CN101346098B - 紧张性刺激传感器和压力管理*** - Google Patents

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Abstract

一种紧张性刺激检测***(100)包括：传感器装置(101)，其附着至人身上以获得代表与该人的环境相关的物理量的时变信号；以及处理装置(102)，其用于从所述获得的信号导出紧张性刺激值，其代表所述环境引起的人的压力的程度。所述处理装置用于导出包括在所述信号中的复杂度的量，并且用于导出较大信息量的较高紧张性刺激值。所述处理装置还用于对所述信号进行频谱分析并且还用于根据所述频谱分析来导出所述紧张性刺激值。所述传感器装置包括话筒(105)、摄像头(104)和三轴加速度计。

Description

紧张性刺激传感器和压力管理***
技术领域
本发明涉及紧张性刺激检测***。本发明也涉及检测紧张性刺激的方法。
背景技术
许多医学专家一致认为压力是疾病预防和恢复的重要因素。测量生命体征来计算用户压力的测量值是已知的，例如，Healey J，Seger J，Picard R.在Biomed.Sci.Instrum.1999；35：193-8中的文章“Quantifying driver stress：developing a system for collecting and processing bio-metric signals in naturalsituations”描述了一种测量汽车司机压力等级的方法，其包括记录路况的摄像头/观察器，下面将此文称为“Healey”。另外，还知道国家立法及其它立法对施加给工人的噪声水平和其它外部信号/影响设置了界限。
在美国专利No.6,607,484中，公开了一种行为和压力管理识别装置。它包括参考传感器信息部件，用于存储环境记录(季节、时间、地点、姿势、动作、行为和期望的行为)、身体信息记录(脉搏率、体温、皮肤电反射(GSR)、和音调)、压力程度记录和对话结构记录。它还包括将人的主观(压力)数据存储在个人信息管理(PIM)软件的地址簿中。它还提及了用于确定人是否进入某人的个人空间的超声波距离传感器、用于确定糟糕气味或者浓烈气味的气味传感器、以及确定任务数据和时间安排造成的压力程度。
现有***相对复杂，并且需要很多的用户交互以学习任何特定情形的压力，这使得压力测量相对主观。它只考虑了可能引起压力的相关环境状况的有限数量的方面。所引用的***没有提供关于人的环境中的紧张性刺激的准确信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于获得关于人的环境中的紧张性刺激的更准确信息的***。
该目的由本发明的第一方面实现，包括：
-传感器装置，其附着至人身上以获得代表与该人的环境相关的物理量的时变信号；以及
-处理装置，其用于从所述获得的信号导出紧张性刺激值，其代表所述环境引起的人的压力的程度。
所获得的时变信号特别适用于应用另外的处理步骤。一种***可以提供关于所引起的对人的压力的相对准确的信息，该***具有内置的关于信号模式或者信号特性以及它们所引起的压力的特性和/减小压力的特性的信息。此外，可以使用普遍适用的现有知识和/或该人或者该人所属的组特有的知识来客观地量化物理现象引起和/或减少压力的程度。该特有和普遍知识可以预先获得，并且通过算法嵌入在***中，和/或使用查询表机制或数据库。不但可以确定紧张性刺激，还可以确定引起恐惧的环境或者疲劳环境。还可以确定放松环境，并且可以使用放松环境来确定放松值，并通过根据放松值减少紧张性刺激值来补偿紧张性刺激值。
优选地，将紧张性刺激值归一化在0和1之间或者任何预定的上限和下限之间。或者，可以使用预定的固定点。无论如何，优选以这样一种方式来规一化紧张性刺激值，使得可以比较由本发明不同实施例确定的紧张性刺激值。例如，有利地，应当可以将从包括光传感器的紧张性刺激检测***获得的紧张性刺激值与从包括话筒的紧张性刺激检测***获得的紧张性刺激值进行比较。这可以通过如此归一化紧张性刺激值来实现，以使得0对应于不引起任何压力的引起放松的环境，而1对应于极易引起压力的环境，例如，已知引起永久性物理伤害的环境。
在本发明的一个实施例中，处理装置用于确定包括在测量信号中的复杂度的量，并用于导出较大复杂度量的较高紧张性刺激值。
