基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统技术方案

技术编号:21142374 阅读:67 留言:0更新日期:2019-05-18 05:31
本发明专利技术公开的一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统,涉及织物评价技术领域。所述系统包括脑电采集帽、近红外脑功能成像仪、试样台、处理模块以及显示模块。本发明专利技术公开的一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统,可实现实时采集人体触摸织物时的触觉质感脑电信号和血氧浓度,并通过处理模块进行分析提取特征参数和获得大脑激活程度,二者结合,实现对织物舒适度、光滑感等触觉质感的定量评价,并通过与不同织物具有的脑电特征参数比较归类,完成对织物的识别;该评价与识别系统可反映出人体大脑的真实触感反映,客观的实现人对织物触觉质感的定量评价,增加评价的准确性、客观性,减少了处理通道的数量。

Quantitative Evaluation and Recognition System of Textile Tactile Sense Based on Multimodal Brain-Machine Interface

【技术实现步骤摘要】
基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统
本专利技术涉及织物识别评价
,具体涉及一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统。
技术介绍
人们通常通过触摸来感知织物的质感,织物的触觉质感决定了消费者对产品的认可和满意度,是纺织品的设计、生产和销售的关键影响因素。传统织物触觉质感表征方法主要是通过定性的语言描述人与织物接触的主观感觉,该评价方法受个体认知差异的影响较大,评价结果严谨性、稳定性及普遍性较弱。因此,鉴于以上问题,有必要提出一种稳定性和准确性都较好的基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统,以此实现对织物的客观评价。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提出一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统,包括脑电采集帽、近红外脑功能成像仪、试样台、处理模块和显示模块。所述评价与识别系统,可实现实时采集人体触摸织物时的触觉质感脑电信号和血氧浓度,并通过处理模块进行分析提取特征参数和获得大脑激活程度,二者结合,实现对织物舒适度、光滑感等触觉质感的定量评价,并通过与不同织物具有的脑电特征参数比较归类,完成对织物的识别。该评价与识别系统可反映出人体大脑的真实触感反映,客观的实现人对织物触觉质感的定量评价,增加评价的准确性、客观性,减少了处理通道的数量。根据本专利技术的目的提出的一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统,包括:脑电采集帽,所述脑电采集帽用于脑电信号的采集。近红外脑功能成像仪,所述近红外脑功能成像仪用于血氧浓度的测量。试样台,所述试样台用于织物试样的放置。处理模块,所述处理模块分别与脑电采集帽和近红外脑功能成像仪电连接,用于接收脑电信号和血氧浓度信息,并对采集的数据信息进行处理分析,提取特征参数。显示模块,所述显示模块与处理模块电连接,接收处理模块提取的特征参数,选择脑激活区域内的脑电信号特征参数和血氧浓度参数进行织物评价与识别,并对评价结果进行显示。优选的,所述处理模块接收脑电信号,并通过AR模型、频带能量法、独立分析、小波变换算法提取脑电信号的AR模型参数、功率谱密度和小波系数特征,并对提取的特征参数进行整合分类;同时接收血氧浓度信息,并对获得的血氧浓度信息进行均值、斜率和拟合二次项系数处理分析获得特征参数,按照统计结果获得大脑激活地形图。优选的,所述处理模块为包含matlab脑电处理分析软件的微型计算机。优选的,所述显示模块接收处理模块处理得出的大脑激活地形图和特征参数,按照大脑激活区域选择相应电极位置采集的脑电信号特征参数和血氧浓度参数,与数据库中的数据对比,实现对织物舒适度、光滑度、柔软度触觉质感的评价以及织物的种类的识别,并将评价与识别结果显示。优选的,所述试样台下方设置有三轴力传感器,所述三轴力传感器与处理模块电连接,用于测量、记录触摸织物时的压力和摩擦力,同时感应触摸织物的瞬间,发送信号至处理模块,同步触发脑电信号和血氧浓度的采集。优选的,所述三轴力传感器由压力传感器、切向力传感器和扭矩传感器组成。优选的,所述显示模块为带有液晶显示屏的微型计算机,所述显示模块还用于显示触摸织物时的压力和摩擦力。优选的,所述脑电采集帽和近红外脑功能成像仪一体设置,所述近红外脑功能成像仪的红外发射器和探头同时接入脑电采集帽中。与现有技术相比,本专利技术公开的一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统的优点是:所述评价与识别系统,可实现实时采集人体触摸织物时的触觉质感脑电信号和血氧浓度,并通过处理模块进行分析提取特征参数和获得大脑激活程度,二者结合,实现对织物舒适度、光滑感等触觉质感的定量评价,并通过与不同织物具有的脑电特征参数比较归类,完成对织物的识别。该评价与识别系统可反映出人体大脑的真实触感反映,客观的实现人对织物触觉质感的定量评价,增加评价的准确性、客观性,减少了处理通道的数量。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍,显而易见的,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域中的普通技术人员来说,在不付出创造性劳动的前提下,还可根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术公开的一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统的结构图。