皮電(最經(jīng)典的解釋)

1、 人體的皮膚電阻、電導(dǎo)隨皮膚汗腺機能變化而改變，這些可測 量的皮膚電改變稱之為皮電活動（EDA)。 心理生理學(xué)家對研究心理上引起的汗腺活動進行測量，來研究 與之相關(guān)的心理活動。 情緒緊張、恐懼或者焦慮情況下汗腺分泌增加，皮膚表面汗液 增多，引起導(dǎo)電性增加而致皮電升高。 皮電研究的意義皮電研究的意義 皮電反應(yīng)系統(tǒng)就與情緒、喚醒 和注意力等密切聯(lián)系。 EDA測量指標之所以應(yīng)用各種研 究論題，很大程度上在于這種 測量相對容易，且能夠與心理 狀態(tài)和心理過程敏感性結(jié)合起 來研究。 皮電活動（EDA/SC）是生理學(xué) 反應(yīng)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的測量 指標類型。 EDA信號是將一對電極放置在皮膚 表面，通過測量經(jīng)

2、過該表面的微小 電流而獲得。 手掌和足底表面的小汗腺被認為更 多的是與控制行為相關(guān)（Edelberg ）。小汗腺對于心理刺激比熱刺激 的反應(yīng)更加明顯。 小汗腺與心理干擾導(dǎo)致的出汗有關(guān) ，手掌和足底的腺體密度大，心理 出汗在這些部位最明顯。 皮膚電反應(yīng)基礎(chǔ)水平的個體差異明顯，可分為高 、中、低不同水平。皮膚電反應(yīng)基礎(chǔ)水平與個性 特征相關(guān): 基礎(chǔ)水平越高者，越內(nèi)向、緊張、焦慮不安、情 緒不穩(wěn)定、反應(yīng)過份敏感; 而基礎(chǔ)水平低者，越開朗、外向，心態(tài)比較平衡 ，自信、心理適應(yīng)較好。 以下三個因素可以影響皮膚電反應(yīng)基礎(chǔ)水平以下三個因素可以影響皮膚電反應(yīng)基礎(chǔ)水平: (l)覺醒水平覺醒水平:在正常溫度范圍內(nèi)，

3、手掌和腳掌特別能反映喚醒水平，因 此，這兩個區(qū)域是測量皮膚電反應(yīng)的適宜部位。而且皮膚電水平在早 晨較低，到中午達到頂點，而在晚上又降低，其變化似乎對應(yīng)于一天 內(nèi)工作效率的變化。 (2)溫度溫度:身體皮膚主要反映身體的溫度調(diào)節(jié)機制。當氣溫很高，身體需 要散熱時，皮膚因出汗，電水平就會高;當氣溫較低，身體需要保存熱 量時，皮膚電水平就低。人的手掌和腳掌也參與溫度調(diào)節(jié)，但主要是 在極端的氣溫情況下才參與。 (3)活動活動:當被試正準備某項任務(wù)時，皮膚電水平就會逐漸上升;開始從 事某一活動時，皮膚電水平將相應(yīng)地升高到一個較高水平;而在休息時 ，皮膚電水平降低。如果長時間從事難度不大的某項工作，皮膚電水

4、 平會緩慢的下降，但對難度較大的工作，這種變化就不明顯。 采集過程：采集過程： 采集皮膚電反應(yīng)信號的接線圖如圖2一4所示，圖 中采用了TSD203指頭電極，然后測量其皮膚電水 平。在采集GSR前，必須在指頭電極的凹槽內(nèi)注 入導(dǎo)電膏，才可以采集到皮膚電活動。 數(shù)據(jù)整理：數(shù)據(jù)整理： GSR的有用信號頻率范圍主要集中在0.2Hz以下，根據(jù)奈奎斯特采樣定 理，將采集過程中的采樣頻率設(shè)為2OHz。 在后期整理數(shù)據(jù)中，為了得到有效的數(shù)據(jù)，Picard等采用演員表達情感 時，截取中間的100S生理信號進行處理研究kimi等則采用了情緒刺激 過程中最后50S的生理信號。而本研究將被試的情感主觀報告表和主 試在