测量信号中包括的复杂度的量可以通过计算信号中的信息量或者信号的平均信息量来确定。复杂信号与引起的较高程度的压力相关，因此确定信号中包括的信息量，或者例如Kolmogorov复杂度可以用作与紧张性刺激值相关的指示，其中有利的是，高的复杂度与引起的高的压力量相关。
在本发明的一个实施例中，处理装置对所述信号进行频谱分析并且还根据所述频谱分析导出紧张性刺激值。
频谱分析也可用于确定引起的压力量。可以利用多种方式来进行频谱分析。例如，可以使用它来估计信号的复杂度，信号的复杂度与紧张性刺激值相关，这是因为相对复杂的信号通常比相对直观的信号包括更多的频率分量。而且，某些频率范围比其它频率范围更易引起压力。人可能甚至不会注意某些频率，而其它频率会引起比较大的压力量，如果人经受到具有该频率的信号，特别是如果人在比较长时间段内经受到具有该频率的信号，就会引起比较大的压力量。有利地，***识别与压力相关的频率组合。而且，***可以例如使用时-域分析来检测由具有时变频率的信号引起的压力。
在本发明的一个实施例中，
-传感器装置用于获得代表与人的环境相关的另一个物理量的另一个时变信号；
-处理装置用于从所述另一个获得的信号导出另一个紧张性刺激值，并用于从所述紧张性刺激值和所述另一个紧张性刺激值导出组合的紧张性刺激值。
可以获得任意数量的信号和测量结果，它们代表与人的环境相关的任意数量的物理量和/或与人相关的任意数量的物理量或生理量。处理装置可以根据这些信号和测量结果导出紧张性刺激值。例如，处理装置可以确定对应于各个信号和测量结果中的每一个的紧张性刺激值，并且通过组合紧张性刺激值来确定组合的紧张性刺激值。组合可以通过导出紧张性刺激值的加权和来确定。组合还可以通过导出紧张性刺激值的最大值来确定。优选地，在确定所述加权和之前，归一化紧张性刺激值，或者调整权重以在一个步骤中执行归一化和求和。而且，还可以使用相互强制的方案，其中不同紧张性刺激的同时出现导致比紧张性刺激值的加权平均值更高的紧张性刺激值。
在本发明的一个实施例中，传感器装置包括话筒，并且所获得的信号包括从话筒获得的音频信号。
声音或者可听信号是引起人压力的重要因素。特别是人能够听见的音频信号会引起压力。优选地，处理装置用于提取包括人能够听见的频率的信号分量。
在本发明的一个实施例中，处理装置还用于根据以下至少一个来导出紧张性刺激值：
-音频信号的振幅，
-音频信号的包络，
-音频信号的剂量，以及
-信号的响度。
在本发明的一个实施例中，处理装置用于向可听信号分量的扰动分量提供一个较大的权重，所述扰动分量包括下列频率：
-高于预定界限并且低于该人能够听见的频率的上限，其中所述预定界限比所述上限小，或者
-低于预定界限并且高于该人能够听见的频率的下限的频率，其中所述下限比所述预定界限小。
比较接近于人耳可检测的界限的声音频率尤其可以引起压力。
在本发明的一个实施例中，传感器装置包括光传感器，用于获得代表可见环境光强度的光强度信号，而且处理装置用于根据所述强度来导出紧张性刺激值。
环境光是人会经历的另一种类型的潜在引起压力的状况。
在本发明的一个实施例中，传感器装置包括用于获得多个光信号的光传感器，其中每个光信号代表环境光的不同颜色分量的强度，并且处理装置用于根据所述光信号来导出紧张性刺激值。
例如，由不同类型的自然光源和/或人造光源引起或者由滤光引起的环境光中的不同颜色成分可能会引起人的压力。
在本发明的一个实施例中，传感器装置包括摄像头，用于获得与该人所看的东西相关的至少一个图像，而且处理装置还用于根据所述图像导出紧张性刺激值。
不仅环境光强度和颜色是重要的引起压力的因素，而且人看见的图像的内容也很重要。有利地，处理装置可用于对图像进行模式识别。模式识别可用于识别对象，其中对象可以是人、脸、工具、墙壁或者任何其它可图像化的对象。可以识别面部表情，例如，可以将带有愤怒面部表情的脸或者带有开心面部表情的脸区分成具有不同紧张性刺激值的不同对象类型。而且，可以识别姿势，例如“中指“姿势被认为会引起压力。可以识别枪指着人。这是对象和姿势的组合，可以使用例如图像处理技术来对其进行检测。枪指着人被认为会引起压力和恐惧。而且，可以检测引起恐惧的对象或姿势，以获得引起的恐惧值。优选地，存储装置用于存储与对象和/或姿势相关的模式，每个对象或姿势与紧张性刺激值相关。紧张性刺激值对于每个对象或者对象组或者对象类型或者姿势可以是预定的。如所述的那样，可以在***运行过程中自动收集与紧张性刺激值有关的知识。
