一种脑波音乐调控系统及方法、设备及介质与流程

本发明涉及脑机接口领域。更具体地，涉及一种脑波音乐调控系统及方法、设备及介质。

背景技术：

1、脑波是指人脑内神经细胞活动时所产生的电气性摆动。因这种摆动呈现在科学仪器上，看起来就像波动一样，故称之为脑波。脑波有四种：β、α、θ、δ波。其中，δ波是指深度睡眠脑波状态(范围0.5-3.5hz)；θ波是深度放松、无压力的潜意识状态(范围4-8hz)，θ波对于触发深沉记忆、强化长期记忆等帮助极大，所以θ波被称为“通往记忆与学习的闸门”；α波是学习与思考的最佳脑波状态(范围8-13hz)身体进入放松状态，相对的脑部获得的能量较高，运作就会更加快速、顺畅、敏锐；β波是紧张、压力、脑疲劳时的脑波状态(范围14hz以上)。

2、脑波音乐是由脑波衍生出来的音乐，它含有大脑的生理信息。近些年来，国内外的研究专家利用多种方法将单导或多导脑电信号(简称eeg)以及同步采集的大脑功能磁共振信号转换为音乐，通过数据分析比对，并进行不断升级改进。最终以一种包含生理状态信息的音乐形式展现出来。脑波音乐的研究涉及到神经科学、音乐学、美学、工程学等多个学科，形成一个独具魅力的交叉研究领域。脑波音乐是一种功能性的音乐，其最大特点是根据不同神经回路通过的大脑组织，给予不同的音频，来达到活化神经回路的目的。特定的音频感应，使得大脑在处理记忆力、理解力、图像思考、抽象思考、线性推理、空间想象时候的潜能被逐步激发出来。

3、α脑波音乐是基于脑波和声学原理，是藉由声波的震动频率来诱发大脑的脑波产生同化现象，例如，每秒震动十次的音频会诱发同频介于α脑波区间的一类脑波。因此，从左耳进入的声波会影响左脑的脑波，右耳进入的声波会影响右脑的脑波。根据不同神经回路通过的大脑组织，α脑波音乐给予不同的音频，从而达成活化神经回路的目的，使得在飞行训练和指挥决策等场景下，特定人群的心智机能可以充分被激发出来，有利于决策。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种脑波音乐调控系统及方法、设备及介质，以解决相关技术存在的问题中的至少一个。

2、为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种脑波音乐调控系统，包括

4、α脑波音乐激励模块，被配置为基于差频激励得到向受试者大脑施加的初始α脑波音乐刺激；

5、受试者状态采集模块，被配置为记录刺激过程中和结束后受试者集中力、注意力、记忆力和情绪的调控状态；

6、脑电信号采集模块，被配置为采集并存储在α脑波音乐刺激的过程中和结束后受试者不同脑区的电信号；

7、脑电信号分析处理模块，被配置为接收并根据所述脑电信号采集模块输出的脑电信号，分析得到脑电信号不同频段下的平均能量值与总能量值的实时可视化结果显示，建立受试者的脑电信号数据库；

8、受试者状态分析模块，被配置为基于分析模型将所述受试者状态采集模块输出的数据进行处理和分析得到状态分析数据，建立受试者的状态数据库；

9、α脑波音乐靶向调控模块，被配置为将受试者的脑电信号的分析数据和状态数据的分析数据作为输入，根据设定的受试者脑能力靶向调控目标利用机器学习算法调整所述α脑波音乐激励模块输出的α脑波音乐。

10、可选地，所述α脑波音乐分包括左声道α脑波音乐和右声道α脑波音乐。

11、可选地，所述脑电信号采集模块包括无线干电极脑电采集系统；

12、所述受试者状态采集模块包括多导生理信号记录系统。

13、可选地，所述脑电信号分析模块包括高通滤波、低通滤波和带阻滤波模块；

14、所述脑电信号分析模块在接收所述脑电信号采集模块输出的脑电信号进行分析前需要对其进行预处理。

15、本发明第二方面提供了一种脑波音乐调控方法，包括

16、所述脑波音乐调控方法包括：

17、对受试者大脑施加初始α脑波音乐；

18、测试并记录受试者测试过程中和结束后集中力、注意力、记忆力和情绪的调控状态；

19、基于分析模型将受试者集中力、注意力、记忆力和情绪的状态测试数据进行处理和分析，并建立每个受试者的状态数据库；

20、在初始α脑波音乐刺激的过程中和结束后，分别进行受试者脑电信号采集与存储；

21、对采集到的脑电信号进行预处理并计算脑电信号不同频段下的平均能量值与总能量值，建立受试者的脑电信号数据库；

22、基于受试者的脑电信号和集中力、注意力、记忆力、情绪的状态分析数据，根据设定的受试者脑能力靶向调控目标调制针对受试者脑状态的α脑波音乐。

23、可选地，通过可穿戴式电压电磁阵列采集传感器或无线干电极脑电采集系统采集所述受试者的脑电信号；

24、通过多导生理信号记录系统记录所述受试者集中力、注意力、记忆力和情绪的调控状态。

25、可选地，对采集到的脑电信号进行预处理包括对采集到的脑电信号进行降噪、高通滤波、低通滤波、带阻滤波、去伪迹、压缩静默瞬间信号和放大特殊波形处理。

26、可选地，所述初始α脑波音乐基于差频激励得到。

27、本发明第三方面提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本发明第二方面提供的方法。

28、本发明第四方面提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明第二方面提供的方法。

29、本发明的有益效果如下：

30、本实施例提供的脑波音乐调控系统，基于受试者大脑和集中力、注意力、记忆力、情绪的控制状态差异，实现大脑能力正向调控的靶向刺激，基于人工智能模型的脑电信号及状态信息分类识别方法，实现α脑波音乐的定向调制，更好地实现人类大脑能力的开发、增强和调控，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种脑波音乐调控系统，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的脑波音乐调控系统，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的脑波音乐调控系统，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的脑波音乐调控系统，其特征在于，

5.一种脑波音乐调控方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的脑波音乐调控方法，其特征在于，

7.根据权利要求5所述的脑波音乐调控方法，其特征在于，

8.根据权利要求5所述的脑波音乐调控方法，其特征在于，

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求5-8任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求5-8任一项所述的方法。

技术总结
本发明实施例公开一种脑波音乐调控系统及方法、设备及介质，所述脑波音乐调控系统包括，记录并采集不同刺激条件下的脑波信号并对所述脑波信号进行预处理；利用信号分析方法对预处理后的脑波信号进行时域、频谱和时频域功率谱的分析，提取并标记特征信号；利用训练后的分类器模型对脑波信号中包含的高级信息进行分类识别；将分类后的信号作为输入，利用强化学习算法进行感官增强、运动想象学习和情绪演进调控，形成逆脑波调控信号；利用所述逆脑波调控信号对受试大脑进行反馈激励；存储包含感官信息、运动想象和情绪信息的脑波信号、逆脑波调控信号以及反馈激励后的脑波信号，建立受试者高级脑波信息数据库。

技术研发人员：常予,蔡明春,张盛瑶,王婉怡,张蕴弛
受保护的技术使用者：北京电子工程总体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15