CN104000602A - 情感带宽测定及其情感损伤判别方法 - Google Patents

Abstract

情感带宽测定及其情感损伤判别方法涉及认知科学和认知心理学领域。情感带宽是指认知个体受外界刺激所诱发的情感体验的大小范围，包括正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽。情感带宽测定的主要方法为：让被测试者观看正性、中性和负性图片任务各8～10秒，同时使用眼动装置获得各个注视点信息；计算被测试者在观看正性、中性和负性图片任务时的瞳孔直径大小；最后计算出被测试者正性情感带宽（正性-中性）、负性情感带宽（负性-中性）和正负情感带宽（正性-负性）。本发明首次提出了情感带宽的概念，解决了传统情感体验心理测量的模糊性和不确定性，给出情感体验的客观标准以及情感损伤的判断方法。

Description

情感带宽测定及其情感损伤判别方法

技术领域

本发明涉及认知科学和认知心理学领域，具体说是情感带宽测定及其情感损伤判别方法。 

背景技术

以往的情感识别技术，例如基于语音、面孔等情感识别主要是识别不同类型的情感，例如高兴、悲伤、恐惧等情感的识别，而对于相同类型的情感识别，例如高兴的程度(很高兴、比较高兴等)或者说对于高兴的范围缺乏识别和量化。 

在认知心理学领域，对于情感体验的测定是向被测试者呈现不同类型情绪的图片，图片的愉悦度维度设置为1～9共9个愉悦等级，最愉悦为9，最不愉悦为1。让被测者选择等级，根据等级判定被测试者受情绪图片刺激所诱发的愉悦程度。这种方法虽然能够量化情感体验的程度，但是受被测试者的主观性影响很强，具有模糊性和不确定性。 

有研究表明，带有高兴的、快乐的正性情绪信息的图片视觉刺激下，将引起人们产生愉悦的情感体验，其瞳孔直径也会相应变大；带有悲伤的、恐惧的等负性情绪信息的图片视觉刺激下，将诱发人们产生不愉悦的情感体验，其瞳孔直径也会相应变小。因此，瞳孔直径的扩大和缩小的大小变化能够客观地刻画人们情感的变化。 

情感损伤主要表现为情绪低落、愉快感缺失和兴趣减退。目前，情感损伤的判别和评估主要使用辅助量表(例如使用贝克量表和抑郁自评量表等)，虽然在判别与评估中也辅助脑波和眼动指标，但是由于缺乏与心境直接相关的情感指标，其判别与评估不是直接与情感体验相关，因此，情感损伤的识别率和准确率不高。情感带宽能够刻画情感变化情况，如果情绪低落、愉快感缺失，那么正性情感带宽会明显收窄，导致情感变化范围缩小，对于外界正性情绪信息刺激所诱发的情感体验不足，因此产生愉快感缺失，情绪低落等心境障碍。另一方面，情感缺失会导致负向认知图式，负向认知图式使其对于外界信息的认知产生负向认知偏向，对于非负性(正性和中性)视觉刺激偏向于以负性心理进行认知处理。因此，对于外界正性情绪刺激和负性情绪刺激，正常人和情 感损伤者的体验完全不同：情感损伤者的正性情绪体验小于正常人。 

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种情感带宽测定及其情感损伤判别方法。本发明首次提出了情感带宽的概念。情感带宽是指认知个体受外界刺激所诱发的情感体验的大小和范围，包括正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽。正性情感带宽是认知个体受外界正性情绪刺激诱发的正性情感体验的大小和范围；负性情感带宽是认知个体受外界负性情绪刺激诱发的负性情感体验的大小和范围；正负情感带宽是认知个体最大正性情感体验与最小负性情感体验的大小和范围。通过该方法一方面可以测定被测试者正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽的大小与范围；另一方面可以对被测试者情感损伤进行判别与评估。 

