[发明专利]注意力特征识别方法及应用

说明书

注意力特征识别方法，设置注意力范式模型，其特征在于，注意力范式模型包括交替布置的注意力集中期间和间隔休息期间，注意力集中期间属于让用户处于注意状态从而训练用户的注意力，间隔休息期间属于让用户处于休息状态；与现有技术对比可以发现其有益的技术效果在于，第一，利用注意力范式模型所构建的注意状态、休息状态的交错设置，该结构本身不仅可以为用户提供中间休息时间，又能协助训练提高用户快速从嘈杂、休息状态进入到注意状态的能力，另外本系统又能借助于该循环结构在时间轴上实现的数据区分，便于数据对比机制的实施并尽可能多的发现非注意状态的数据从而提高对注意状态的判断。

技术领域

本发明属于人机交互技术领域，具体涉及一种注意力特征识别方法。即利用拾取用户脑电信号的方式，表达用户的注意力水平，并利用该表达的用户注意力水平实施控制和管理，例如对用户注意力训练过程予以监控、显示反馈从而提高训练效果和训练的管理效果，或者对眼电等控制行为予以控制等。脑电信号(Electroencephalograph，EEG)伴随我们生命的始终，是脑细胞群的自发性、节律性电活动在大脑皮层和头皮的总体反应，可以通过放置在头皮上的电极检测得到。EEG按照不同的频率可分为δ、θ、α、β四种节律波。很多国外的学者专家经过大量实验分析发现，人体脑电波中的α波段是在安静、觉醒状态下的主要活动频率。注意力缺陷多动症儿童表现出θ脑电活动以及θ/β功率比值增加，α和β活动降低。因此，通常认为θ慢波活动增加、θ/β功率比增加，α和β活动减弱是注意力下降的主要特征，但其它波段往往也存在一些影响。而眼电信号 (electro-oculogram，EOG)膜眼电图是眼球运动的电学记录，它是一种检测眼睛电位。

背景技术

注意力是选择和集中于相关刺激的能力，是一个心理学概念，属于认知过程的一部分。注意力表现为对某对象的指向和集中，因此具有指向性和集中性两个特点。在我们的日常生活中，注意力也扮演着重要的角色。注意力缺陷多动障碍或多动症（AttentionDeficit Hyperactivity Disorder，ADHD）在儿童和青少年中较为常见，其特征是“容易分心，难以专注”、“过度活动”或“难以控制自身的言行举止”，会严重影响患者在学表现，甚至可能会导致其他心理疾病。幸运的是，我们的注意力属于思维运动，能够通过头皮脑电（electroencephalogram，EEG）信号检测出来，并且可以由适当的认知训练来训练和改进注意力。

人机接口（human machine interface, HMI）的目的是在人和外部设备之间建立直接的交流通道，从而将人的意图转化为控制命令。眼电信号(electrooculography, EOG)因其稳定性高，传输速率快，常常被用在人机交互系统中，譬如基于眼电控制的轮椅系统，眼电字符输入系统等。

目前注意力的检测主要是使用多通道的电极帽采集数据，然后进行离线的分析，不具有实时性。而且多通道电极帽的佩戴以及使用不方便，也不便于携带。另外，目前对注意力的训练，并没有有效的、有趣味性的范式，可以让使用者在轻松、有趣的游戏中训练注意力。目前基于眼电控制的人机交互系统通常是给残障人士进行设计的，譬如轮椅系统、环境控制系统等。正常人使用的眼电控制系统因为常常缺乏“可玩性”和“学习性”而相对较少。

现有涉及对人脑注意力的训练和测试上，目前已有的专利技术如申请号为201020206845.3，名称为“注意力训练仪”的中国专利申请，披露了一种用于治疗多动症的注意力训练仪，其包括佩戴于头部采集脑电波的头盔和固定于头盔内的电极、将所采集脑电波转换成电信号并对该信号进行处理的脑电波处理电路、内置训练软件的电脑；电极分布在头盔内正对人脑的顶部和后枕部位并且电极通过脑电波处理电路与电脑电连接，电脑中装有患者脑电波数据库和对头盔采集到的脑电信号处理后进行对比并反馈到电极的电路，同时具有为处理电路提供电源的电源适配器。该技术采取对大脑特定领域的训练，提升注意力，进而达到矫正以至于治疗多动症，提高学习成绩的目的。