[发明专利]儿童注意力评估系统及其方法

权利要求书

1.儿童注意力评估方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤(1)、使用者静坐在位置上，按要求佩戴好脑电采集设备；在评估开始后按照要求做任务并采集数据；其中先获取完全放松状态60S的注意力数据，以此60S的平均注意力作为基线；

步骤(2)、由于基于脑电的注意力检测模块采集到的原始注意力数据噪声较大，需要对其进行预处理使其变得平滑，以便于更好进行状态划分；对原始注意力数据的预处理分为三个步，分别为平均值滤波和莱茵达准则去除坏点以及Savitzky-Golay滤波；

2.1平均值滤波，定义滑动窗口：

Slide_window(rawdata,Step,WinSize)

其中rawdata是原始数据，Step是滑动窗口的移动步长，WinSize是滑动窗口的长度；平均值滤波具体的做法就是在算出滑动窗口内的数据点的平均值，然后将这些数据点中的第一个数据点用该平均值代替；然后向前移动一定步长，重复上述做法；为了尽可能的不对信号的长度产生太大的影响，令WinSize＝3；为了保证原始信号不失真，令Step＝1；

2.2莱茵达准则

在上述对数据进行平均值滤波后找到尖峰点，计算该尖峰点附近的30个数据点的平均值与标准差；然后按照莱茵达法则，若尖峰点的值与该30个点的平均值的差值的绝对值大于该30个点的标准差，则该点为坏数据点，否则为正常数据点；其中判断为坏数据点之后用该点附近30个数据点的平均值代替该数据点；

莱茵达法则给出的剔除坏点的方法如下：

则X_i为坏点数据；

则X_i为正常点数据；

其中为一段数据的平均值，则X_i为需要判断的数据点，σ为一个定值的常量；

2.3 Savitzky-Golay滤波

步骤(3)、对经过预处理之后的数据进行划分注意力状态，分为六类：放松状态、注意力转移状态、任务状态、专注状态、走神状态、注意力消失状态；具体是：

3.1将经过预处理之后的前60S数据划分为放松状态，并且计算前60S的注意力的平均值，以此作为基线，记为BaseLine；

3.2由于进入专注状态之后，注意力的波动应不太大，在放松状态后判断是否满足以下两个条件①大于BaseLine，②该点附近的十个数据点的方差小于5；若同时满足上述两点即代表进入专注状态，该点划入专注状态，否则该点属于注意力转移状态；

3.3若步骤3.2判断进入专注状态后，该点之后的数据点若大于BaseLine，即属于专注状态，否则属于走神状态；

3.4当专注状态的数据点超过10个后，则计算该10个数据点的平均值，并且乘以系数0.8，以此作为第二个基线，即为BaseLine2，该基线作为之后划分状态的基线；

3.5在满足3.4的条件后，若前一个点属于专注状态，并且该点满足大于BaseLine2，则该点属于专注状态，否则属于走神状态；

3.6在满足3.4的条件之后，若前一个点属于走神状态，并且判断该点是否满足以下两个条件①大于BaseLine2②该点附近的十个数据点(前5个，后4个)的方差小于5，该点若是则属于专注状态，否则属于走神状态；

3.7若连续走神状态超过30S，说明用户已经处于注意力消失状态，需要经过一段时间的休息才能恢复；一旦出现注意力消失状态，则状态划分结束；

3.8从专注状态开始之后，一直到注意力消失状态之前，均属于任务状态；

步骤(4)、在对整个评估过程的各个状态进行划分后计算与注意力相关的指标，包括放松状态平均注意力、专注状态平均注意力、最高注意力、注意力强度、注意力的持久性、注意力的稳定性、状态转移效率；

放松状态平均注意力：60S放松状态的平均注意力；

专注状态平均注意力：专注状态下注意力的平均值；

最高注意力：专注状态下最高的注意力；

注意力的持久性：专注状态下的总时长；