摄像头可以用于获得与人所看见的东西相关的一系列图像，并且处理装置用于根据一系列图像来导出紧张性刺激值。处理一系列图像可以更可靠地识别对象，并由此可以提供紧张性刺激值的更准确估计。此外，可以跟踪对象的取决于时间的改变。而且，可以识别更复杂的姿势。可以检测移向人的对象或者离开人的对象，并且移向人的对象或者离开人的对象可以与紧张性刺激值相关。例如，只与“带有愤怒表情的脸”相比，或者只与“移向人的脸”相比，“带有愤怒表情的脸移向人”可以与更高的紧张性刺激值关联。
在本发明的一个实施例中，处理装置用于导出所述至少一个图像的复杂度的量，而且还用于根据所述至少一个图像的复杂度的量来导出紧张性刺激值。
复杂图像需要相对大量的认知努力，并且可以引起压力。
在本发明的一个实施例中，处理装置用于从所述至少一个图像导出运动量，并且还用于根据所述运动量来导出所述紧张性刺激值。
在本发明的一个实施例中，处理装置用于对所述至少一个图像进行对象识别，并且还用于根据所述对象识别来导出所述紧张性刺激值。
在本发明的一个实施例中，传感器包括加速度传感器，其用于获得加速度信号，并且还包括用于提取的装置，其用于从所述加速度信号提取外部引起的加速度信号，所述外部引起的加速度信号代表不是由该人的肌肉收缩引起的该人的加速度，并且所述处理装置用于考虑所述外部引起的加速度信号。
诸如外部振动引起的加速度可以引起压力。特别是高强度的振动与高的紧张性刺激值相关。而且，重复性振动模式可以引起高的紧张性刺激值。
在本发明的一个实施例中，用于提取的装置包括频率低于预定下限的加速度信号分量，而且还包括频率高于预定上限的加速度信号分量，其中所述上限大于所述下限。
我们认为：由人的肌肉收缩引起的人自己的加速度主要处于约1Hz到15Hz的范围内。因此，找到外部引起的加速度的比较简单的方法是提取频率不在该范围内的加速度信号分量。1Hz和15Hz的界限只是指示性的，这是因为例如比较年轻、小或轻的人可能有更快的动作，因此与比较老、大或重的人相比，它们具有更高频率的由自己引起的加速度。
本发明的一个实施例还包括肌电图***，其用于获得肌电图信号，并且其中所述用于提取的装置还根据所述肌电图信号来进行提取。
因为这种由自己引起的加速度往往在之前具有人身体内的肌肉收缩或者往往伴随有人身体内的肌肉收缩，所以可以检测由自己引起的人的加速度。通过测量与肌肉收缩相关的肌电图信号，可以测量肌肉收缩，而且可以将测量的加速度关联于肌肉收缩，并且从信号中去除与肌肉收缩相关的加速度分量，这样得到主要包括外部引起的加速度分量的加速度信号。
本发明的一个实施例还包括：
-用于获得与该人承受的压力相关的压力值的装置，以及
-用于确定所述信号与该人承受的所述压力之间的关系的装置。
这些装置允许***自动学习，以改善紧张性刺激值的准确度。由处理装置产生的紧张性刺激值可以与获得的压力值进行比较，如果检测到差别，则可以调整处理装置内部的模型，使得该模型更好地反应信号与人承受的压力之间的关系。该模型可以在***操作时自动改善，例如通过将获得的信号与指示人压力的生理测量结果相关。该模型可以用例如人工智能方法或者衰退分析来实现。该模型可用于通过考虑特质(idiosyncrasies)来提供具有较高精确度的紧张性刺激值。
在本发明的一个实施例中，用于获得压力值的装置获得与该人承受的压力相关的该人的生理量。
人的生理量可以包括例如下列至少一个：脉搏率、体温、皮肤电反应(GSR)和音调。已知这些量与压力相关。作为替代或者进行结合，可以使用经由用户界面的用户输入来指示人的压力。
紧张性刺激检测方法的一个实施例包括从时变信号导出紧张性刺激值，所述时变信号代表与人的环境相关的物理量，所述紧张性刺激值代表所述环境引起的人的压力的程度。
附图说明
将参考附图阐明并描述本发明方法的这些和其它方面，在附图中：
图1示出了本发明实施例的示意图；以及
图2示出了本发明实施例的另一个视图。
具体实施方式
通常，可以看出压力和引起该压力的信号(即，紧张性刺激)之间的差别。我们区分各种类型的紧张性刺激。第一，感官紧张性刺激可以是大的噪声水平和/或变化的噪声水平、光等级、加速和振动、强烈的和变化的气味，所有这些都由人类感觉感知，并且所有这些都是压力的来源。尤其强度和韵律(变化)是重要的。第二，象征性紧张性刺激。例如，如果留心的人识别出了噪声中的象征意义，则轻柔的噪声可能是重要的压力来源。例如，用枪指着某人通常会引起压力，这是因为该人认识该对象并且知道他处于极端危险中。象征性紧张性刺激可能取决于人的背景和历史。第三，第一种和第二种之间有未定义的区域。低级别象征意义易于测量，如黄色代表危险，粉色代表安全，但这依然基于认知理解。
