一种团队脑电反馈训练方法及系统

技术领域

本申请涉及脑电反馈训练的领域，尤其是涉及一种团队脑电反馈训练方法及系统。

背景技术

脑电生物反馈技术是指通过电子仪器设备无创性的监测人的脑电生理信号，在对这些信号进行分析处理后，再将这些信号以可视化的形式反馈并展示给被测人员，让被测人员了解到自己的生理变化。

脑电反馈训练通过指导被测人员结合呼吸、冥想等方法来调节自己的状态，再通过反馈的图像、声音等形式直观看到自己生理状态的变化，从而帮助被测人员学会如何调整和改变他们的心理和生理模式。

目前脑电生物反馈训练装置和系统，主要针对个人进行训练，通过老师对学员的一对一指导来对学员进行训练。但采用这种训练方式，在训练过程中学员只能依靠自己没有可沟通合作的人，而在现实生活中，我们可以通过寻求别人的帮助来调整自己的状态，因此，通过个人训练的方式得到的训练结果不易于迁移到日常生活中。

发明内容

为了便于将训练结果迁移到日常生活中，本申请提供了一种团队脑电反馈训练方法及系统。

第一方面，本申请提供一种团队脑电反馈训练方法，采用如下的技术方案：

一种团队脑电反馈训练方法，该方法包括：

获取多条脑电数据，所述各脑电数据是进行团队训练时，学员的脑电波数据；

基于预设的分组规则，对多条所述脑电数据进行分组，所述分组数至少为一组；

根据分组和每一学员的脑电数据计算各分组脑电参数；

基于预设的确定规则，根据所述各分组脑电参数确定目标控制参数；

基于预设的场景参数确定规则，根据目标控制参数确定场景控制参数。

通过采用上述技术方案，组织多个学员同时进行训练，首先获取每一学员的脑电数据，之后基于预设的分组规则对获取到的脑电数据进行分组，分组完成后根据分组和每一学员的脑电数据计算各分组脑电参数，计算出各分组脑电参数后，计算出目标控制参数，之后再根据目标控制参数针对特定的场景计算出特定的场景控制参数，通过场景控制参数控制相应的场景变化，从而反映出训练结果，采用上述团队训练的方式，在训练过程中同一团队的人员可相互帮助协作，使得训练过程更加符合现实生活，从而便于将训练结果迁移到日常生活中。

