[发明专利]情感电子鼻实现方法

说明书

本发明涉及一种情感电子鼻实现方法及电子设备，包含如下步骤：收集不同的气味，构建气味材料库。选取嗅觉功能正常的健康人分别嗅闻气味材料库中的每种气味,并根据该气味所诱发的情绪情况，对每种基础情绪进行打分。针对每种气味，根据所有受试者对该气味的打分值，计算该气味的每种基础情绪平均分，并进行归一化得到该种气味所能诱发的情绪分布向量，将其作为其情感标签。通过电子鼻系统中的传感器阵列分别对气味材料库中的每种气味进行采样,得到与之对应的传感器阵列响应曲线。构建具有情感标签的气味特征数据库。将模糊聚类法与自适应神经模糊推理系统相结合，构建能够预测情绪分布向量的气味情感模型。

技术领域

本发明属于仪器测量与情感计算的交叉领域，涉及一种具有情感功能的电子鼻实现方法。

背景技术

嗅觉是由化学分子刺激嗅觉感受器所引起的感觉，是生物进化史上最古老的感官功能。受生物嗅觉原理的启发，研究人员在二十世纪八十年代提出了在结构和功能上模仿哺乳动物嗅觉系统的气体检测装置的概念，称为电子鼻(Gardner J W.Patternrecognition in the Warwick electronic nose,University of Warwick,UK,1988.)。它主要由气体传感器阵列、信息预处理模块及模式识别系统三部分组成，可以实现对简单或复杂气味的检测和识别。电子鼻因其具有便携、检测速度快、响应时间短等优点，已在环保、石油/化工、食品/饮料、香水、医疗等行业得到了广泛研究和应用。例如，华东理工大学高大启教授团队(高大启,张小勤,赵黎明,宋佳敏,王泽建,金志超.一种恶臭电子鼻仪器和恶臭气体多点集中式在线监测方法，专利号CN108709955A,2018)研发了一种恶臭电子鼻仪器，可以在线监测恶臭气体。浙江大学的王俊教授团队(王俊,徐克明.用于农产品现场快速检测的可拆装便携电子鼻,专利号CN107045005A,2017)研发了一种用于农产品现场快速检测的可拆装便携电子鼻系统。广东工业大学的骆德汉教授团队(范丹君,骆德汉,于昊.一种基于电子鼻的辛味中药材的分类鉴别方法研究.广东工业大学学报,2015,32(03):91-96)使用PEN3电子鼻对辛味中药材进行气味的分类，实现了不同种类辛味中药材的挥发性气味信息的模式分类。天津大学的孟庆浩教授团队(孟庆浩,李志华,亓培锋,曾明,赵为.一种用于在线白酒识别的手持电子鼻.专利号CN107422669A.2017)针对酒类检测应用的便携式需要，从传感器阵列、气路/气室、硬件电路、采样方法、系统体积等角度不断进行优化改进，先后研制了桌面分体式、便携式、手持式和Mini式共四代电子鼻系统，并实现了对白酒种类的识别。

目前的电子鼻系统一般主要用于气味的检测和识别，无法像人类那样通过嗅闻不同气味诱发不同情绪。科学研究表明嗅觉天然是情绪性的，气味刺激能够诱发不同的情绪状态，如水仙花和紫罗兰的香味可使人感到温馨、愉悦，天竺葵香味能够缓解人的紧张情绪，发霉的气味使人感到厌恶、不安等(周雯,冯果.嗅知觉及其与情绪系统的交互.心理科学进展,2012,20(1):2-9.)。然而，与人类鼻子不同，现有的电子鼻系统大多不具备像人一样的情感能力，没有从真正意义上实现对生物嗅觉系统的模仿。

以色列魏兹曼研究所神经生物学系的Rafi Haddad博士(Rafi Haddad,AbebeMedhanie,Yehudah Roth,et al.Predicting Odor Pleasantness with an ElectronicNose.PLoS Computational Biology,2010,6(4):e1000740)最早提出不再训练电子鼻去识别特定的气味，而是从气味愉悦性角度训练电子鼻，估计气味的愉悦度。Rafi Haddad博士所在团队率先研发了一款能够像人类一样预测陌生气味愉悦性的电子鼻系统，即该电子鼻可以预测待测气味闻起来是愉悦的还是令人不快的，抑或处于这两个端点之间的任何一点。目前，国内尚无将电子鼻与气味诱发情绪相结合，使电子鼻具备像人一样情感能力的电子鼻系统研究报道。

发明内容