RU2009118381A

RU2009118381A - Способ определения стрессового состояния человека по голосу и устройство для его осуществления

Info

Publication number: RU2009118381A
Application number: RU2009118381/09A
Authority: RU
Inventors: Андрей Евгеньевич Наздратенко (RU); Андрей Евгеньевич Наздратенко
Original assignee: Андрей Евгеньевич Наздратенко (RU); Андрей Евгеньевич Наздратенко
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2010-11-10

Abstract

1. Способ определения стрессового состояния человека по голосу, включающий следующие этапы: ! получение речевого сигнала в определенном отрезке времени; ! расчет спектральных характеристик спектра полученного речевого сигнала; ! определение уровня стрессового состояния по рассчитанным спектральным характеристикам; и ! отображение результатов определенного стрессового состояния, отличающийся тем, что: ! при расчете спектральных характеристик рассчитывают по крайней мере четыре параметра спектра: частоту основного тона, интенсивность спектра, медиану спектра и широту спектра; ! при определении уровня стрессового состояния, по каждому из четырех параметров спектра рассчитывают безразмерный нормализованный параметр стресса, который отражает стрессовое состояние по соответствующему параметру спектра, для чего предварительно рассчитывают стресс-фактор Z нормализованного параметра стресса как сумму относительных отклонений между средним арифметическим значением параметра спектра и текущим значением параметра спектра и между локальным средним значением параметра спектра и текущим значением параметра спектра, определяя нормализованный параметр стресса как 1/(1+eZ), а уровень стрессового состояния определяют как средневзвешенное значение всех рассчитанных нормализованных параметров стресса; и ! результаты определенного стрессового состояния отображают путем непосредственного отображения величины определенного уровня стрессового состояния и/или путем отображение сигналов, соответствующих определенной величине или определенному интервалу величин определенного уровня стрессового состояния. !

Claims

1. Способ определения стрессового состояния человека по голосу, включающий следующие этапы:

получение речевого сигнала в определенном отрезке времени;

расчет спектральных характеристик спектра полученного речевого сигнала;

определение уровня стрессового состояния по рассчитанным спектральным характеристикам; и

отображение результатов определенного стрессового состояния, отличающийся тем, что:

при расчете спектральных характеристик рассчитывают по крайней мере четыре параметра спектра: частоту основного тона, интенсивность спектра, медиану спектра и широту спектра;

при определении уровня стрессового состояния, по каждому из четырех параметров спектра рассчитывают безразмерный нормализованный параметр стресса, который отражает стрессовое состояние по соответствующему параметру спектра, для чего предварительно рассчитывают стресс-фактор Z нормализованного параметра стресса как сумму относительных отклонений между средним арифметическим значением параметра спектра и текущим значением параметра спектра и между локальным средним значением параметра спектра и текущим значением параметра спектра, определяя нормализованный параметр стресса как 1/(1+e^Z), а уровень стрессового состояния определяют как средневзвешенное значение всех рассчитанных нормализованных параметров стресса; и

результаты определенного стрессового состояния отображают путем непосредственного отображения величины определенного уровня стрессового состояния и/или путем отображение сигналов, соответствующих определенной величине или определенному интервалу величин определенного уровня стрессового состояния.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для расчета спектральных характеристик используют окна речевого сигнала, перекрывающиеся по крайней мере на половину своей ширины.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что окна речевого сигнала принимают к расчету при условии, что в ряду окон имеется не более одного невокализованного окна.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что окна речевого сигнала принимают к расчету при условии, что относительное отклонение частоты основного тона в любой паре вокализованных окон не превышает 20%.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что за текущее значение частоты основного тона принимают частоту основного тона при максимуме спектральной характеристики в диапазоне частот 50-500 Гц.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность спектра рассчитывают как интеграл квадрата спектральной характеристики.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что медиану спектра рассчитывают как средневзвешенное значение спектральной характеристики, где в качестве весов используют частоты.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что широту спектра рассчитывают, как разность между максимальной и минимальной частотами, для которых спектральная характеристика превышает заданное пороговое значение.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что при расчете широты задают пороговое значение 2-8%, ниже которого спектральную характеристику считают нулевой.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве средневзвешенного значения всех рассчитанных нормализованных параметров стресса используют их среднее арифметическое значение.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что результаты определенного стрессового состояния отображают световым излучением в диапазоне видимых волн, причем длина испускаемой волны света зависит от значения определенного уровня стрессового состояния.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что уровень стрессового состояния отображают так, что длина испускаемой волны света возрастает или убывает при увеличении или уменьшении значения определенного уровня стрессового состояния в диапазоне его возможных значений.

13 Способ по п.12, отличающийся тем, что для наименьших значений уровня стрессового состояния используют зеленый свет, для средних значений - желтый свет, а для максимальных значений - красный цвет.

14. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что результаты определенного стрессового состояния отображают с помощью вибрации, причем частота вибрационных колебаний зависит от значения определенного уровня стрессового состояния.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что уровень стрессового состояния отображают так, что частота вибрационных колебаний возрастает или убывает вплоть до нуля при увеличении или уменьшении значения определенного уровня стрессового состояния в диапазоне его возможных значений.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что для наименьших значений уровня стрессового состояния используют минимальную частоту вибрационных колебаний из числа возможных или их отсутствие, для средних значений уровня стрессового состояния - среднюю частоту вибрационных колебаний из числа возможных, а для максимальных значений уровня стрессового состояния - максимальную частоту вибрационных колебаний из числа возможных.

17. Устройство для определения стрессового состояния человека по голосу, содержащее:

средство приема для получения речевого сигнала в определенном отрезке времени;

средство обработки для расчета спектральных характеристик спектра полученного речевого сигнала, преобразованного в цифровую форму, и определения уровня стрессового состояния по рассчитанным спектральным характеристикам; и

средство отображение результатов определенного стрессового состояния, отличающееся тем, что средство обработки выполнено с возможностью расчета спектральных характеристик спектра полученного речевого сигнала и определения уровня стрессового состояния по рассчитанным спектральным характеристикам способом по любому из пп.1-10.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что средство отображения выполнено в виде средства светового излучения в диапазоне видимых волн, причем длина испускаемой волны света зависит от значения уровня стрессового состояния, определенного средством обработки.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что средство светового излучения выполнено с возможностью испускать зеленый свет, когда уровень стрессового состояния имеет наименьшие из возможных значений уровня стрессового состояния, желтый свет - для средних из его возможных значений и красный свет - для максимальных из его возможных значений.

20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что средство отображения выполнено в виде средства вибрации, причем частота вибрационных колебаний зависит от значения уровня стрессового состояния, определенного средством обработки.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что средство вибрации выполнено с возможностью вибрировать с минимальной частотой вибрационных колебаний вплоть до нуля из числа возможных, когда уровень стрессового состояния имеет наименьшие из возможных значений уровня стрессового состояния, вибрировать со средними частотами вибрационных колебаний из числа возможных для средства вибрации, когда уровень стрессового состояния имеет средние из числа возможных значений уровня стрессового состояния, и вибрировать с максимальными частотами вибрационных колебаний из числа возможных для средства вибрации, когда уровень стрессового состояния имеет максимальные из числа возможных значений уровня стрессового состояния.

22. Устройство по п.20, отличающееся тем, что все элементы устройства объединены в составе одного портативного прибора.

23. Устройство по п.20, отличающееся тем, что все элементы устройства входят в состав компьютера или компьютеризированного устройства.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что компьютеризированное устройство выбирают из группы цифровой диктофон, сотовый телефон; цифровая камера с записью звука; карманный компьютер.