图2为本专利技术公开的一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统的原理图。图3为试样台与三轴力传感器装置结构图1。图4为试样台与三轴力传感器装置结构图2。图5为三轴力传感器同步触发信号原理图。图中的数字或字母所代表的零部件名称为:1-压力传感器;2-切向力传感器;3-扭矩传感器;4-试样台。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做简要说明。显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,均属于本专利技术保护的范围。图1-图4示出了本专利技术较佳的实施例,分别从不同的角度对其进行了详细的剖析。如图1-4所示的一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统,包括脑电采集帽、近红外脑功能成像仪、试样台4、处理模块以及显示模块。脑电采集帽用于脑电信号的采集。具体的,脑电采集帽包含若干放置于大脑感知区域的电极和两个参考电极,用于记录在感知织物时大脑感知区域的电压变化,并经过多级放大系统对采集到的微弱脑电进行放大处理,然后将脑电信号传递给处理模块。近红外脑功能成像仪用于血氧浓度的测量,测量脑功能响应信号。以活体组织中主要色团的吸收光谱为基础,结合光在组织中的传播规律,利用近红外光良好的穿透能力的特点,通过测量氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白等组织吸收、散射时所携带的信息,获得血氧水平依赖信号,监测大脑的功能活动。当大脑某个区域被激活,该区域皮层中的血氧和血容将发生变化,变化程度反映了区域激活强度,通过测量大脑皮层中血容、血氧的分布和变化来获取大脑激活区域地形图。具体的,脑电采集帽和近红外脑功能成像仪一体设置,近红外脑功能成像仪的红外发射器和探头同时接入脑电采集帽中,用于实现脑电的测量和血氧浓度测量的同步。试样台4用于织物试样的放置,通过人手触摸织物,诱发感知织物时大脑活动。具体的,试样台4下方设置有三轴力传感器,该三轴力传感器与处理模块电连接,用于测量、记录触摸织物时的压力和摩擦力,同时感应触摸织物的瞬间,发送信号至处理模块,同步触发脑电信号和血氧浓度的采集,实现大脑活动信号和触摸的同步采集和同步结束。该三轴力传感器由压力传感器1、切向力传感器2和扭矩传感器3组成,其输出电流经放大电路、开关电路变成稳定电压的方波信号,将方波信号发送到处理模块,系统检测信号的上升沿作为记录时间触发标记。处理模块分别与脑电采集帽和近红外脑功能成像仪电连接,用于接收脑电信号和血氧浓度信息,并对采集的数据信息进行处理分析,提取特征参数。具体的,处理模块为包含matlab脑电处理分析软件的微型计算机,其接收脑电信号,并通过AR模型、频带能量法、独立分析、小波变换算法提取脑电信号的AR模型参数、功率谱密度和小波系数特征,并对提取的特征参数进行整合分类;同时接收血氧浓度信息,并对获得的血氧浓度信息进行均值、斜率和拟合二次项系数处理分析获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统,其特征在于,包括:脑电采集帽,所述脑电采集帽用于脑电信号的采集;近红外脑功能成像仪,所述近红外脑功能成像仪用于血氧浓度的测量;试样台(4),所述试样台(4)用于织物试样的放置;处理模块,所述处理模块分别与脑电采集帽和近红外脑功能成像仪电连接,用于接收脑电信号和血氧浓度信息,并对采集的数据信息进行处理分析,提取特征参数;显示模块,所述显示模块与处理模块电连接,接收处理模块提取的特征参数,选择脑激活区域内的脑电信号特征参数和血氧浓度参数进行织物评价与识别,并对评价结果进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统,其特征在于,包括:脑电采集帽,所述脑电采集帽用于脑电信号的采集;近红外脑功能成像仪,所述近红外脑功能成像仪用于血氧浓度的测量;试样台(4),所述试样台(4)用于织物试样的放置;处理模块,所述处理模块分别与脑电采集帽和近红外脑功能成像仪电连接,用于接收脑电信号和血氧浓度信息,并对采集的数据信息进行处理分析,提取特征参数;显示模块,所述显示模块与处理模块电连接,接收处理模块提取的特征参数,选择脑激活区域内的脑电信号特征参数和血氧浓度参数进行织物评价与识别,并对评价结果进行显示。2.根据权利要求1所述的一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统,其特征在于,所述处理模块接收脑电信号,并通过AR模型、频带能量法、独立分析、小波变换算法提取脑电信号的AR模型参数、功率谱密度和小波系数特征,并对提取的特征参数进行整合分类;同时接收血氧浓度信息,并对获得的血氧浓度信息进行均值、斜率和拟合二次项系数处理分析获得特征参数,按照统计结果获得大脑激活地形图。3.根据权利要求2所述的一种基于多模态脑机接口的织物触觉质感定量评价与识别系统,其特征在于,所述处理模块为包含matlab脑电处理分析软件的微型计算机。4.根据权利要求2所述的一种基于多模态脑机接口的...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐玮余闯刘瑞鲁湘涌宋少泽杨雷王宇航刘送永朱华
申请(专利权)人:中国矿业大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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