面向铁路司机的情绪数据集构建方法技术

本发明专利技术提供一种面向铁路司机的情绪数据集构建方法，针对铁路司机的情绪表征模型，通过虚拟现实的驾驶舱及完成设置任务对铁路司机情绪进行诱发，构建情绪数据集。本发明专利技术提供的面向铁路司机的情绪数据集，针对铁路司机焦虑、抑郁、疲劳、紧张和专注度情绪进行诱发，被试通过虚拟环境下驾驶车组并完成任务，使用皮肤电采集装置采集被试皮肤电信号；被试测试完成后填写情感体验问卷；统计情感体验问卷结果，构建皮肤电信号数据集。本发明专利技术提供的面向铁路司机的情绪数据集构建方法，提供了研究铁路司机的二维效价唤醒度情绪表征模型，皮肤电信号数据集的构建有助于研究铁路司机安全驾驶情绪检测。

【技术实现步骤摘要】
面向铁路司机的情绪数据集构建方法
本专利技术涉及数据集构建
，具体而言涉及一种面向铁路司机的情绪数据集构建方法。
技术介绍
情绪数据集的有效性与合理性是情绪计算研究中的关键问题，数据库的优劣直接影响后续的情绪识别及分析。因此，构建性能良好的情绪数据库是情绪识别的重要部分。当前应用较为广泛的公开数据库包括美国麻省理工学院(MIT)的认知情感计算数据库与德国Ausburg大学情感识别数据库、DEAP、BioVidEmo_DB数据集，而面对特殊群体的情绪研究需要构建相应的数据集。情绪数据集的构建首先需要对特定情绪诱发，传统的诱发方法有诱发材料、自传式回忆、想象以及组合情绪诱发法。近年来，虚拟现实技术发展迅速，研究者设计出了生态效度更高的基于虚拟现实情绪诱发法。而铁路司机的情绪研究关注于司机的焦虑、抑郁、疲劳、紧张和专注度情绪，与现在公开的数据集中的情绪有较大的区别，因此，面向铁路司机的情绪研究，有必要提出一种新的面向铁路司机的情绪数据集构建方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种面向铁路司机的情绪数据集构建方法，所述方法包括：步骤(1)：使用皮肤电信号采集设备采集被试静态下的皮肤电信号；步骤(2)：被试通过虚拟环境下驾驶车组，并采集被试皮肤电信号；步骤(3)：被试根据情绪诱发结果填写情感体验问卷；步骤(4)：统计情感体验问卷结果，并构建皮肤电信号数据集。示例性地，所述步骤(1)包括：Shimmer3GSR无线可穿戴传感器设备平台用于采集被试静坐5min后的皮肤电信号作为基线期的皮肤电信号。示例性地，所述步骤(2)包括：被试穿戴VR设备，观看视频，被试根据视频内容及要求通过手柄等设备完成操作，采集整个试验过程的皮肤电数据。针对所述VR设备，是模拟驾驶舱环境，被试通过佩戴的VR设备，直观的观察整个驾驶舱内情况。被试观看视频，并根据视频内容解决设备故障或安全驾驶车组。显示器屏幕将被试的视角进行显示，主试通过显示器可以看出被试完成任务情况，并记录被试从接到任务到完成任务的时间和记录是否正确。根据本专利技术实施列，被试需要完成的任务包括：机车不换向处理办法；运行中柴油机突然停机处理办法；柴油机启动后，松开1QA后停机处理办法；柴油机有“飞车”迹象时，如何使柴油机迅速停机；地下光线昏暗、线路景色单一、经过长大坡区段、经过小半径区段、能见度低以及轨道湿滑区段运行；前方线路、触网及信号机情况进行瞭望，若发现限界有异物侵入，执行紧急停车操作。示范性地，所述步骤(3)包括：被试根据个体在基线期和情绪诱发期内被诱发的情绪类型和强度进行填表；情绪类型包括焦虑、抑郁、疲劳、紧张和专注度，情绪诱发强度为很强、较强、一般、较弱、很弱。示范性地，所述步骤(4)包括：根据被试填写的情感体验问卷，首先根据诱发的不同情绪进行分类，得到焦虑、抑郁、疲劳、紧张和专注度5组样本数据；然后根据诱发强度将大于或等于“一般”的样本进行提取，去掉诱发强度低于一般的样本；最后结合主试实验记录被试对任务的完成时间及正确率结果，筛选关键时间段数据作为有效样本数据，将有效样本皮肤电信号进行提取构成情绪数据集。本专利技术提供的面向铁路司机的情绪数据集构建方法，针对铁路司机工作中的负面情绪建立皮肤电生理信号数据集，数据集中包含了研究者关注情绪包括：焦虑、抑郁、疲劳、紧张和专注度。基于“沉浸式”虚拟现实的诱发被试情绪，并根据被试的情感自评问卷以及被试完成任务的时间和准确度作为情绪诱发的参考值，利用被试的试验生理数据建立情绪数据集。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1示出了根据本专利技术的实施例的一种面向铁路司机情绪研究的表征模型；图2示出了根据本专利技术的实施例的面向铁路司机的情绪数据集构建方法流程图；图3示出了根据本专利技术的实施例的一种基于虚拟现实情绪诱发的流程图。图4示出了根据本专利技术实施例的一种基于视频情绪诱发的流程图。具体实施方式为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术提出一种面向铁路司机的情绪数据集构建方法，其通过VR设备呈现虚拟驾驶环境，被试在完成虚拟驾驶的同时采集被试的皮肤电信号，并通过自评量表及任务完成情况筛选有效样本。