MCU与存储器相连；

所述传感器组包括脉搏传感器、呼吸传感器、心电传感器和皮电传感器，分别采集脉搏、呼吸、心电和皮电4种生理信号；

所述存储器用于存储MCU的固件和推拿头盔的做动控制文件；

所述MCU包括生理信号采集模块、信号处理与情绪识别模块、推拿头盔做动模块；

所述生理信号采集模块包括脉搏信号、呼吸信号、心电信号和皮电信号传感器的驱动程序，生理信号采集模块用于控制传感器在一定的时间间隔内获得一定时间长度的生理信号信息；

所述信号处理与情绪识别模块对得到的生理信号进行滤波降噪、特征值提取，并将提取到的特征值与情绪模型的特征值进行比较，从而识别出特定的情绪；

所述推拿头盔做动模块用于接收信号处理与情绪识别模块输出的情绪信号，并调动对应的缓解消极情绪的按摩方案即对应的推拿头盔的做动控制文件，通过推拿按摩头盔的驱动电路实现做动，达到缓解消极情绪的作用；

所述推拿按摩头盔包括头盔本体、按摩气囊、驱动电路，所述按摩气囊通过固定装置设置于头盔本体上对应人体穴位，所述按摩气囊为可控式热-力转换小气囊，包括底板、气囊本体，所述气囊本体连接在底板上，该底板上设有处于气囊之内的发热元件，发热元件与驱动电路相连。

2.根据权利要求1所述的用于消极情绪缓解的推拿头盔，其特征是：所述推拿按摩头盔中的固定装置包括固定体和移动体，固定体贴合头盔本体内部设置，固定体上设有锯齿形卡槽，移动体上设有与固定体卡槽上的锯齿形结构相适的卡齿，移动体通过连接条与按摩气囊的底板固连。

3.根据权利要求1所述的用于消极情绪缓解的推拿头盔，其特征是：所述推拿按摩头盔中的发热元件为LED，LED连接有驱动电路，所述驱动电路由三极管和电阻组成，三极管的输入端与驱动电路相连。

4.一种如权利要求1所述的用于消极情绪缓解的推拿头盔的工作方法，其特征是该方法选用的情绪模型为基本情绪模型，同时确定要识别的情绪包括平静、恐惧、痛苦和厌恶，具体的该方法包括以下步骤：

(1)通过传感器组采集生理信号信息，包括脉搏、呼吸、心电和皮电4种生理信号；

(2)生理信号的降噪和特征值提取，通过MCU的一系列数字信号处理实现降噪和提取特定的特征值；具体包括以下步骤：

(2-1)信号预处理，不同的信号处理步骤如下：

(2-1-1)心电信号的预处理；

(2-1-1-1)去除工频干扰：通过50Hz和100Hz的带阻滤波减少工频的干扰；

(2-1-1-2)去除高频毛刺：选用Symlets小波函数作为母波，对心电信号做2层分解，然后仅保存其近似成分；

(2-1-1-3)去除基线漂移：若心电信号中出现严重的基线瀑移，先利用中值滤波法提取基线漂移的形状，再将原信号减去提取出来的基线；

(2-1-2)呼吸信号预处理；

(2-1-2-1)去除基线漂移：若一段呼吸信号的时域信号中有N个数值，通过以下公式去除基线；

x(n)=x(n)-1NΣiNx(i)]]>

其中，x(n)为测量结果的第n个值，而为该段数据的平均值；

(2-1-2-2)低通滤波：使用截止频率为0.45Hz的低通滤波器对信号进行低通滤波；

(2-1-3)皮肤电导信号预处理；

(2-1-3-1)去除基线漂移：若一段皮电信号的时域信号中有N个数值，通过以下公式去除基线；

x(n)=x(n)-1NΣiNx(i)]]>

其中，x(n)为测量结果的第n个值，而为该段数据的平均值；

(2-1-3-2)低通滤波：使用截止频率为0.3Hz的低通滤波器对信号进行低通滤波；

(2-1-4)脉搏信号预处理；

(2-1-4-1)去除基线漂移：若一段脉搏信号的时域信号中有N个数值，通过以下公式去除基线；

x(n)=x(n)-1NΣiNx(i)]]>

其中，x(n)为测量结果的第n个值，而为该段数据的平均值；

(2-1-4-2)低通滤波：使用截止频率为10Hz的低通滤波器对信号进行低通滤波；

(2-2)特征值的提取：通过浮动搜寻法对上面4种信号进行特征值的提取和支持向量机进行情感的评价，根据特征值较少和识别精度较高的准则得到的特征值如下表；

(3)识别情绪，将提取的特征值分别按以下顺序：厌恶、痛苦、恐惧和平静，带入各个情绪对应的超平面方程g(x)中，如果g(x)≥0则表示识别出对应的情绪，当识别出一种情绪时则设定当前的情绪状态为对应的情绪，当没有识别出对应的情绪时则标记为未知；具体方式为：

在情绪识别之前，通过支持向量机这一通用的识别算法将采集到的大量的不同情绪的生理信号用于作为训练得到不同情绪的支持向量机的超平面方程：g(x)＝W^Tx+b，式中W和x是m维行向量，m为上表中的特征值的数目，b为常数，W^T和b为通过向量机训练得到的值；

根据支持向量机的原理，如g(x)＝W^Tx+b为某一情感的超平面方程，x为某一次测量信号提取出的特征值，将x带入g(x)中如果g(x)≥0：则处于这一情绪；如果g(x)<0：则不处于这一情绪；

(4)推拿做动，根据特定的情绪选择特定的推拿头盔的做动控制文件控制小气囊做动达到缓解情绪的效果；具体方式为：(a)情绪状态为未知，气囊保持当前的做动状态；(b)情绪状态为平静，气囊停止做动；(c)情绪状态为厌恶、痛苦或恐惧并与之前的情绪状态不同，停止气囊的做动一段时间，再安装缓解当前情绪的做动控制文件开始做动；(d)情绪状态为厌恶、痛苦或恐惧并与之前的情绪状态相同，气囊继续做动；当没有安装新的做动控制文件时，缓解当前情绪的做动循环进行。