可选的，所述基于预设的分组规则，对多条所述脑电数据进行分组，包括：

获取所述脑电数据对应的时间戳信息和设备编号；

根据每一脑电数据对应的时间戳信息确定目标脑电数据；

根据目标脑电数据对应的设备编号和预设的分组信息确定每组包括的目标脑电数据，所述分组信息包括分组数量以及每一组包括的目标脑电数据对应的设备编号。

可选的，所述根据分组和每一学员的脑电数据计算各分组脑电参数，包括：

确定每一分组内包含的所述脑电数据中的目标脑电数据；

根据所述目标脑电数据和预设的多变量回归方程，确定每个脑电数据对应的第一脑电参数，所述第一脑电参数用于进行脑电生物反馈控制；

根据第一脑电参数确定每一第一脑电参数对应的第二脑电参数；

根据第二脑电参数以及预设的权重值确定分组脑电参数。

可选的，所述根据所述目标脑电数据和预设的多变量回归方程，确定每个脑电数据对应的第一脑电参数，包括：

所述脑电数据包括delta波强度、theta波强度、alpha波强度、beta波强度、gamma波强度、专注度数值和放松度数值；

第一脑电参数＝alpha波强度/(delta波强度+theta波强度+alpha波强度+beta波强度+gamma波强度)；

或，

第一脑电参数＝theta波强度/(theta波强度+beta波强度)。

或，

第一脑电参数＝专注度数值；

或，

第一脑电参数＝放松度数值。

可选的，所述根据第一脑电参数确定每一第一脑电参数对应的第二脑电参数，包括：

确定第一脑电参数的最大值和最小值；

分别计算每一学员的第一脑电参数与所述最大值和所述最小值的差值的比值；

分别计算每一所述比值和预设的第一调整参数的乘积得出每一第一脑电参数对应的第二脑电参数。

可选的，所述根据第二脑电参数以及预设的权重值确定分组脑电参数，包括：

根据第二脑电参数以及预设的权重值，对分组内的第二脑电参数进行加权求和确定分组脑电参数。

可选的，所述基于预设的确定规则，根据所述各分组脑电参数确定目标控制参数，包括：

所述预设的确定规则包括多个子规则，所述目标控制参数包括至少一个分组目标控制参数；获取分组数量以及训练模式，所述训练模式为训练过程中采用的训练方式；

根据所述分组数量、训练模式以及所述分组数量、训练模式和子规则的对应关系确定对应的子规则：

根据所述子规则和分组脑电参数确定分组目标控制参数。

可选的，根据所述分组数量、训练模式以及所述分组数量、训练模式和子规则的对应关系确定对应的子规则，包括：

当所述分组数量为1且所述训练模式为控制同一目标，目标控制参数数量为1时或当所述分组数量至少为2且所述训练模式为多组分组对抗，目标控制参数数量大于1时：

所述子规则为：计算分组脑电参数与分组人员数量的比值；计算所述分组脑电参数与分组人员数量的比值与预设第二调整参数的乘积得出分组目标控制参数；

当所述分组数量为2且所述训练模式为两组分组对抗，目标控制参数数量为1时：

所述子规则为：

分别计算两个组的分组脑电参数与各自对应的分组的人员数量的比值；

分别计算两组的分组脑电参数与各自对应的分组的人员数量的比值与各自对应的预设的第二调整参数的乘积；

计算两个所述乘积的差值得出各组的分组目标控制参数。

第二方面，本申请提供一种团队脑电反馈训练系统，采用如下的技术方案：

一种团队脑电反馈训练系统，包括：

多个学员端模块，用于采集各学员的脑电数据；

服务端模块，用于执行上述团队脑电反馈训练方法；

教师端模块和学员端模块，用于根据接收到的目标控制参数执行相应的动作。

通过采用上述技术方案，可以组织多人同时进行脑电生物反馈训练，通过团队人员协同来完成一个团队目标，使得训练过程更加贴合现实生活。

可选的，所述学员端模块包括脑电仪、脑电采集单元、第一处理单元、第一通信单元和第一交互单元；

所述脑电仪佩戴在学员身上，用于采集学员的脑电信息；

所述脑电采集单元，用于接收所述脑电信息，并将所述脑电信息传输至第一处理单元；

所述第一处理单元，用于接收所述脑电信息并将所述脑电信息重新打包发送至第一通信单元；所述第一通信单元，用于接收所述脑电信息将所述脑电信息传输至服务端模块、还用于接收所述服务端模块输出的目标控制参数，并根据目标控制参数输出控制指令；

所述第一交互单元，用于接收所述控制指令执行相应的动作。

可选的，所述教师端模块包括第二处理单元、第二通信单元和第二交互单元；

所述第二通信单元，用于接收目标控制参数并传输至第二处理单元；

所述第二处理单元，用于接收所述目标控制参数输出控制指令；

所述第二交互单元，用于接收所述控制指令执行相应的动作。

可选的，所述服务端模块包括网络服务单元、数据解析单元和反馈算法单元；

所述网络服务单元，用于提供网络服务功能实现第一通信单元和第二通信单元的网络连接、还用于接收脑电信息并传输至数据解析单元；

所述数据解析单元，用于接收所述脑电信息，并对所述脑电信息进行处理形成脑电数据传输至反馈算法单元；

所述反馈算法单元，用于执行团队脑电反馈训练方法。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.组织多个学员同时进行训练，首先获取每一学员的脑电数据，之后基于预设的分组规则对获取到的脑电数据进行分组，分组完成后根据分组和每一学员的脑电数据计算各分组脑电参数，计算出各分组脑电参数后，计算出目标控制参数，之后再根据目标控制参数针对特定的场景计算出特定的场景控制参数，通过场景控制参数控制相应的场景变化，从而反映出训练结果，采用上述团队训练的方式，在训练过程中同一团队的人员可相互帮助协作，使得训练过程更加符合现实生活，从而便于将训练结果迁移到日常生活中；