根据本发明的***允许以简单明了的方式监控紧张性刺激并量化一个用户经历的长期紧张性刺激等级。因此，帮助他或她来判断环境是否健康，该判断是主观的，因为用户经常被迫接受客观上对其不利的环境。侧重于测量已有压力的压力管理***太慢，因为压力已经存在，并且不能确定压力的起因。因而这些***只能产生全局反馈，如“深度缓慢呼吸”。
图1示出了紧张性刺激检测***100的示意图。该紧张性刺激检测***100包括传感器装置101，用于获得代表人所经受的物理现象的信号。传感器装置101可以包括，例如，摄像头104、光传感器(未示出)、话筒105、电子鼻1(e-nose)06、振动传感器(未示出)或者加速度计，有利地为三轴加速度计(未示出)。传感器产生的信号被传送到处理装置102。通常，处理包括信号处理步骤，如确定信号的复杂度，或者进行时-频分析。我们认为更复杂的信号比较易于引起压力。信号分析得出紧张性刺激值。将紧张性刺激值传送给输出装置103，其将紧张性刺激值传送给耦合到紧张性刺激检测***的***。该***例如可以为PDA或个人电脑，其使用紧张性刺激值提供对用户的建议。输出装置103可以存储结果和未处理的测量数据，以便随后传送给耦合到紧张性刺激检测***的***。输出装置103还使用任何适当的呈现设备，如显示器或者扬声器来提供与紧张性刺激水平相关的反馈。
感官紧张性刺激传感器100测量可由用户的感觉获取的环境信号，并计算对用户的物理/生理负担的测量值。
一个替代实施例是(移动)电话，用户呼叫紧张性刺激传感器服务电话号码，该号码由紧张性刺激传感器服务器应答。将从电话的话筒获得的声音信号发送给电话另一端连接的服务器，并且服务器中包括处理硬件，处理硬件将具有结果的SMS和/或语音消息返回至电话，以及/或者将紧张性刺激相关的信息存储在储存库中。这种服务电话号码还可以用于音乐识别服务。还可以将从集成在(移动)电话及/或连接到(移动)电话的其它传感器(如摄像头或者加速度计)获得的信号发送给紧张性刺激传感器服务器。在信号被发送给紧张性刺激传感器服务器之前，可对其进行预处理。类似地，也可以实现与包括处理装置的服务器通信的如包括传感器装置(例如话筒、网络摄像头)的具有***设备的客户端个人计算机或者个人数字助理等任何客户端/服务器配置。
由处理装置102提供的信号处理优选包括确定信号的复杂度。可以通过计算信号中的信息量或者平均信息量来确定复杂度。而且，还可以确定Kolmogorov复杂度的界限。该界限与由适当的压缩算法获得的压缩比有关，压缩比与用比特数表示的压缩信号的大小除以从传感器装置101获得的未处理信号(可能经预处理)的大小相关。在一个实施例中，确定紧张性刺激值的算法包括下列步骤：
-确定用于代表与人的环境相关的物理量的时变信号s的比特大小；用size(s)表不该大小；
-压缩s以获得压缩的信号sc；
-确定压缩信号sc的比特大小；用size(sc)表示该大小；
-通过计算r＝size(sc)/size(s)来确定压缩比r；
-设置紧张性刺激值v等于压缩比：v＝r。
这样，如果紧张性刺激值v接近0，则信号是高度可预测的(对应于不存在紧张性刺激)，如果v接近1，则信号是高度不可预测的(对应于存在紧张性刺激)。注意，例如，在音乐信号中，如果解压缩器包括相应的噪声发生器，则压缩算法可以用特别低的压缩比来压缩噪声分量。人耳不会注意到原始噪声分量和从噪声发生器获得的噪声分量之间的差别。具有一个感官特有的压缩算法的例子，其中，在原始信号和通过对信号连续压缩和解压缩获得的信号被呈现时不会被人有意识或无意识地区分的限制条件下，将信号压缩到可能的最大程度。优选地，在应用上述算法前，将任何呈现时不能被人有意识或无意识察觉的信号分量从信号s中去除。这样得到特别相关的压缩比r和特别准确的紧张性刺激值v。
本发明的一个实施例包括话筒105、声音处理硬件和软件102、耦合到输出装置103的显示器、以及交互按钮。这些部件共同形成了可佩戴在身体上的装置。
在本发明的这个实施例中，测量声音。声压级和声压级的变化(包络)加上剂量(积分，移动平均数)会影响用户的压力。声级、声音包络和声音剂量的权重决定这些测量的量对紧张性刺激等级的贡献到什么程度。在一个实施例中，仅测量绝对等级，在更高级的实施例中，识别声音类型并赋予单独的权重。例如，某些声音触发直觉警报，例如，哭泣的婴儿；语音比重复性音调需要更多的认知努力；声音是方向性的，声源的移动需要更多的认知努力；声源的变化可能会引起压力。当进行测量时，所有这些都对紧张性刺激等级有贡献。