5、信號上的標記相結(jié)合進行分析。根據(jù)情感主觀報告表，去掉某些 被試無效的GSR信號(沒有激發(fā)出相應(yīng)情感或者激發(fā)的相應(yīng)情感強度比 較弱);根據(jù)主試在信號上的標記，從有效的數(shù)據(jù)中截取80S用于后續(xù)研 究 數(shù)據(jù)歸一化：數(shù)據(jù)歸一化： 皮膚電反應(yīng)基礎(chǔ)水平個體差異很大，不同的人的皮膚電水 平各不相同，甚至同一個人在不同時間、不同環(huán)境下都會 有所不同。為了研究不同的人皮膚電水平與情感之間的關(guān) 系，需要去除每個被試GSR信號的基礎(chǔ)水平差異，也就是 個體差異性，才能研究出皮膚電反應(yīng)的某些內(nèi)在特征隨著 情感不同產(chǎn)生的變化。 具體的操作就是將某個被試在六種情感狀態(tài)下的數(shù)據(jù)分別與 他對應(yīng)的平靜狀態(tài)下的數(shù)據(jù)均值相減，得到的

6、數(shù)據(jù)便去除 了個體差異，也就是對數(shù)據(jù)進行了歸一化。 其它心理信號的拓展：其它心理信號的拓展： 2010年IEEE推出了情感計算?？?IEEE Transaetionson A ffective Computins)，刊登了情感計算方面最新的成果 :PanagiotisC.Petrantonakis 等人用腦電信號進行情感識別，針對16個人的六種情感(快樂、驚奇、 憤怒、恐懼、厭惡和悲傷)進行識別，所得辨識率高達85.17%l9。 Dongruiwu等人將支持向量機應(yīng)用于對皮膚電導(dǎo)、呼吸、心電和腦電等 信號的識別，并以此來建立了一個閉環(huán)情感系統(tǒng)o。 Bj6mschulle:等人通過語音來識別情感

7、。 MilanGnjatovi亡等人建立了一個 用于人機交互的語音情感庫12。chUng一Hsienwu等人采用聲韻律信息 和語義標簽進行情感識別，識別率可以達到83.55%3。 RezaRDerakhsh麗等人通過對眨眼的測量來識別驚恐情緒，識別率接 近79%l4】。 EDA應(yīng)應(yīng)用用 信號的獲取與傳感器的使用描述如下: (1)血容量脈搏(Pulse)和心率信號(HR):使用一個光電電極夾在被試的左 手大拇指上，如圖2一2所示。 (2)心電信號(ECG):用正、負電極和參考電極分別貼 在被試的左手腕、右手腕和右腳跺上，如圖2一3 所示。 (3)皮膚電導(dǎo)信號(GSR):將導(dǎo)電膏注入傳感器的電極

8、觸片，然后將傳感器的兩個電極分別縛于左手食 指和中指上，如圖2一4所示。 (4)呼吸信號(RSP):使用一個帶傳感器的松緊帶綁在 被試的胸腔部位，如圖2一5所示。 (5)面部顴肌的肌電(EMG):使用三個電極測試，其中 正負兩極貼于同一左側(cè)臉的顴肌上，參考電極貼 于右臉肌肉的顴肌上。 各信號的采樣頻率開始為IkHz，但數(shù)據(jù)的存儲量會 達到數(shù)百兆。為了縮小存儲數(shù)據(jù)量，同時不損失 信號的重要信息，我們根據(jù)生理信號的特點進行 了下采樣: GSR和HR的下采樣頻率為20Hz;Pulse和ECG的下采 樣頻率為200Hz;RSP下采樣頻率為100Hz;EMG不需 要進行下采樣。此外在原有采集系統(tǒng)設(shè)置50Hz工 頻濾波器，除EMG信號外的其它生理信號都進行 了35Hz低頻濾波。 常用指標常用指標 皮膚電導(dǎo)（SC）：簡稱皮電。在表皮上用一個恒定電壓，可以測出皮膚電導(dǎo) 的大小，單位是微歐姆（micromho），由于它是用一個外加電壓來測量皮膚 電導(dǎo)的，所以叫外源性測（exosomatic）。 皮電活動（Electrodermal Acitivity）：用于描述皮膚的導(dǎo)電性的變化。 皮膚電導(dǎo)水平（SCL）：簡稱皮電水平。是跨越皮膚兩點的皮膚電導(dǎo)的絕對值 ，也可稱作“基礎(chǔ)皮膚電傳導(dǎo)”（basal skin conductance）。一般