2.基于多个学员端模块、服务端模块和教师端模块等装置实现，使用系统使用时简单方便，便于携带和快速部署。

附图说明

图1是本申请提供的团队脑电反馈训练系统的结构框图。

图2是本申请提供的团队脑电反馈训练方法的流程图。

附图标记说明：10、学员端模块；101、脑电仪；102、脑电采集单元；103、第一处理单元；104、第一交互单元；105、第一通信单元；20、服务端模块；201、网络服务单元；202、数据解析单元；203、反馈算法单元；30、教师端模块；301、第二通信单元；302、第二处理单元；303、第二交互单元。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

脑电生物反馈技术是指通过电子仪器设备监测人的脑电生理信号，对这些信号进行分析处理后，再将这些信号以可视化的形式反馈并展示给被测人员，让被测人员了解到自己的生理变化。脑电反馈训练通过指导被测人员结合呼吸、冥想等方法来调节自己的状态，再通过反馈的图像、声音等形式直观看到自己生理状态的变化，从而帮助被测人员学会如何调整和改变他们的心理和生理模式。

本申请提供了一种团队脑电反馈训练方法和系统，在训练过程中通过组织多个学员同时进行训练，在训练过程中每个成员可以相互沟通协作完成目标，同时还有一个专业老师可以实时监控学员的训练状态，从而更加直观的了解学员的训练情况并作出针对性的指导。

本申请实施例公开一种团队脑电反馈训练系统。参照图1，团队脑电反馈训练系统包括多个学员端模块10、服务端模块20和教师端模块30，服务端模块20分别连接每一学员端模块10和教师端模块30。

开始训练时，专业老师通过教师端模块30输出训练开始指令，训练过程中每个团队成员使用一个学员端模块10，学员端模块10接收训练开始指令开始采集对应学员的脑电信息，并将脑电信息传输至服务端模块20，服务端模块20接收脑电信息并将脑电信息进行处理形成多条脑电数据，每一个学员对应一脑电数据，之后根据脑电数据确定目标控制参数，并根据目标控制参数确定场景控制参数，教师端模块30和学员端模块10均接收场景控制参数，并根据场景控制参数形成相应的控制指令，并根据控制指令执行相应的动作。

采用上述方案，学员可通过学员端模块10实时了解训练结果，同时老师也可通过教师端模块30实时了解学员的训练情况，并针对实际情况进行指导训练，本系统可以组织多人同时进行脑电生物反馈训练，通过团队人员协同来完成一个团队目标，可以锻炼学员的团队合作和协同能力。

学员端模块10包括脑电仪101、脑电采集单元102、第一处理单元103、第一通信单元105和第一交互单元104，训练时，每一学员佩戴一个脑电仪101，脑电仪101接收到教师端模块30输出的训练开始指令时，采集佩戴学员头皮上的脑电信号，并对脑电信号进行处理形成数字化的脑电信息，脑电信息包括专注度、放松度等特征参数以及delta波强度、theta波强度、alpha波强度、beta波强度、gamma波强度等频域参数，同时脑电信息还包括时间戳信息和设备编号，设备编号用于指示脑电信息的输出设备具体是哪个学员端模块10。

之后将采集到的脑电信息传输至脑电采集单元102，脑电采集单元102与脑电仪101通过有线或无线的方式进行连接，脑电采集单元102将接收到的脑电信息传输至第一处理单元103，第一处理单元103将接收到的多个脑电仪101传输过来的脑电信息重新打包发送至第一通信单元105，通过第一通信单元105传输至服务端模块20。

服务端模块20包括网络服务单元201、数据解析单元202和反馈算法单元203，工作时，网络服务单元201接收脑电信息，并将脑电信息传输至数据解析单元202，数据解析单元202对接收到的脑电信息进行处理解析提取脑电信息中的脑电数据、时间戳信息和设备编号，本实施例中，每一脑电数据均对应一时间戳信息和设备编号，脑电数据包括delta波强度、theta波强度、alpha波强度、beta波强度、gamma波强度、专注度数值和放松度数值。

反馈算法单元203接收脑电数据、时间戳信息和设备编号，并根据脑电数据计算得出目标控制参数，并根据目标控制参数确定场景控制参数，之后将场景控制参数通过网络服务单元201传输至第一通信单元105，第一通信单元105将场景控制参数传输至第一处理单元103，第一处理单元103接收场景控制参数，输出相应的控制指令，第一交互单元104接收控制指令执行相应的动作以反应训练效果。

教师端模块30包括第二处理单元302、第二通信单元301和第二交互单元303，工作时，第二通信单元301接收网络服务单元201输送的场景控制参数，并将场景控制参数输出至第二处理单元302，第二处理单元302接收场景控制参数输出相应的控制指令，第二交互单元303接收控制指令执行相应的动作以反应训练效果.

