Биотехническая система мониторинга эмоций человека по речевым сигналам и электроэнцефалограммам

• Автор: Сидоров, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 182 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ

ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЭМОЦИЙ ЧЕЛОВЕКА

1Л Мониторинг эмоций для диагностики заболеваний на ранних этапах

1.2 Компьютерные технологии и технические решения, применяемые

для выявления эмоций на основе анализа речи

1.2.1 Одноканальные системы

1.2.2 Многоканальные системы

1.3 Модели эмоций и их применение для анализа эмоционально

окрашенной речи

1.4 Признаки эмоционально окрашенной речи
1.5 Постановка задач дальнейшего исследования
Выводы по главе
ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭМОЦИЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА РЕЧЕВОГО СИГНАЛА
2.1 Концепция интегрированной БТС для мониторинга эмоций человека
2.2 Методика проведения экспериментов
2.3 Разработка мультимодальной базы эмоций
Выводы по главе
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ И АЛГОРИТМОВ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ЭМОЦИЙ ЧЕЛОВЕКА ПО ЕСТЕСТВЕННОЙ РЕЧИ
3.1 Влияние эмоционального состояния на спектральную плотность
мощности биомедицинских сигналов
3.2 Изменение морфологии аттракторов биомедицинских сигналов,
зарегистрированных при различных эмоциональных реакциях

3.3 Алгоритмы для оценки морфологических признаков аттрактора
3.3.1 Максимальные векторы аттрактора
3.3.2 Плотность траекторий аттрактора
3.4 Модель интерпретатора эмоций на основе нечетких оценок характеристик биомедицинских сигналов
Выводы по главе
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БТС ЕЕв/Б
4.1 Структура БТС ЕЕв/Б
4.2 Программные модули БТС ЕЕО/Б
4.3 Испытания БТС ЕЕв/Б
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Эмоции непрерывно сопровождают человека на протяжении всей его жизни, они являются мощными стимулами при достижении людьми биологических и социальных потребностей, от них во многом зависит физическое и душевное здоровье человека. Задача мониторинга эмоций актуальна для многих сфер деятельности человека, в том числе для медицины (психосоматика, неврозология, нейропсихология и т.д.), где оценки различных эмоциональных состояний человека принимаются во внимание при диагностике психосоматических и психомоторных нарушений. Мониторинг эмоций может использоваться в качестве дополнительного инструментария при клинико-психологическом исследовании пациентов.
В настоящее время для решения задач мониторинга эмоций создаются специальные методики, основанные на анализе речевых сигналов пациента и направленные на поиск объективных показателей депрессии, состояния тоски, тревоги и т.п., позволяющие формализовать операции передачи и дешифровки невербальной информации. С помощью обнаруженных изменений в характеристиках речи можно выделить т.н. «фазу дестабилизации», возникающую при резкой отмене назначенных лекарственных препаратов и необходимую для прогнозирования терапевтических эффектов при лечении эмоциональноаффективных расстройств и психических заболеваний.
Мониторинг эмоционального состояния человека становится новым востребованным инструментом, который находит применение как в области медицины, так и при создании специализированных биотехнических средств оценки эмоционального состояния человека (т.н. «эмоциональные сканеры», обучающие системы, автоматизированные системы оповещения и т.п.).
Степень разработанности темы исследовании. Большой комплекс исследований эмоций выполнен с помощью регистрации электрической активности головного мозга при предъявлении испытуемому различных

Рисунок 1.11 — Кривая интенсивности эмоционального переживания: то - начало эмоционального переживания; С - стартовое значение, от которого начинается плавное изменение интенсивность эмоции; Тшах - момент наивысшего эмоционального переживания; Ушах - «пик» эмоционального переживания; тц Т2 -левая и правая точки перегиба кривой; тк - момент достижения критического значения эмоционального фона; ()к- критическое значение эмоционального фона (затемнённая область); У - интенсивность (переживание) эмоции; т - время протекания эмоции (Глазунов, 2011)
Модели первой группы позволяют решать не только задачи анализа и распознавания эмоций, но и могут использоваться для задач синтеза ЭОР.
Во вторую группу входят т.н. «атрибутивные модели», позволяющие создавать представление о классах образцов ЭОР с помощью ограниченного числа признаков.
Характерный пример функционального подхода иллюстрирует т.н. сегментарная модель ЭОР (рисунок 1.12), предложенная в работе М.В. Калюжного [29]. В ее основу положена информационная модель просодии речевого сигнала, включающая факторы, характеристики, параметры и связи между ними. Основными факторами просодии являются смысл, вкладываемый в высказывание говорящим, его дикция и эмоциональное состояние.