为达到上述目的，本发明的技术方案包括下列步骤： 

1、情感带宽测定方法 

(1)正性情感带宽测定方法 

(1-1)从国际情感图片库中选取愉悦度大于8.0且唤醒度大于5.0的若干幅正性图片； 

(1-2)从国际情感图片库中选取愉悦度范围在4.0～5.0且唤醒度范围在2.0～3.0的若干幅中性图片； 

(1-3)使用图像处理软件把(1-1)和(1-2)步骤选取的每一幅图片都统一处理成为相同大小、相同亮度和相同灰度的图片； 

(1-4)把(1-3)步骤处理后的若干幅正性图片不重叠地紧密地组合在一起构成一个带有正性信息的视觉刺激任务； 

(1-5)把(1-3)步骤处理后的若干幅中性图片不重叠地紧密地组合在一起构成一个不带有情绪信息的视觉刺激任务； 

(1-6)把(1-4)步骤生成的正性图片视觉刺激呈现在显示器的中央，让被测试者观看8～10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息； 

(1-7)把(1-5)步骤生成的中性图片视觉刺激呈现在显示器的中央，让测试者观看8～10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息； 

(1-8)根据(1-6)步骤计算得到被测试者观看正性图片时有m个注视 点，并且各个注视点的瞳孔直径平均值d_P，计算方法为： 

$d_i=(d_i^{\mathrm{left}}+d_i^{\mathrm{right}})/2$

$d_P={\mathrm{\Σ}}_1^m{d}_i/m$                   (式1) 

(i＝1,2,3,…,m) 

其中，和分别为第i个注视点的左眼和右眼瞳孔直径 

(1-9)计算被测试者观看中性图片时有q个注视点，各个注视点的瞳孔直径平均值d_M，计算方法为： 

$d_k=(d_k^{\mathrm{left}}+d_k^{\mathrm{right}})/2$

$d_M={\mathrm{\Σ}}_1^q{d}_k/q$                      (式2) 

(k＝1,2,3,…,q) 

其中，和分别为第k个注视点的左眼和右眼瞳孔直径 

(1-10)正性情感带宽PaBW(Positive affective bandwidth)的大小(S_PaBW)和变化范围(R_PaBW)根据(1-8)和(1-9)计算得到： 

S_PaBW＝d_P-d_M

R_PaBW＝0～(d_P-d_M)            (式3) 

由此方法，得到被测试者的正性情感带宽的大小S_PaBW(D)，以及健康对照组的正性情感带宽的大小S_PaBW(H)。 

(2)负性情感带宽测定方法 

(2-1)从国际情感图片库中选取愉悦度范围为1.0～2.0且唤醒度大于5.0的若干幅负性图片； 

(2-2)使用图像处理软件把(2-1)步骤选取的每一幅图片都统一处理成为相同大小、相同亮度和相同灰度的图片； 

(2-3)把(2-2)处理后的若干幅负性图片不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有负性信息的视觉刺激任务； 

(2-4)把(2-3)生成的负性图片视觉刺激呈现在显示器的中央，让被测试者观看8～10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息； 

(2-5)根据(2-4)计算得到被测试者观看负性图片时有n个注视点，并且各个注视点的瞳孔直径平均值d_N，计算方法为： 

$d_j=(d_j^{\mathrm{left}}+d_j^{\mathrm{right}})/2$

$d_N={\mathrm{\Σ}}_1^m{d}_j/n$                   (式4) 

(j＝1,2,3,…,n) 

其中，和分别为第j个注视点的左眼和右眼瞳孔直径 

(2-6)负性情感带宽NaBW(Negative affective bandwidth)的大小(S_NaBW)和范围(R_NaBW)根据(2-5)和(1-9)计算得到： 

S_NaBW＝d_N-d_M

R_NaBW＝0～(d_N-d_M)               (式5) 

由此方法，得到被测试者的负性情感带宽的大小S_NaBW(D)，以及健康对照组的负性情感带宽的大小S_NaBW(H)。 

(3)正负情感带宽测定方法 

正负情感带宽PNaBW(Positive-Negative affective bandwidth)是认知个体最大正性情感体验与最小负性情感体验的大小和范围。正负情感带宽PNaBW的大小(S_PNaBW)和变化范围(R_PNaBW)根据(1-8)和(2-5)得到： 