本实施例中，第一处理单元103和第二处理单元302根据场景控制参数输出的控制指令是相同，因此第一交互单元104和第二交互单元303接收到控制指令执行相应的动作，参加训练的学员可根据自身配带的学员端模块10实时了解训练效果，老师也可根据教师端模块30实时得知学员的训练效果，便于老师根据训练结果做出针对的性的指导。

本实施例中，服务端模块20为Server端，提供网络服务功能，学员端模块10和教师端模块30为Client端，分别连接服务端模块20提供的网络服务和服务端模块20建立网络连接，第一通信单元105和第二通信单元301和网络服务单元201建立双向网络通信，具体通过TCP或IP网络协议进行双向网络通信。本实施例中，学员端模块10的功能除脑电仪101外均在平板电脑中实现，教师端模块30为平板电脑，服务端模块20为PC计算机。

工作时，老师还可通过教师端模块30输出训练开始指令和训练结束指令，以实现老师对训练过程的控制。

本申请实施例还公开一种团队脑电反馈训练方法。参照图2，团队脑电反馈训练方法包括：

S101：获取多条脑电数据。

具体的，根据上述描述的脑电数据获取方法，通过网络服务单元201接收脑电仪101输出的脑电信息，通过数据解析单元202提取脑电信息中包含的脑电数据，并将脑电数据传输至反馈算法单元203从而实现脑电数据的获取，本实施例中，脑电数据为进行团队训练时，学员的脑电波数据，具体包括delta波强度、theta波强度、alpha波强度、beta波强度、gamma波强度、专注度数值和放松度数值。

S102：基于预设的分组规则，对多条脑电数据进行分组。

具体的，在进行训练之前，反馈算法单元203存储有分组信息，分组信息包括分组数量以及每一组包括的目标脑电数据对应的设备编号，反馈算法单元203获取到脑电数据后，获取脑电数据对应的时间戳信息和设备编号，根据脑电数据对应时间戳信息来提取各个团队成员最新的脑电数据作为目标脑电数据，目标脑电数据即为时间戳信息最接近当前时间的时间戳信息对应的脑电数据，目标脑电数据确定后，根据目标脑电数据对应的设备编号，将目标脑电数据划分到对应的分组中完成分组，本实施例中，分组数量至少为1，目标脑电数据为上述获取的脑电数据中的一条或多条。

S103：根据分组和每一学员的脑电数据计算各分组脑电参数。

具体的，根据预设的多变量回归方程，从分组中每个成员的脑电数据计算得出用于进行脑电生物反馈控制的第一脑电参数。

本实施例中，预设的多变量回归方程为：

或/>

其中，A

确定每一成员的第一脑电参数后，根据公式确定每一成员的第二脑电参数，公式为：

其中，A

确定每一成员的第二脑电参数后，根据公式确定分组脑电参数，公式为：

其中，P为分组脑电参数，B

S104：基于预设的确定规则，根据各分组脑电参数确定目标控制参数。

具体的，预设的确定规则包括多个子规则，目标控制参数包括至少一个分组目标控制参数，获取分组数量以及训练模式，本实例中，训练模式有三种分别为：控制同一目标、两组分组对抗和多组分组对抗，获取分组数量和训练模式，根据分组数量、训练模式和预设的对应关系确定对应的子规则。