有利地，处理装置102用于确定声音的响度。响度是代表人感受的声音信号多高的心理声学度量。响度与声音信号引起的烦恼和压力有关。烦恼是已知的声学概念，与紧张性刺激值非常相关。参看：C.M.Harris的著作“Handbook of acoustical measurements and noise control”3rd Edition，Acoustical Society of America第23.1-23.7页。声音的响度例如可以使用诸如ISO532A或ISO532B等标准化方法得到。响度和/或烦恼可以用作紧张性刺激值。也可以使用二者的组合，例如加权和。优选地，还根据响度和/或烦恼发生的时间来确定紧张性刺激值，例如，紧张性刺激值在夜晚可能比在白天高，另外参看L.E.Kinsler等的“Foudamentals of acoustics”，3rd Edition，John Wiley and Sons，New York第284-291页。
另一个实施例由以下这种装置形成，该装置包括光传感器或者摄像头104、光或图像处理硬件和软件102、耦合到输出装置103的可选的显示器、以及可选的交互装置，该装置可以作为小的设备佩戴在身上。它还可以包括话筒105和如上所述的声音处理硬件和软件102。太阳光和全谱光有益于降低压力等级，但是任何强度的非自然光(如，荧光)都会带来紧张性刺激。可以从光谱测量***获得与光谱相关的值。这种***的一个例子是美国加州San Diego的Gamma Scientific公司的GS-1253-LCD。
这种***的输出之一是显色指数(CRI)。CRI是对光源重新产生由该光源照射的各种对象的颜色的能力的度量。最佳可能的显色由值为一百的CRI指定，而非常差的显色由值为零的CRI指定。对于像单色的低压钠蒸气灯之类的光源，CRI接近于零；但是对于像主要发射黑体辐射的白炽灯泡之类的光源，CRI接近于一百。通过比较测试光源和“完美”光源的显色来测量CRI，完美光源通常为黑体辐射器；色温高于5000K的光源除外，在这种情况下，利用模拟的日光。例如，标准的“冷白色”荧光灯的CRI大约为62。我们认为低的CRI与压力有关。认为与压力相关的光谱测量***的另一个输出是色温(CT)。
用于紧张性刺激检测***的光谱测量***不是用于测量稳定的光谱，而是优选地工作在连续模式下。这样，连续获知CRI和/或色温(CT)或者其它相关量。通常，光谱测量***测量单个光源的光谱。为了用于紧张性刺激检测***，优选地，光谱测量***测量(非方向性)环境光的CRI、色温或其它相关量。通过连续测量环境光的CRI、CT或其它相关量，获得代表各个量的信号。通过向处理装置102提供一天中的时间，信号可以与进行测量的时间相关。优选地，根据一天中的时间来使代表各个量的参考信号对处理装置102是可用的。参考信号对应于理想环境下的各个量。或者，参考信号对应于例如正常、平均或不期望环境下的各个量。优选地，使一个或多个与已知紧张性刺激值相关的这种信号对处理装置102是可用的。通过比较测量信号和一个或多个参考信号，可以进行人的当前环境与参考信号的比较。利用这样的比较，可以获得紧张性刺激值。例如，如果考虑了一天中的时间的当前测量信号的80％可以和与0.2的紧张性刺激值相关的参考信号比较，并且它的20％可以和与0.7的紧张性刺激值相关的参考信号比较，则处理装置可以确定紧张性刺激值为0.3。类似地，可以通过向处理装置102提供一年中的时间以及对应于一年中不同时间的参考信号来并入季节性影响。
光强度的变化对紧张性刺激等级有贡献。频闪闪光灯可以引起癫痫。权重确定光包络对紧张性刺激等级的贡献程度。在另一个实施例中，不将光作为均匀光源对待，而是作为单个颜色分量或者甚至作为图像。可以利用例如边缘检测、计算各个区域来确定图像的固有复杂度。可以使用公知的运动估计技术计算随时间的运动量。将随时间的图像复杂度和运动量以预定的各个权重加到紧张性刺激等级上，这是因为它需要大脑更多的认知努力来处理这些图像。在另一个实施例中，可以识别对象，并且可以将权重归因于对象类型。例如，武器可以与正权重相关，而花可以与负权重相关。
