1.一种基于可穿戴设备的自闭症儿童情绪识别与调节的方法,其特征在于,其包括以下步骤:步骤S1,实时获取一定时间段内当前用户的生理信号,包括皮肤电信号、皮温信号、心率信号、血容量脉搏信号,同时实时获取对应时间段内当前用户的面部表情图像;
步骤S2,对获取到的生理信号进行降噪滤波预处理操作,同时对获取到的面部表情图像进行预处理操作;
步骤S3,将预处理后的生理信号数据和面部表情图像数据一起输入至混合多层神经网络中进行特征提取、情绪识别分类,并输出情绪分类判断结果;
步骤S4,判断步骤S3中的情绪分类判断结果是否为负面情绪,若情绪分类为负面情绪,则进行步骤S5,若情绪分类不为负面情绪,则进行步骤S6;
步骤S5,判断深层压力充气式背心是否处于充气状态,若深层压力充气式背心处于充气状态,则进行步骤S8,若深层压力充气式背心不处于充气状态,则进行步骤S7;
步骤S6,判断深层压力充气式背心是否处于充气状态,若深层压力充气式背心处于充气状态,则进行步骤S9,若深层压力充气式背心不处于充气状态,则返回步骤S1重复执行整个方法过程,继续获取和分类情绪状态;
步骤S7,深层压力充气式背心进行充气动作,同时返回步骤S1重复执行整个方法过程,继续获取和分类情绪状态,直到情绪达到正常指标后使能深层压力充气式背心放气;
步骤S8,继续保持深层压力充气式背心的充气状态,同时返回步骤S1重复执行整个方法过程,继续获取和分类情绪状态,直到情绪达到正常指标后使能深层压力充气式背心放气;
步骤S9,深层压力充气式背心进行放气动作,并返回步骤S1重复执行整个方法过程,继续获取和分类情绪状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于可穿戴设备的自闭症儿童情绪识别与调节的方法,其特征在于,在步骤S2中,对皮肤电、皮温、心率、血容量脉搏四种生理信号进行低通滤波去噪;其中:皮肤电信号的时域分析特征包括皮肤电信号的均值、标准差、中值、最值及其比值,皮肤电信号一阶差分后的均值、标准差、中值、最值及其比值,皮肤电信号二阶差分后的均值、标准差、中值、最值及其比值,皮肤电信号的频域分析特征包括谱功率;
皮温信号的时域分析特征包括皮电信号的均值、标准差、中值、最值及其比值,皮温信号的频域分析特征包括谱功率;
心率信号的时域分析特征包括心率均值、心率标准差、心率变异性HRV均值、心率变异性HRV标准差,心率信号的频域分析特征包括功率谱密度;
血容量脉搏信号的时域分析特征包括血容量脉搏信号的均值、标准差、中值、最值及其比值,血容量脉搏信号的频域分析特征包括功率谱密度。
3.一种基于可穿戴设备的自闭症儿童情绪识别与调节的系统,用于实现如权利要求1‑
2任一项所述的一种基于可穿戴设备的自闭症儿童情绪识别与调节的方法,其特征在于,包括获取模块、数据分析模块、无线通讯模块、调节模块,数据分析模块与无线通讯模块连接,获取模块分别与数据分析模块和无线通讯模块连接,调节模块与无线通讯模块连接,无线通讯模块与终端连接;
获取模块,用于实时获取一定时间段内反应用户情绪状态的数据;
数据分析模块,用于对获取模块采集的数据进行预处理与分析,实现情绪类别的判断和输出;
无线通讯模块,包括网络控制器、蓝牙收发器、WiFi收发器和移动网络收发器中的一种或多种,用于将获取模块的采集数据传输至数据分析模块,并将数据分析结果产生的动作指令传输至调节模块;
调节模块,用于在数据分析模块分析出自闭症儿童产生负面情绪时,提供及时的情绪调节措施;
终端,用于接收来自穿戴设备的数据分析结果和调节模块动作状态,并提供直观的用户界面,让用户能够理解所接收的信息。
4.根据权利要求3的一种基于可穿戴设备的自闭症儿童情绪识别与调节的系统,其特征在于,获取模块包括分别与数据分析模块连接的面部采集模块、生理信号采集模块;
面部采集模块,用于对使用者面部表情图像数据进行采集;
生理信号采集模块,用于对使用者的生理信号数据进行采集。
5.根据权利要求4的一种基于可穿戴设备的自闭症儿童情绪识别与调节的系统,其特征在于,面部采集模块包括高清摄像头,高清摄像头与数据分析模块连接;
高清摄像头,用于实时获取使用者面部表情图像。
6.根据权利要求4的一种基于可穿戴设备的自闭症儿童情绪识别与调节的系统,其特征在于,生理信号采集模块包括健康监测智能手环,健康监测智能手环与数据分析模块连接;
健康监测智能手环,用于实时监测和获取使用者的皮肤电、皮温、心率和血容量脉搏四种生理信号。
7.根据权利要求3的一种基于可穿戴设备的自闭症儿童情绪识别与调节的系统,其特征在于,数据分析模块包括数据处理单元、混合多层神经网络以及指挥调度单元;
数据处理单元,用于获取皮肤电、皮温、心率、血容量脉搏四种生理信号对应的时频域分析特征,同时对采集到的面部表情图像的分辨率和深度进行转化;
混合多层神经网络,用于对预处理后的数据进行特征提取和情绪识别操作,得到情绪分类判断结果;
指挥调度单元用于为联网的可穿戴设备和终端提供指挥、调度和协调的数据或指令。
8.根据权利要求3的一种基于可穿戴设备的自闭症儿童情绪识别与调节的系统,其特征在于,无线通讯模块包括无线蓝牙收发器、WiFi收发器和移动网络收发器,用于进行数据通信以及传输。
9.根据权利要求3的一种基于可穿戴设备的自闭症儿童情绪识别与调节的系统,其特征在于,调节模块包括深层压力充气式背心;深层压力充气式背心是一种基于深度压力疗法DPT以缓解焦虑的负面情绪的穿戴式背心,在系统中能够接收数据分析模块的充放气指令,执行或终止使用者情绪调节的进程。
10.根据权利要求7所述的一种基于可穿戴设备的自闭症儿童情绪识别与调节的系统,其特征在于,混合多层神经网络,采用LSTM对数据预处理后的四种生理信号的时频率分析特征进行特征提取,采用VGG‑16对预处理后的面部表情图像进行特征提取,然后采用卷积操作对两部分特征向量进行变换得到融合特征,再利用注意力机制对序列进行分析与捕捉这些特征之间的联系,最后通过全连接层输出情绪分类判断结果。