S_PNaBW＝d_P-d_N

R_PNaBW＝d_N～d_P             (式6) 

由此方法，得到被测试者的正负性情感带宽的大小S_PNaBW(D)，以及健康对照组的正负情感带宽的大小S_PNaBW(H)。 

2、情感损伤判别方法 

(2-1)根据步骤(1)测定被测试者的正性情感带宽的大小S_PaBW(D)，以及健康对照组的正性情感带宽的大小S_PaBW(H)； 

(2-2)根据步骤(2)测定被测试者的负性情感带宽的大小S_NaBW(D)，以及健康对照组的负性情感带宽的大小S_NaBW(H)； 

(2-3)根据步骤(3)测定被测试者的正负情感带宽的大小S_PNaBW(D)，以及健康对照组的正负情感带宽的大小S_PNaBW(H)； 

(2-4)被测试者情感损伤判断标准为：被测试者的正性情感带宽S_PaBW(D)小于正常人S_PaBW(H)，而且被测试者的正负情感带宽S_PNaBW(D)也小于正常人S_PNaBW(H)；判别公式为： 

S_paBW(D)＜S_PaBW(H) 

S_PNaBW(D)＜S_PNaBW(H)             (式7) 

本发明具有下述技术效果 

本发明的情感带宽测定方法，克服了以往人们对于外界情绪体验的主观评分方法的模糊性和不确定性，使用瞳孔直径物理指标客观地度量正性、负性情绪体验的大小和范围(正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽)。通过测定被测试者的情感带宽，弥补了以往缺少情感定量评价的不足，并且与正常人相比较，可以对被测试者的情感是否受损进行判别和评估。 

附图说明

图1是情感带宽测定及其情感损伤判别方法整体框图； 

图2是情感图片选择处理流程图； 

图3是情感带宽测定流程图； 

图4是情感损伤判别方法流程图； 

图5是被测试者与正常人的情感带宽结果比较图； 

图6是被测试者情感损伤判别评价结果图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明所述的技术方案进行进一步的阐述。 

图1是情感带宽测定及其情感损伤判别方法的整体框图，分为3个部分：情感图片任务设计、情感带宽测定和抑郁症情感损伤判别，具体包括以下步骤： 

1)首先是情感图片任务设计，其流程如图2所示，包括下列步骤： 

(1)从国际情感图片库中选取16幅情感图片，其中包括：4幅正性图片(愉悦度>8.0，唤醒度>5.0)、4幅负性图片(4.0<愉悦度<5.0，2.0<唤醒度<3.0)、以及4幅中性图片(1.0<愉悦度<2.0，唤醒度>5.0)。 

(2)被选出来的这些图片的大小可能不同、亮度和灰度也存在差异，因此，需要把这些图片进行规范化处理，使用Photoshop软件把每一幅图片都处理成为相同大小(200*200像素)、相同亮度和相同灰度的图片。 

(3)由于人的情感诱发需要一定的时间，使用一张图片诱发情绪会产生视觉疲劳，因此，把4张相同情绪类型的图片组成一个情绪图片任务，其方法是：把4幅正性图片按照4个象限不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有正性信息的视觉刺激任务；把4幅负性图片按照4个象限不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有负性信息的视觉刺激任务；把4幅中性图片按照4个象限不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有中性信息的视觉刺激任务。 

2)情感带宽的测定如图3所示，包括下列步骤： 

(1)正性情感带宽的测定。首先，把步骤1)的正性情感图片任务呈现在17寸彩色显示器(分辨率为1024*768)的中央(水平视角和垂直视角都为12°)，让被测试者观看10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息；把步骤1)的中性情感图片任务呈现在17寸彩色显示器(分辨率为1024*768)的中央(水平视角和垂直视角都为12°)，让被测试者观看10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息；把步骤1)的负性情感图片任务呈现在17寸彩色显示器(分辨率为1024*768)的中央(水平视角和垂直视角都为12°)；让被测试者观看10秒钟，并且使用眼动设备同步采集被测试者的各个注视点的信息。 

