基于脑电信号分析的学生听课注意力评价方法技术

本发明专利技术公开了基于脑电信号分析的学生听课注意力评价方法，为解决学生听课注意力集中度难以表征的问题，基于脑电信号分析的学生听课注意力评价方法为：1.采集学生的脑电信号:1)采集原始脑电信号；2)对原始脑电信号进行前置一级放大处理；3)对一级放大处理的脑电信号进行再次放大；4)将放大后的脑电信号转换为数字信号；2.分析脑电信号：1)去除脑电信号工频干扰；2)对脑电信号进行低通滤波处理；3)去除眼电伪迹；4)特征提取与量化；6)将样本熵量化为注意力集中度；3.将量化的注意力集中度通过无线发送设备发送；4.通过无线接收设备接收注意力集中度数据；5.存储一段时间的注意力集中度数据；6.通过可视化界面呈现。

Evaluation Method of Students'Attention in Class Based on EEG Signal Analysis

The present invention discloses a method for evaluating students'attention in class based on EEG signal analysis. In order to solve the problem that it is difficult to characterize students' attention in class, the method for evaluating students'attention in class based on EEG signal analysis is as follows: 1. Collecting students' EEG signals: 1) collecting original EEG signals; 2) conducting original EEG signals. Pre-stage amplification processing; 3) re-amplifying the first-stage amplification processing EEG signal; 4) converting the amplified EEG signal into digital signal; 2. Analyzing EEG signal: 1) removing power frequency interference of EEG signal; 2) low-pass filtering processing of EEG signal; 3) removing EEG artifacts; 4) feature extraction and quantification; 6) Sampling; This entropy is quantified as attention concentration; 3. Quantified attention concentration is transmitted through wireless transmitting devices; 4. Receiving attention concentration data through wireless receiving devices; 5. Storing attention concentration data for a period of time; 6. Presenting it through visual interface.

【技术实现步骤摘要】
基于脑电信号分析的学生听课注意力评价方法
本专利技术涉及一种属于认知神经科学和信息
的评价方法，更确切地说，本专利技术涉及一种基于脑电信号分析的学生听课注意力评价方法。
技术介绍
人类的情感、状态的变化与自身的脑电信号的变化有着一定程度的关联。课堂上，学生注意力越集中，就能更清楚地掌握教师所讲内容，而注意力集中程度的变化又切切实实与脑电信号的变化息息相关。大脑细胞群在活动时，会产生有节律的电场波动。脑电信号(Electroencephalograph，EEG)，就是这种电场波动在大脑皮层或头皮表面的总体反映，记录了大脑活动时的电信号的变化。脑电信号是一种随机信号,具有非平稳和非线性的特点，能够反映人体神经系统的状态和变化。脑机接口技术(BrainComputerInterface，BCI)就是通过在大脑皮层采集脑电信号，感测大脑神经元电信号模式，经过放大、滤波、特征提取等步骤，将其转化成可以解读的信号，从中辨别人体的状态、情感、意念与情绪等。脑电信号的频率范围在0-30Hz，按照不同频率可分为δ、θ、α和β四个波段，其中δ波频率范围在0.5-4Hz，幅度在20-200μV，主要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于脑电信号分析的学生听课注意力评价方法，其特征在于，所述的基于脑电信号分析的学生听课注意力评价方法的步骤如下：1)采集学生的脑电信号；2)分析脑电信号；3)将量化的注意力集中度通过无线发送设备发送；4)通过无线接收设备接收注意力集中度数据；5)存储一段时间的注意力集中度数据；6)通过可视化界面呈现。

【技术特征摘要】
1.一种基于脑电信号分析的学生听课注意力评价方法，其特征在于，所述的基于脑电信号分析的学生听课注意力评价方法的步骤如下：1)采集学生的脑电信号；2)分析脑电信号；3)将量化的注意力集中度通过无线发送设备发送；4)通过无线接收设备接收注意力集中度数据；5)存储一段时间的注意力集中度数据；6)通过可视化界面呈现。2.按照权利要求1所述的基于脑电信号分析的学生听课注意力评价方法，其特征在于，所述的采集学生的脑电信号是指：(1)采集原始脑电信号选用湿电极单通道采集方式，包含一个数据电极，两个参考电极，数据电极放置在国际脑电图学会规定的10-20标准电极放置法中的Fpz位置即额极中点处采集数据，参考电极A1与参考电极A2放置在左右耳乳突处；(2)对原始脑电信号进行前置一级放大处理由于采集到的原始脑电信号十分微弱，幅值范围在5μV～100μV，因此需要对其进行放大处理，其放大增益要比一般的信号高得多，一般要放大20000倍左右；(3)对一级放大处理的脑电信号进行再次放大为防止放大倍数过高导致的引入噪声使放大器饱和，将放大过程分为两个阶段，本步骤中采用简单的同向放大电路，对前置放大器放大的信号进行再次放大，放大倍数为100；(4)将放大后的脑电信号转换为数字信号将放大后的模拟脑电信号通过A/D转换器进行转换，采样频率设置为每秒钟512个样本点，转换后的数字信号送入脑电信号分析单元。3.按照权利要求1所述的基于脑电信号分析的学生听课注意力评价方法，其特征在于，所述的分析脑电信号是指：(1)去除脑电信号工频干扰普通环境下，脑电信号的采集受到频率为50Hz的市电电压带来的工频环境干扰，影响脑电信号的分析；此步骤中，本发明采用FIR陷波滤波器来消除工频干扰，其阻带设为45至55Hz；(2)对脑电信号进行低通滤波处理由于有用的脑电信号频率较小，因此采用ChebyshevI型低通滤波器去除高频干扰，通带截止频率为50Hz；(3)去除眼电伪迹(4)特征提取与量化(5)计算样本熵对脑电信号加滑动时间窗，以1s长度为滑动时间窗即512个点，计算脑电信号的样本熵，窗口每次移动64个采样点，并计算下1s时间窗的脑电信号的样本熵，直到计算出一分钟时间内信号最后1s时间窗的脑电信号的样本熵为止，从而获得这段样本数据中脑电信号样本熵的时间序列；将这一组样本熵序列叠加平均，即获得1min时间内信号的样本熵；(6)将样本熵量化为注意力集中度通过计算不同时段β波样本熵的值来标定该时段注意力集中度；所述量化过程将样本熵的值按照(0-0.5]、(0.5-1.0]、(1.0-1.5]、(1.5-2.0]和大于2.0量化为label1、label2、label3、labe...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万忠，郑骁，尤洋，蒋鋆，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22