皮电(最经典的解释).ppt

皮电概述 什么是皮电 人体的皮肤电阻 电导随皮肤汗腺机能变化而改变 这些可测量的皮肤电改变称之为皮电活动 EDA 心理生理学家对研究心理上引起的汗腺活动进行测量 来研究与之相关的心理活动 情绪紧张 恐惧或者焦虑情况下汗腺分泌增加 皮肤表面汗液增多 引起导电性增加而致皮电升高 皮电研究的意义 皮电反应系统就与情绪 唤醒和注意力等密切联系 EDA测量指标之所以应用各种研究论题 很大程度上在于这种测量相对容易 且能够与心理状态和心理过程敏感性结合起来研究 皮电活动 EDA SC 是生理学反应系统中应用最广泛的测量指标类型 皮电的测量 EDA信号是将一对电极放置在皮肤表面 通过测量经过该表面的微小电流而获得 手掌和足底表面的小汗腺被认为更多的是与控制行为相关 Edelberg 小汗腺对于心理刺激比热刺激的反应更加明显 小汗腺与心理干扰导致的出汗有关 手掌和足底的腺体密度大 心理出汗在这些部位最明显 皮肤电反应基础水平的个体差异明显 可分为高 中 低不同水平 皮肤电反应基础水平与个性特征相关 基础水平越高者 越内向 紧张 焦虑不安 情绪不稳定 反应过份敏感 而基础水平低者 越开朗 外向 心态比较平衡 自信 心理适应较好 以下三个因素可以影响皮肤电反应基础水平 l 觉醒水平 在正常温度范围内 手掌和脚掌特别能反映唤醒水平 因此 这两个区域是测量皮肤电反应的适宜部位 而且皮肤电水平在早晨较低 到中午达到顶点 而在晚上又降低 其变化似乎对应于一天内工作效率的变化 2 温度 身体皮肤主要反映身体的温度调节机制 当气温很高 身体需要散热时 皮肤因出汗 电水平就会高 当气温较低 身体需要保存热量时 皮肤电水平就低 人的手掌和脚掌也参与温度调节 但主要是在极端的气温情况下才参与 3 活动 当被试正准备某项任务时 皮肤电水平就会逐渐上升 开始从事某一活动时 皮肤电水平将相应地升高到一个较高水平 而在休息时 皮肤电水平降低 如果长时间从事难度不大的某项工作 皮肤电水平会缓慢的下降 但对难度较大的工作 这种变化就不明显 采集过程 采集皮肤电反应信号的接线图如图2一4所示 图中采用了TSD203指头电极 然后测量其皮肤电水平 在采集GSR前 必须在指头电极的凹槽内注入导电膏 才可以采集到皮肤电活动 数据整理 GSR的有用信号频率范围主要集中在0 2Hz以下 根据奈奎斯特采样定理 将采集过程中的采样频率设为2OHz 在后期整理数据中 为了得到有效的数据 Picard等采用演员表达情感时 截取中间的100S生理信号进行处理研究kimi等则采用了情绪刺激过程中最后50S的生理信号 而本研究将被试的情感主观报告表和主试在信号上的标记相结合进行分析 根据情感主观报告表 去掉某些被试无效的GSR信号 没有激发出相应情感或者激发的相应情感强度比较弱 根据主试在信号上的标记 从有效的数据中截取80S用于后续研究 数据归一化 皮肤电反应基础水平个体差异很大 不同的人的皮肤电水平各不相同 甚至同一个人在不同时间 不同环境下都会有所不同 为了研究不同的人皮肤电水平与情感之间的关系 需要去除每个被试GSR信号的基础水平差异 也就是个体差异性 才能研究出皮肤电反应的某些内在特征随着情感不同产生的变化 具体的操作就是将某个被试在六种情感状态下的数据分别与他对应的平静状态下的数据均值相减 得到的数据便去除了个体差异 也就是对数据进行了归一化 其它心理信号的拓展 2010年IEEE推出了情感计算专刊 IEEETransaetionsonAffectiveComputins 刊登了情感计算方面最新的成果 PanagiotisC Petrantonakis等人用脑电信号进行情感识别 针对16个人的六种情感 快乐 惊奇 愤怒 恐惧 厌恶和悲伤 进行识别 所得辨识率高达85 17 l9 Dongruiwu等人将支持向量机应用于对皮肤电导 呼吸 心电和脑电等信号的识别 并以此来建立了一个闭环情感系统 o Bj6mschulle 等人通过语音来识别情感 MilanGnjatovi亡等人建立了一个用于人机交互的语音情感库 12 chUng一Hsienwu等人采用声韵律信息和语义标签进行情感识别 识别率可以达到83 55 3 RezaRDerakhsh丽等人通过对眨眼的测量来识别惊恐情绪 识别率接近79 l4 EDA应用 EDA的处理 信号的获取与传感器的使用描述如下 1 血容量脉搏 Pulse 和心率信号 HR 使用一个光电电极夹在被试的左手大拇指上 如图2一2所示 2 心电信号 ECG 用正 负电极和参考电极分别贴在被试的左手腕 右手腕和右脚跺上 如图2一3所示 3 皮肤电导信号 GSR 将导电膏注入传感器的电极触片 然后将传感器的两个电极分别缚于左手食指和中指上 如图2一4所示 4 呼吸信号 RSP 使用一个带传感器的松紧带绑在被试的胸腔部位 如图2一5所示 5 面部颧肌的肌电 EMG 使用三个电极测试 其中正负两极贴于同一左侧脸的颧肌上 参考电极贴于右脸肌肉的颧肌上 各信号的采样频率开始为IkHz 但数据的存储量会达到数百兆 为了缩小存储数据量 同时不损失信号的重要信息 我们根据生理信号的特点进行了下采样 GSR和HR的下采样频率为20Hz Pulse和ECG的下采样频率为200Hz RSP下采样频率为100Hz EMG不需要进行下采样 此外在原有采集系统设置50Hz工频滤波器 除EMG信号外的其它生理信号都进行了35Hz低频滤波 常用指标 皮肤电导 SC 简称皮电 在表皮上用一个恒定电压 可以测出皮肤电导的大小 单位是微欧姆 micromho 由于它是用一个外加电压来测量皮肤电导的 所以叫外源性测 exosomatic 皮电活动 ElectrodermalAcitivity 用于描述皮肤的导电性的变化 皮肤电导水平 SCL 简称皮电水平 是跨越皮肤两点的皮肤电导的绝对值 也可称作 基础皮肤电传导 basalskinconducta