图1示出了根据本专利技术实施例的一种面向铁路司机情绪研究的表征模型。从心理学角度看，人类情绪通常包括高兴、喜欢、悲伤、愤怒、恐惧等基本情绪，而在铁路司机情绪研究中，铁路司机的焦虑、抑郁、疲劳、紧张和专注度情绪应在情绪识别中关键研究。根据情绪维度模型，以效价和唤醒度两个维度建立了面向铁路司机情绪研究的表征模型。如图1所示，考虑驾驶安全的需要，铁路司机的负面情绪为重点研究。铁路机车司机是确保铁路运输安全的关键岗位，其身心健康状况直接关系到铁路运输的安全性。铁路司机因需要长时间驾驶，受工作环境的影响，往往给其精神带来压力，如强迫体位、超负荷等体能的压力；收入、职业发展、工作与生活平衡等社会心理因素的压力。铁路司机的安全驾驶至关重要，而影响安全驾驶的因素不仅包括外在设备和环境因素，还包括铁路司机的心理情绪是否正常。如铁路司机疲劳驾驶，会表现为反应迟钝，注意力不集中，大脑处理信息能力下降；铁路司机遇到难以排除的故障导致焦虑时，容易产生郁闷急躁的心理，而驾驶员通常需要平稳的心态才有助于安全驾驶；当驾驶员处于激动的心理状态时容易盲目提升车速，判断行驶方向能力下降等不良反应。因此，该模型重点研究铁路司机的负面情绪，包括焦虑、抑郁、疲劳、紧张和专注度。图2示出了根据本专利技术的实施例的面向铁路司机的情绪数据集构建方法流程图。下面参照图2来具体描述根据本专利技术实施例的面向铁路司机的情绪数据集构建方法。步骤(1)：使用皮肤电信号采集设备采集被试静态下的皮肤电信号。主试告知被试实验目的，签署实验知情同意书。被试穿戴生理信号采集设备Shimmer3GSR，该设备的两个可重复使用的电极连接到一只手的两个手指的用于采集被试皮肤电信号，并通过模数转换输出离散数据信号。采集被试静坐5min后的皮肤电信号作为基线期的皮肤电信号，基线期皮肤电信号用于去除个体差异及基线漂移，具体而言，情绪唤起后的标准化皮肤电信号值等于采集到的皮肤电信号值减去基线期的皮肤电信号值。步骤(2)：被试通过虚拟环境下驾驶车组，并采集被试皮肤电信号。针对所述虚拟环境是被试通过佩戴VR设备，呈现的视频为模拟驾驶舱环境，VR设备手柄用于人机交互，实现支撑专业知识和技能的虚拟实训场景的实践操作，呈现的视频画面会根据被试的操作进行变换，被试可以根据需要对模拟的驾驶舱设备进行操作，并实现设备故障排除等问题。显示设备连接VR设备，用于显示被试视角下的呈现的视频画面，并录制显示视频，用于后续被试观看视频作答情感体验问卷。步骤(3)：被试根据情绪诱发结果填写情感体验问卷。被试，观看步骤(2)录制的视频信息，并根据主观感受填写情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向铁路司机的情绪数据集构建方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤(1)：使用皮肤电信号采集设备采集被试静态下的皮肤电信号；/n步骤(2)：被试通过虚拟环境下驾驶车组，并采集被试皮肤电信号；/n步骤(3)：被试根据情绪诱发结果填写情感体验问卷；/n步骤(4)：统计情感体验问卷结果，并构建皮肤电信号数据集。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向铁路司机的情绪数据集构建方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤(1)：使用皮肤电信号采集设备采集被试静态下的皮肤电信号；
步骤(2)：被试通过虚拟环境下驾驶车组，并采集被试皮肤电信号；
步骤(3)：被试根据情绪诱发结果填写情感体验问卷；
步骤(4)：统计情感体验问卷结果，并构建皮肤电信号数据集。


2.如权利要求1所述的面向铁路司机的情绪数据集构建方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：
主试告知被试实验目的，签署实验知情同意书；
被试穿戴生理信号采集设备Shimmer3GSR；
采集被试静坐5min后的皮肤电信号作为基线期的皮肤电信号。


3.如权利要求1所述的面向铁路司机的情绪数据集构建方法，其特征在于，所述步骤(2)中情绪诱发通过如下方法实现：
被试穿戴VR设备，观看视频，被试根据视频内容及要求通过手柄等设备完成操作，采集整个试验过程的皮肤电数据。
针对所述VR设备，是模拟驾驶舱环境，被试通过佩戴的VR设备，直观的观察整个驾驶舱内情况。被试观看视频，并根据视频内容解决设备故障或安全驾驶车组。显示器屏幕将被试的视角进行显示，主试通过显示器可以看出被试完成任务情况，并记录被试从接到任务到完成任务的时间及记录是否正确。
针对诱发情绪，包括面向铁路司机设计的二维效价唤醒...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春雷，尉迟学彪，毛鹏轩，高虹，
申请(专利权)人：北京入思技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11