[发明专利]一种基于微表情分析的压力痛阈测量装置

说明书

一种机械压力触发面部微表情的痛阈测量装置，其特征在于该测量装置包括机械刺激针、压力传感器、刺激针夹持机械手、面部微表情可见光数字采集相机、面部微表情红外数字采集相机、采集分析模块六部分。当前痛阈测量普遍采用受试者凭借主观感受按动按钮来记录产生痛阈的压力，这种方法存在数据不稳定、主观性强、一致性差、时间延迟长等缺点。本发明通过图像识别技术，计算机利用人体达到疼痛阈值后，均会不自主的发生面部微表情变化这一特点，自动计算被测者面部结构特征在达到痛阈时的细微变化，并自动记录刺激强度，具有痛阈值稳定、速度快、一致性好、基本无延迟等优势，其客观性远高于当前方法。

技术领域：

本发明涉及痛觉量化技术领域，尤其涉及一种基于微表情分析的疼痛量化装置及方法。

背景技术：

痛阈测量是神经科检测的常用方法。目前痛阈测量一般有两类方法，一是机械刺激。这种方法一般采用针刺法。测量时采用特定截面积的刺激针或钝头刺激枪以固定力刺激特定部位。逐渐增加力大小，直到被刺激者产生明显疼痛反应。记录此时的压力值作为该部位的痛阈。另一类方法是采用化学或光学热效应，如采用特定功率的激光灼烧特定部位，逐渐增加激光功率，直到被刺激者产生明显的疼痛反应。一般刺激对象有人或实验动物如小鼠等。采集当前力或激光功率的时机目前也有两种方法，一是实验动物或人的主动避痛行为，如抬爪或脱离刺激源；这种方法从大脑接收到痛觉神经传递过来的疼痛信号再到执行机构肢体动作有个延迟时间，如果神经受损的患者，这个时间不可控。另一种方法是人主动触发疼痛确认装置，如按钮等。这种方式严重依赖被压者主观感受，且触发时间受受力者神经反射时间长短影响很大。

发明内容：

本发明针对现有技术中的不足，提出一种采用机械刺激机体，发生疼痛反应后，采集并分析人体面部表情产生的细微变化特征，并以产生此特征时的刺激压力作为被刺激人痛阈的装置，该装置采集的疼痛触发时间客观、精确。

一种机械压力触发面部微表情的痛阈测量装置，其特征在于该测量装置包括机械刺激针1、压力传感器2、刺激针夹持机械手3、面部微表情可见光数字采集相机4、面部微表情红外数字采集相机5、采集分析模块9六部分。

一种机械压力触发面部微表情的痛阈测量装置，其特征在于机械刺激针1为顶端为锥形结构的刺针，尾端为平面，中间为圆柱状结构。顶端用于对被刺激者10进行刺激；尾端平面与压力传感器2紧密接触，用于测量被测者当其所受的刺激力。机械刺激针1和压力传感器2在刺激针内部电极带动下可以沿自身轴线前后移动，以增加和减小刺激压力。压力传感器2将压力信号转为电流信号，经数字化后作为刺激压力数值经数据线8传输到采集分析模块9中。

一种机械压力触发面部微表情的痛阈测量装置，其特征在于刺激针夹持机械手3用于安装夹持刺激针1，结构形式可以为串联或并联机械手，能够在操作空间内任意位置和方向可达即可。

一种机械压力触发面部微表情的痛阈测量装置，其特征在于面部微表情采集传感器包括可见光数字采集相机4、红外数字采集相机5组成，可见光数字采集相机4采集可见光波段的人面部表情图像，通过可见光图像信号传输线7将可见光数字图像传输到采集分析模块9中；红外数字采集相机5采集红外波段的人面部表情图像，通过红外图像信号传输线6将红外数字图像传输到采集分析模块9中。

一种机械压力触发面部微表情的痛阈测量装置，其特征在于采集分析模块9主要为处理计算机组成，完成可见光及红外数字图像信号的接收、分析、识别；同时也完成刺激针数字化刺激力的接收及处理工作。

一种机械压力触发面部微表情的痛阈测量装置，其特征在于可见光数字采集相机4使用时实时采集面部可见光图像并传输进采集分析模块9的计算机中后，面部微表情识别方法及步骤如下：

1. 在整幅图像中采用candy算子分割面部区域。

2. 计算面部区域竖直方向中线位置。

3. 在面部中线位置分别向左及向右取一个识别带A，宽度为d