另一个实施例包括Tracmor活动计，当它佩戴在身体上时，它可以通过集中观测人体活动的某个频率范围来测量人体的加速度，而且可以滤除大部分外部引起的加速度。人类运动通常发生在某个频率范围，更低和更高的频率是外部引起的。在传统活动计中，由人产生的加速度的频率分量用于确定人的能量消耗。请参看2000年5月B.G.Steele等人在CHEST上的文章“Quantitating physical activity in COPD using a triaxial accelerometer”。例如，高于16Hz的频率与车辆运输有关而不是与身体活动有关。在根据本发明的紧张性刺激检测***中，使用其它加速度信号分量，即由人外部的力引起的加速度，这是由于这些力会引起人的压力或放松。将外部引起的加速度用作基础，获得振动和加速度的紧张性刺激传感器。活动计和紧张性刺激传感器可以可选地集成在同一设备中，虽然设备的最优设置会产生两个设备，例如，一个位于皮带上，另一个位于脖子上。可以使用有线或无线连接来耦合两个设备。有利地，紧张性刺激检测***100还包括肌电图***114，用于获得与肌肉收缩相关的值。处理装置用于在肌肉收缩后立即将加速度与由人自己引起的运动模式相关联，并且将其它加速度与外部引起的运动或力相关联。用户可能因外部引起的运动而产生压力，例如火车或者汽车等的振动/加速区域。可以使高频加速度(通常为振动和冲击)和低频加速度的差别在于具有不同的权重。具体而言，不可预测的力和运动是紧张性刺激。具有这种不可预测力的情形的例子为移动的火车或公共汽车。不可预测力由铁轨或道路的不平整造成。放松和减缓引起压力的运动的例子为轻轻摇动。这种运动尤其可预测。
另一个实施例包括电子鼻106和/或气味传感器。在紧张性刺激传感器佩戴在身体上时，优选使用工作在室温下的电子鼻。该实施例进一步包括电子鼻信号处理硬件和/或软件102。电子鼻可以确定至少一种挥发性有机化合物的浓度级。参看F.Xiangsheng等人在Proc.IEEE Engineering inMedicine and Biology 27th Annual Conference，Shanghai，China 2005的文章“An improved integrated electronic nose for online measurement of VOCs inindoor air”。优选地，电子鼻用于确定已知是刺激性或者会引起人压力的挥发性有机化合物的浓度级。紧张性刺激值可以是挥发性有机化合物的浓度级的加权和，其中，相对易于引起压力的化合物与相对高的权重相关。优选地，处理装置102用于检测时变浓度级的变化。当气味在较长时间段保持相对不变时，该气味常常变得较不易引起压力。由于糟糕的气味，人察觉到的挥发性有机化合物浓度的增加导致相对大的紧张性刺激值。如果浓度保持恒定，紧张性刺激值逐渐减小，这是因为察觉到的相应糟糕气味的强度逐渐减小。例如，进入牲畜圈棚的人会承受由不可抵抗的气味引起的压力，而在圈棚内工作几个小时后，该人基本上不会再注意到气味，从而不会再体会到包含的作为紧张性刺激的挥发性有机化合物的高浓度。本领域公知的电子鼻包括大量的信号处理，用于确定挥发性有机化合物的浓度。优选地，使用同一处理器和/或存储部件来执行电子鼻的信号处理和用于确定紧张性刺激值的信号处理。
作为对用户的直接反馈，前述任一实施例的紧张性刺激传感器的输出装置103提供环境造成多大压力的测量结果，并且对其一个时间段内的情况进行概括。例如，可以报告前几分钟或者几秒的状况。这可以提醒用户离开违反压力相关标准(如劳动法标准)的区域。
而且，可以使用醒来时间以后的时间段。这有助于用户更好地理解他自己的生理机能，这是由于他注意到什么外部因素触动其感觉。可以在等式中包括总睡眠时间，这是因为不充足的睡眠意味着前一天的某个等级的压力会带到下一天。这样，紧张性刺激等级在醒来时没有完全重置为零，而是从前一天的一部分开始，该部分可以与睡眠的持续时间和质量有关。任选地，紧张性刺激传感器可以示出与其他用户的紧张性刺激传感器的比较，比如与同等人群或朋友的比较。这有助于用户确定当前等级是否可接受。紧张性刺激传感器可以显示出趋势和历史数据，让用户看到状况是否在改善。
紧张性刺激传感器可以示出什么外部信号对当前紧张性刺激等级的贡献最大，而且可以示出声音、光/图像和加速度的各个等级。这向用户提供了关于什么环境状况已经被改变的准确反馈。紧张性刺激传感器可以建议降低紧张性刺激等级的方法，例如降低光强度、保护眼镜或耳罩。
为了将紧张性刺激传感器扩展成包括象征性紧张性刺激的多个方面，可以进行与数字日程和/或项目计划软件的链接，这是由于大量不同的任务和最后期限也会引起压力。而且，可以建立与工作速度程序的链接，这是因为工作速度程序通常检查用户的计算机活动，其也可以具有权重。也可以为全球定位***提供紧张性刺激权重，这是因为旅行会提供许多新的经验，这些新的经验需要认知努力，而且压力可能与特定的位置有关。紧张性刺激传感器可以与车载压力管理***链接，这样可以有效地考虑与驾驶相关的象征性紧张性刺激。