(2)计算得到被测试者观看最愉悦图片时各个注视点的瞳孔直径直径平均值d_P，计算方法为： 

$d_i=(d_i^{\mathrm{left}}+d_i^{\mathrm{right}})/2$

$d_P={\mathrm{\&Sigma;}}_1^m{d}_i/m$                            (式1) 

(i＝1,2,3,…,m) 

其中，和分别为第i个注视点的左眼和右眼瞳孔直径 

同理，根据(2)计算d_P的方法，计算被测试者观看最不愉悦图片和中性图片时的瞳孔直径的平均值分别为d_N和d_M。 

(3)正性情感带宽PaBW(Positive affective bandwidth)的大小(S_PaBW)是被测试者观看最愉悦图片时的瞳孔直径d_P与观看中性图片时瞳孔直径dM的差值，正性情感带宽PaBW的变化范围(R_PaBW)是0到d_P-d_M，计算公式如下： 

S_PaBW＝d_P-d_M

R_PaBW＝0～(d_P-d_M)                   (式3) 

(4)负性情感带宽NaBW(Nagetive affective bandwidth)的大小(S_NaBW)是被测试者观看最不愉悦图片时的瞳孔直径d_N与观看中性图片时瞳孔直径dM的差值，负性情感带宽NaBW的变化范围(R_NaBW)是0到d_N-d_M，计算公式如下： 

S_NaBW＝d_N-d_M

R_NaBW＝0～(d_N-d_M)              (式5) 

(5)正负情感带宽测定方法 

正负情感带宽PNaBW(Positive-Negative affective bandwidth)是认知个体最大正性情感体验与最小负性情感体验的大小范围。正负情感带宽PNaBW的大小 (S_PNaBW)和变化范围(S_PNaBW)，计算公式如下： 

S_PNaBW＝d_P-d_N

R_PNaBW＝d_N～d_P                         (式6) 

3)情感损伤判别流程，如图4。首先获得健康对照组的正性情感带宽、正负情感带宽；然后获得被测试者的正性和正负情感带宽；最后比较被测试者和健康对照组的正性情感带宽和正负情感带宽。如果被测试者的正性情感带宽小于健康对照组，而且其正负情感带宽小于健康对照组，则说明被测试者的情感受损。 

4)被测试者情感损伤判别的评价 

图5是本发明实施数据提供的使用贝克量表和抑郁自评量表确定为情感损伤的36名被测试者和正常人的情感带宽的大小和变化范围的比较。该结果表明，被测试者正性情感带宽和正负情感带宽都小于正常人，说明被测试者的正性情感体验缺失，导致其情绪低落、愉快感缺失。 

图6是本发明实施数据提供的使用贝克量表和抑郁自评量表确定为情感损伤的36名被测试者的情感损伤评定的结果。使用本发明对于36名使用心理量表被评定为情感受损的人进行基于情感带宽的情感损伤判别与评估，情感损伤的29人(占80.6％)，情感未损伤的7人(占19.4％)。 

Claims (1)

1.情感带宽测定及其情感损伤判别方法，其特征在于：先提出了情感带宽的概念：情感带宽是指认知个体受外界刺激所诱发的情感体验的大小和范围，包括正性情感带宽、负性情感带宽和正负情感带宽；正性情感带宽是认知个体受外界正性情绪刺激诱发的正性情感体验的大小和范围；负性情感带宽是认知个体受外界负性情绪刺激诱发的负性情感体验的大小和范围；正负情感带宽是认知个体最大正性情感体验与最小负性情感体验的大小和范围；

1）、情感带宽测定方法

情感带宽测定步骤包括：

（1）正性情感带宽测定方法

（1-1）从国际情感图片库中选取愉悦度大于8.0且唤醒度大于5.0的若干幅正性图片；

（1-2）从国际情感图片库中选取愉悦度范围在4.0～5.0且唤醒度范围在2.0～3.0的若干幅中性图片；

（1-3）使用图像处理软件把（1-1）和（1-2）步骤选取的每一幅图片都统一处理成为相同大小、相同亮度和相同灰度的图片；

（1-4）把（1-3）步骤处理后的若干幅正性图片不重叠地紧密地组合在一起构成一个带有正性信息的视觉刺激任务；

（1-5）把（1-3）步骤处理后的若干幅中性图片不重叠地紧密地组合在一起构成一个不带有情绪信息的视觉刺激任务；

（1-6）把（1-4）步骤生成的正性图片视觉刺激呈现在显示器的中央，让被测试者观看8～10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息；