当分组数量为1且训练模式为控制同一目标，目标控制参数数量为1个时：

所述子规则为：

当分组数量为2且训练模式为两组分组对抗，目标控制参数数量为1个时：

所述子规则为：

当分组数量至少为2且训练模式为多组分组对抗，目标控制参数数量大于1个时：所述子规则为：

子规则确定后，根据对应的子规则可计算出训练过程中对应的目标控制参数。

S105：基于预设的场景参数确定规则，根据目标控制参数确定场景控制参数。

本实施例中，场景参数确定规则由工作人员预先设置并存在反馈算法单元203中，当确定目标控制参数后，根据目标控制参数通过预设的场景参数确定规则确定场景控制参数。

例如：本实施例中，参加训练的有10名学员和1名老师，第一交互单元104和第二交互单元303界面中的场景为是一个海滩的画面，初始的画面中显示一个沙滩和海洋，沙滩上的树木是枯萎的，天空是阴暗的。场景画面会根据场景控制参数的变化来发生变化，最终的最优场景画面是场景中的树木发芽生长，沙滩上出现螃蟹、海星等动物，天空变得蔚蓝，海面会出现帆船，远处会出现一道彩虹。从初始场景到最终的最优场景，中间共分为100个等级，对应每一个等级的变化，场景也会发送变化，即场景控制参数的阈值为0-100。

具体的，在一个示例中，所有成员都在同一个分组，场景控制参数有一个，所有团队成员的任务目标是一个统一的目标，即通过调整自己大脑的状态，参与到对交互单元界面中场景进行控制的团队任务中，本发明实施例使用任务驱动的模式来控制场景的变化，在任务开始后，反馈算法单元203每秒进行一次计算，计算得出场景控制参数后传输至第一处理单元103和第二处理单元302，第一处理单元103和第二处理单元302接收到场景控制参数后输出控制指令至第一交互单元104和第二交互单元303，第一交互单元104和第二交互单元303接收控制指令控制界面场景做出相应的变化。

场景控制参数的初始值为0，如果此时计算的目标控制参数数值小于40，则场景控制参数数值不变，如果目标控制参数数值在40和70之间，则场景控制参数数值加1，如果目标控制参数数值在70和100之间，则场景控制参数数值加2。当场景控制参数数值达到100，则本次任务胜利结束。

本发明实施例中，所有人员在任务开始后，需要努力放松自己的心绪，以完成将场景控制参数从0驱动到100的任务，即实现从初始场景到最终目标场景的变化。当然本实施例中根据目标控制参数确定场景控制参数的过程可以在反馈算法单元203中执行，也可由反馈算法单元203计算得出目标控制参数后由网络服务单元201分别将目标控制参数传输至第一通信单元105和第二通信单元301再分别传输至第一处理单元103和第二处理单元302，通过第一处理单元103和第二处理单元302计算得出场景控制参数，实现对第一交互单元104和第二交模块界面场景变化的控制。

在另一个示例中，参加团队脑电反馈训练的有10名学员和1名老师。学员分为左右2个组，每个组5个人。教师端和学员端均基于个人计算机参加训练。第一交互单元104和第二交互单元303的界面中的场景是一个拔河的画面。画面中显示一个草原的背景，背景中有左右2组人，每组5个人，两组人相向站立，手中握着一个绳索在进行拔河运动。初始画面绳子的中点在画面的中心位置，比赛开始后，绳子和人员的位置将根据计算得到的场景控制参数进行变化，展示的是一个拔河的场景画面。

整个比赛场景中，双方拔河的绳子可以移动范围为500个像素。左右两个分组的目标控制参数数值范围均在0到500之间，则两个分组的目标控制参数之差-500到+500之间。本实施例中，两个分组的目标控制参数之差变化为2时，则对应场景中的绳子发生1个像素的位移。

在任务开始后，服务端模块20每秒进行计算一次两个分组的目标控制参数之差，场景中绳子中心点的初始位置在场景中间，如果差值为-2，则绳子向左侧移动1个像素，如果差值为2，则绳子向右侧移动1个像素，如果差值为0，则绳子保持不动。如果绳子中心点的位置和场景中心点位置相差500个像素，则比赛结束，此时，如果绳子中心点的位置在画面的左侧，则左边的分组获胜，如果绳子中心点的位置在画面的右侧，则右边的分组获胜。

采用上述方案，组织多个学员同时进行训练，首先获取每一学员的脑电数据，之后基于预设的分组规则对获取到的脑电数据进行分组，分组完成后根据分组和每一学员的脑电数据计算各分组脑电参数，计算出各分组脑电参数后，计算出目标控制参数，通过目标控制参数控制相应的设备做出相应的动作，从而反映出训练结果，采用上述团队训练的方式，在训练过程中同一团队的人员可相互帮助协作，使得训练过程更加符合现实生活，从而便于将训练结果迁移到日常生活中。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。