在一个实施例中，紧张性刺激检测***100还包括压力检测装置115，其用于获得与人承受的压力相关的压力值。该值被传送给处理装置。这里，确定并改善压力值与人承受的压力之间的关系。压力检测装置115包括压力传感器(例如，压力检测装置115包括确定脉搏率、体温、皮肤电反应(GSR)和/或音调)。或者，压力检测装置115包括用户界面，其使人能够向紧张性刺激检测***指示与他承受的压力相关的信息，以及有利地指示与来源或压力源相关的信息。有利的是，可以使用压力传感器和用户界面的组合。处理装置102从紧张性刺激传感器101、压力检测装置115和/或肌电图***114接收输入，并且使用公知的模式识别/人工学习技术(如基于所分配的权重并改变分配的权重)，学习用户随时间可以多好地应对有压力的环境和状况。所述权重包括在所述输入和紧张性刺激值之间的关系的模型中出现的参数。一旦知道这个，在进入(长时间)导致不健康的压力等级的环境时，可以使用输出装置103警告用户。而且，例如，工作描述可以为：“寻找抗压力的人”。通过将改变的权重与已知的对应于抗压力的人的期望特性的预定权重进行比较，本发明可以量化该要求。
一个不同的例子是需要某种兴奋等级以感觉良好的人；该***也可以对缺乏经验进行量化并且建议用户寻求更多的经验。该***使用户通过用户界面与***交互，例如手动指示用户对某个事件的体验如何、给出建议、使用户手动指示随后可以识别的象征性紧张性刺激，例如，使用图像识别软件/日程分析软件。
图2示出了传感器装置53，其附着至人身上以获得代表与人的环境相关的物理量的时变信号。该图还示出了处理器51和存储器52。处理器51通过有线或无线通信链接(如USB接口、具有模数转换装置的模拟线缆或者WLAN连接)连接到传感器装置53。处理器和存储器用于从获得的信号导出紧张性刺激值。处理器和存储器还用于根据导出的紧张性刺激值形成输出，以显示在显示器54上，以便提供与紧张性刺激值相关的输出。处理器和存储器还用于将导出的紧张性刺激值和/或形成的输出发送到个人计算机55或者服务器，以进行进一步处理并报告经测量和处理的信号。存储器包含指令，由处理器执行，以提供所述的功能。个人计算机或服务器可以通过有线或无线通信链接(如USB接口或WLAN连接)连接到处理器51。
典型实施例包括运行在所涉及的设备或远程服务器上的软件、以及涉及的设备之间的(无线)连接，包括数据库和/或网络连接。
该***可由用户用来理解他们所处环境的健康状况并且更准确地管理他们的压力等级。紧张性刺激传感器的简单方案可用现有的低成本技术实现。它还可以用于通过将设备作为替身留在环境中来检查位置的健康状况。
应该意识到，本发明也可扩展至计算机程序，具体为载体上/内用于实施本发明的计算机程序。程序的形式可以为源代码、目标代码、部分编译形式的中间源代码和目标代码，或任何其它适用于实现根据本发明方法的形式。载体可以是任何能够承载程序的实体或设备。例如，载体可以包括存储介质，如ROM，例如CD ROM或半导体ROM，或者为磁记录介质，例如软盘或硬盘。此外，载体可以是可传输载体，如电信号或光信号，可以经由电缆或光缆或者通过无线电或者其它方式来传送这些信号。当程序含在这样的信号中时，载体可以由这样的线缆或者其它设备和装置构成。或者，载体可以为嵌入有程序的集成电路，该集成电路用于执行相关方法。
应当注意的是，上述实施例用来说明、而非限制本发明，并且，本领域技术人员能够在不脱离所附权利要求的保护范围的前提下设计出很多替代性的实施例。在权利要求书中，圆括号内包含的任何标记不应解释成限制权利要求。使用动词“包括”及其变形并不排除权利要求中所列部件或步骤之外还存在其它部件或步骤的可能性。部件前面的“一个”或“一种”等冠词并不排除存在多个这种部件的可能性。本发明可通过包括多个不同部件的硬件来实现，也可以通过合适编程的计算机来实现。在罗列了多个装置的设备权利要求中，这些装置中的一些可以具体实现为一个相同的硬件产品。有些手段记载在相互不同的从属权利要求中，这一事实并不表示不能用这些手段的组合来获益。

Claims (20)

1.一种紧张性刺激检测***(100)，包括：
-传感器装置(101)，其附着至人身上以获得代表与该人的环境相关的物理量的时变信号；以及
-处理装置(102)，其用于从所获得的时变信号导出紧张性刺激值，其代表所述环境引起的人的压力的程度，其中所述紧张性刺激值是基于对包括在所述时变信号中的复杂度进行分析而导出的，并且较高复杂度对应于较高紧张性刺激值。
