练功程度评估方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用计算机测评气功练习者练功程度的方法及其装置，它以具有练功共性的教功者在练功前、中、后三过程中的呼吸、心电、左右脑电４路生理信号的全功率谱为模型，对相应的学功者的４路生理信号进行检测和ＦＦＴ处理，再将两者的功率谱进行相关性运算，以两者功率谱的相似程度作为基本练功程度的定量评估依据。运用本发明专利技术对某些功法的练功者进行测评，与实际观察结果比较符合，表明本发明专利技术的可靠性和实用性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用计算机测评气功练习者练功程度的方法及其装置。气功作为一种以内练为主的自我身心锻炼方法，在我国已有数千年的历史。在医疗技术高速发展、体锻项目众多的今天，非但没有被自然淘汰，反而呈上升之势，简单易行及某些情况下有特殊疗效无疑是其主要原因。为此，多年来众多科研人员对气功的效应及机理，从生理、生化、免疫以及现代科学中的新三论等各个方面做了大量的研究，取得一定的进展，而总体上仍处于气功共性的局部解释水平。气功科学作为当代人体科学的重要组成部分，涉及的研究范围很广、难度很大，奢望短时期突破是不现实的。而与此同时，一些应用性项目对气功科研却有迫切的要求，譬如开办传授某种功法的医疗气功培训班，结业时无法对其掌握程度进行客观的考核；社会上众多的学功者经一段时间练习后希望对自己目前掌握程度有所了解；卫生行政部门颁发有关的结业证书等，都需要一种对练功者掌握某种功法的程度进行评估的手段。目前，国内外对练功过程的检测基本上都是对呼吸、心电、脑电等生理信号单项进行的，研究对象是练功的共性。事实上，由于不同的功法在这些信号的功率谱分布规律上存在很大差异，练功共性难以定量。因此，至今人们对练功程度的测评还没有一种科学、实用的方法。本专利技术的目的在于提出一种能科学、实用地评估气功练习者练功程度的方法及其装置。本专利技术提出的练功程度评估方法是以具有练功共性的某种功法教功者在练功的前、中、后三个过程中的呼吸、心电、左脑电及右脑电4项生理信号的全功率谱为模型，对相应学功者的4项生理信号进行检测和快速付里叶(FFT)处理，再将两者的4项生理信号功率谱进行相关性运算，以两者功率谱的相似程度作为基本练功程度的定量评估依据。根据对一些气功师单项生理指标测试结果的进一步研究，下面的一些认识将作为本专利技术的基本出发点1、调心、调息、调身是练功的基本特征，但是具体到不同的功法有不同的侧重与规律。“三调”规律与功法直接相关，对不同的功法考虑建立不同的功法模型。2、练功者的调心、调息、调身是一种同步的、有机协调的自我身心锻炼行为，“三调”规律是一种同步状态下的规律，应采用同一时标轴下多路信号同时采集的检测方式。3、练功者的调心、调息规律，必定会在自身的自发脑电、心电与呼吸的功率谱分布中有所反映，故可考虑采用这些普通的生理指标。4、从检测角度考虑，被检测对象均属低频范畴，有的甚至接近0．1HZ以下的准直流，如呼吸中的基波等。由于无法排除检测时可能出现且将在功率谱中占较大比重的准直流伪迹，通常认为功率谱的绝对值是无意义的(准直流附近频段的研究还是要靠对时域信号的分析)，有意义的一是准直流部分以上的信号频率，一是信号功率谱的相对分布规律。为此，功率谱的相关运算是一种非常适合的数学处理方式，某一频段的相关运算分值将主要正比于待比较的功率谱的相似程度而不是功率谱的绝对值差异。基于此认识，本专利技术以受试者大脑顶部中央区左右侧的自发脑电、心电I导联、鼻部呼吸等四个生理信号为检测对象，以计算机控制下同一时标轴上四路时域信号同步采集的方式进行信号采样，以软件FFT(快速付里叶变换)形式将四路时域信号转换为频域信号，从而获得受试者四个生理信号的全程功率谱。四路时域信号本身的特征、其信号功率谱的特征与相互间的同步规律、练功三过程中功率谱的变化规律将作为研究的三项主要内容。采用在计算机上自定义评估方案的方式，根据对教功者的练功三过程及相应四信号的全程功率谱直观研究后获得的印象在计算机上设计评估方案，由计算机根据参照模型(教功者的功率谱)，根据评估方案中的相关运算参数，对每个受试者的功率谱进行相关运算，再根据评估方案中的评估参数做评估运算，最终生成对每个受试者练功“得法”程度的客观评估结果。因此，本专利技术提出的练功程度评估方法如下1、建立评估模型(1)对某一功法的教功者进行练功前、中、后三过程中四路生理信号进行同步检测，检测结果分别作为三个时域文件存盘。(2)将时域结果调出，进行32K点的FFT处理转换成全程功率谱，共12组，分别作为三个频域文件存盘。