（1-7）把（1-5）步骤生成的中性图片视觉刺激呈现在显示器的中央，让测试者观看8～10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息；

（1-8）根据（1-6）步骤计算得到被测试者观看正性图片时有m个注视点，并且各个注视点的瞳孔直径平均值，

$d_p={\mathrm{\&Sigma;}}_1^m{d}_t/m$ （式1）

i=1,2,3,…,m

其中，和分别为第i个注视点的左眼和右眼瞳孔直径；

（1-9）计算被测试者观看中性图片时有q个注视点，各个注视点的瞳孔直径平

均值d_M，计算方法为：

（式2）

k=1,2,3,…,q

其中，和分别为第k个注视点的左眼和右眼瞳孔直径

（1-10）正性情感带宽PaBW的大小和变化范围根据（1-8）和（1-9）

计算得到：

（式3）

分别对测试组以及健康对照组进行计算，得到被测试者的正性情感带宽的大小，以及健康对照组的正性情感带宽的大小；

（2）负性情感带宽测定方法

（2-1）从国际情感图片库中选取愉悦度范围为1.0～2.0且唤醒度大于5.0的若干幅负性图片；

（2-2）使用图像处理软件把（2-1）步骤选取的每一幅图片都统一处理成为相同大小、相同亮度和相同灰度的图片；

（2-3）把（2-2）处理后的若干幅负性图片不重叠地紧密地组合在一起，构成一个带有负性信息的视觉刺激任务；

（2-4）把（2-3）生成的负性图片视觉刺激呈现在显示器的中央，让被测试者观看8～10秒钟，并且使用眼动装置同步采集被测试者的各个注视点的信息；

（2-5）根据（2-4）计算得到被测试者观看负性图片时有n个注视点，并且各个注视点的瞳孔直径平均值，计算方法为：

$d_p={\mathrm{\&Sigma;}}_1^m{d}_t/m$ （式4）

（j=1,2,3,…,n）

其中，和分别为第j个注视点的左眼和右眼瞳孔直径

（2-6）负性情感带宽NaBW的大小和范围根据（2-5）和（1-9）计

算得到：

$R_{\mathrm{pasw}}=0~(d_N-d_M)$   （式5）

分别对测试组以及健康对照组进行计算，得到被测试者的负性情感带宽的大小，以及健康对照组的负性情感带宽的大小；

（3）正负情感带宽测定方法

正负情感带宽是认知个体最大正性情感体验与最小负性情感体验的大小和范围；正负情感带宽的大小和变化范围根据（1-8）和（2-5）得到：

$R_{\mathrm{pyasw}}=d_N-d_p$   （式6）

分别对测试组以及健康对照组进行计算，得到被测试者的正负性情感带宽的大小，以及健康对照组的正负情感带宽的大小；

2）、情感损伤判别方法

（2-1）根据步骤（1）测定被测试者的正性情感带宽的大小，以及健康对照组的正性情感带宽的大小；

（2-2）根据步骤（2）测定被测试者的负性情感带宽的大小?，以及健康对照组的负性情感带宽的大小；

（2-3）根据步骤（3）测定被测试者的正负情感带宽的大小，以及健康对照组的正负情感带宽的大小；

（2-4）被测试者情感损伤判断标准为：被测试者的正性情感带宽小于正

常人，而且被测试者的正负情感带宽也小于正常人；判别公式为：

$\mathrm{Spyasw}\left(D\right)<\mathrm{Spyasw}\left(H\right)$ $\mathrm{Spyasw}\left(D\right)<\mathrm{Spyasw}\left(H\right)$ （式7）。