2.根据权利要求1所述的紧张性刺激检测***，其中所述复杂度的量通过计算所述信号中的信息量或者所述信号的平均信息量或者所述信号的Kolmogorov复杂度来确定。
3.根据权利要求1所述的紧张性刺激检测***，其中所述处理装置用于对所述信号进行频谱分析并且还用于根据所述频谱分析来导出所述紧张性刺激值。
4.根据权利要求1所述的紧张性刺激检测***，其中：
-所述传感器装置用于获得代表与该人的环境相关的另一个物理量的另一个时变信号；
-所述处理装置用于从所述另一个获得的信号导出另一个紧张性刺激值，并用于从所述紧张性刺激值和所述另一个紧张性刺激值导出组合的紧张性刺激值。
5.根据权利要求1所述的紧张性刺激检测***，其中所述传感器装置包括麦克风(105)，并且所述获得的信号包括从所述麦克风获得的音频信号。
6.根据权利要求5所述的紧张性刺激检测***，其中所述处理装置还用于根据以下至少一个来导出所述紧张性刺激值：
-所述音频信号的振幅，
-所述音频信号的包络，
-所述音频信号的剂量，以及
-所述音频信号的响度。
7.根据权利要求5所述的紧张性刺激检测***，其中所述处理装置用于向可听信号分量的扰动分量提供一个较大的权重，所述扰动分量包括下列频率：
-高于预定界限并且低于该人能够听见的频率的上限，其中所述预定界限比所述上限小，或者
-低于预定界限并且高于该人能够听见的频率的下限的频率，其中所述下限比所述预定界限小。
8.根据权利要求1所述的紧张性刺激检测***，其中所述传感器装置包括光传感器，其用于获得代表可见环境光强度的光强度信号，并且所述处理装置用于根据所述强度来导出所述紧张性刺激值。
9.根据权利要求8所述的紧张性刺激检测***，其中所述处理装置用于导出与所述光强度信号的包络相关的值，并且还用于根据所述导出的值来导出所述紧张性刺激值。
10.根据权利要求1所述的紧张性刺激检测***，其中所述传感器装置包括用于获得多个光信号的光传感器，其中每个光信号代表环境光的不同颜色分量的强度，并且所述处理装置用于根据所述光信号来导出所述紧张性刺激值。
11.根据权利要求1所述的紧张性刺激检测***，其中所述传感器装置包括摄像头(104)，其用于获得与该人所看的东西相关的至少一个图像，并且所述处理装置还用于根据所述图像来导出所述紧张性刺激值。 
12.根据权利要求11所述的紧张性刺激检测***，其中所述处理装置用于导出所述至少一个图像的复杂度的量，并且还用于根据所述至少一个图像的复杂度的所述量来导出所述紧张性刺激值。
13.根据权利要求11所述的紧张性刺激检测***，其中所述处理装置用于从所述至少一个图像导出运动量，并且还用于根据所述运动量来导出所述紧张性刺激值。
14.根据权利要求11所述的紧张性刺激检测***，其中所述处理装置用于对所述至少一个图像进行对象识别，并且还用于根据所述对象识别来导出所述紧张性刺激值。
15.根据权利要求1所述的紧张性刺激检测***，其中所述传感器装置包括加速度传感器，其用于获得加速度信号，并且还包括用于提取的装置，其用于从所述加速度信号提取外部引起的加速度信号，所述外部引起的加速度信号代表不是由该人的肌肉收缩引起的该人的加速度，并且所述处理装置用于考虑所述外部引起的加速度信号。
16.根据权利要求15所述的紧张性刺激检测***，其中所述用于提取的装置被设置为提取频率低于预定下限的加速度信号分量，并且还提取频率高于预定上限的加速度信号分量，其中所述上限大于所述下限。
17.根据权利要求15所述的紧张性刺激检测***，还包括肌电图***(114)，其用于获得肌电图信号，其中所述用于提取的装置还用于根据所述肌电图信号来进行所述提取。
18.根据权利要求1所述的紧张性刺激检测***，还包括用于获得与该人承受的压力相关的压力值的装置(115)、以及用于确定所述信号与该人承受的所述压力之间的关系的装置。 
19.根据权利要求18所述的紧张性刺激检测***，其中所述用于获得压力值的装置用于获得与该人承受的压力相关的该人的生理量。
20.一种紧张性刺激检测方法，包括从时变信号导出紧张性刺激值，所述时变信号代表与人的环境相关的物理量，所述紧张性刺激值代表所述环境引起的人的压力的程度，其中所述紧张性刺激值是基于对包括在所述时变信号中的复杂度进行分析而导出的，并且较高复杂度对应于较高紧张性刺激值。 
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