(3)将频域结果调出，对四路生理信号的全程功率谱翻阅浏览，分析基本的练功共性。若存在已知的练功共性则继续，否则放弃。(4)寻找此功法在四路生理信号上的功率谱特征；设计此功法的评估方案与加权方案。四路信号的功率谱本身再加上为其设计的评估方案与加权方案，组成了此功法的评估模型。2、对练功者进行检测与计算机评估(1)对相应的学功者以与教功者同样的方式进行四信号的同步检测以及FFT处理。(2)将学功者四信号在练功三过程的功率谱分别与教功者的对应功率谱按评估方案中定义的频段与相关性运算方式做相关运算，然后根据评估方案中各信号、各练功过程、各频段间定义的权系数以及加权方案对相关运算结果进行综合运算，最后得到包括综合评分、练功前中后的分别评分在内的评估结果。评估方案与加权方案在计算机上按规定的格式人工定义；整个评估过程由计算机自动进行；评估结果反映的是学功者与教功者在功率谱分布规律上的相似程度，以此作为对学功者掌握程度的评估依据。下面对本专利技术的各步骤作进一步描述评估过程中基本数据来源的设计。本专利技术中，对教功者的全功率谱(各小组)，分别分成M个特征频段(M≤4)，确定各频段的上、下限，得到12M(12M≤48)个特征频段范围。把教功者的12M个特征频段内的功率谱作为运算模型，以每个学功者的相应的12M个特征频段内的功率谱作为运算样本，对两者进行相关(相似度)运算，得到12M个相关运算分值，作为每个运算样本评估结果的基本数据来源。评估方案中评估参数的设计----设置二个群体，例如教功者对应的练功群体与所有的其他样本，进行12M个相关运算分值的群体比较。根据比较结果设计评估方案中的评估参数，即12M个特征频段各自的权系数与倍率数、练功三过程间的权系数及每一过程内四信号间的权系数等，目的是强化相关运算结果中比值高的特征频段，弱化比值低的特征频段，提高该功法练功者的整体评估分值。加权方案的设计----分析教功者的练功群体与所有其他样本的相关运算结果，是否与直观研究获得的印象整体相符。必要时可设置加分(也称加权)方案，即设置四信号某过程某特征频段的加分阈值与加分指数，其目的同样是期望提高该功法练功者的整体评估分值。最后，计算机将根据基本数据来源，根据评估方案中的评估参数及加权方案，自动生成对每个样本的评估结果。每个样本的评估中包括四个信号在练功前、中、后的12项综合评分、练功前、中、后的3项综合评分以及总的练功“得法”程度综合评分。这里需要指出的是评估方案中各特征频段的倍率数定义，影响的是全部样本的整体评估分值的大小，而评估方案中各特征频段范围的定义、各特征频段的权系数定义、各特征频段的相关运算参数的定义、加权方案的设计等起到的则是强化某功法练功群体的评估分值，弱化其他样本群体的评估分值的作用，但其前提首先是，该功法练功群体与其他样本比较，在这些特征频段确有功率谱分布规律上的特征，其次是评估方案设计得当，二者缺一不可，否则强化或弱化的是全部样本，没起到任何作用。此外也可看到，评估分值的大小仅对同一评估方案与同一功法模型下的全部样本之间具有可比性，不同评估方案或不同功法模型的下的评估分值是没有可比性的。本专利技术中，4路生理信号以100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种练功程度的评估方法，其特征在于步骤如下：（一）建立评估模型：（１）对某一功法的教功者进行练功前、中、后三过程中的呼吸、心电、左脑电和右脑电４路生理信号进行同步检测，检测结果分别作为３个时域文件存盘；（２）将时域文件结果调出， 进行ＦＦＴ处理转换成全程功率谱，共１２组功率谱，其结果分别作为３个时域文件存盘；（３）将频域结果调出，对４路生理信号的全程功率谱翻页浏览，分析是否存在基本的练功共性，若存在，则继续，否则放弃；（４）寻找此功法在４路生理信号上的功率谱 特征，设计该功法的评估模型。（二）对练功者进行检测与计算机评估：（１）对相应的学功者以与教功者同样的方式进行练功３过程中４路生理信号的同步检测及ＦＦＴ处理；（２）将学功者４路信号在练功３过程中的功率谱分别与教功者的对应功率谱按评 估方案中定义的频段与相关性运算方式作相关运算，然后根据评估方案中各信号、各练功过程、各频段间的定义的权系数以及加权方案对相关运算结果进行综合运算，最后得到包括综合评分、练功前、中、后的分别评分在内的评估结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张一和，
申请(专利权)人：上海市气功研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]