基於腦神經遞質的測謊方法
2023-05-20 04:46:06
專利名稱：基於腦神經遞質的測謊方法
技術領域：
本發明涉及一種公安部門辦案時檢測和診斷受試者是否說謊的方法，特別涉及一種基於腦神經遞質的測謊方法。
背景技術：
縱觀百年測謊學史，研究焦點是如何提高測謊準確率。測謊方法由情緒實驗心理學轉變為認知實驗心理學，相應的處理信息則由生理信號演進為功能腦區，進而必將針對腦神經遞質這類生化信息。
對比測謊技術的準確率，傳統的基於生理指標(例如皮膚電阻和心率)為85％；新世紀興起的基於物理指標(例如腦區定位)為95％；基於生化指標(例如腦神經遞質)可超過95％。
百年測謊實踐證明遠離大腦始發信號，基於生理指標這類後發信號，是降低測謊準確率的基本原因。傳統測謊器的多道傳感器也給測試帶來操作不便。
近年來，人們利用功能核磁共振成像(fMRI)直接定位說謊認知所激活的腦區，刊登在《測控技術》[2004，23(4)59-60]上的題為「基於核磁共振腦成像研究測謊」一文中，公開了一種利用核磁共振成像技術測謊的技術，其依據的原理是捕捉恆強外磁場中受激的腦動脈血氧飽和度的弛豫時間指標，利用弛豫時間數據生成腦組織圖象，實現對受試者謊實的判斷。
但是，fMRI腦測謊提高準確率的代價是儀器極其昂貴，噪音大，尚不實用。
發明內容
本發明目的是克服現有技術存在的不足，提供一種測謊過程簡單可靠，測謊結果準確率高，且對受測試者無身體損害的測謊方法。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是，提取受測試者在對答過程中腦區的血氧蛋白信號，經計算機信息處理，其特徵在於它的具體步驟如下
(1)別選取腦區雙側的左、右額區和左、右顳區的4處穴位為信號攝取穴位；(2)用4路紅、紅外雙光束反射方法分別測得對應於上述穴位的8路相對腦氧合血紅蛋白濃度變化的數據信號；(3)將同一穴位測得的紅反射數據信號除以測得的紅外反射數據信號，得到4路相對於腦血氧飽和度的數據信號；(4)將右額區信號減去左額區信號、右顳區信號減去左顳區信號，再分別取絕對值，得到2路血氧飽和度的信號，用db3小波計算方法，計算j＝8-12級的低頻係數，分別得到額區、顳區對應於腦神經遞質的濃度變化的血氧mHz級低頻成分數據信號；(5)對上述數據分別計算自相關係數的絕對值之和，將得到的額區數值乘以0.3、顳區數值乘以0.7後相加，得到融合額區和顳區相應的腦神經遞質的特徵能量值；(6)以上述腦神經遞質特徵能量值與誠實與說謊的臨界基準值比較，判定誠實與說謊。
所述的誠實與說謊的臨界基準值是以受測試者在誠實回答時測得的上述腦神經遞質特徵能量值數據除以0.618所得的值。根據受測試者在謊實回答時測得的結果判斷謊實，測得的腦神經遞質特徵能量值結果大於基準值則認為說謊，反之為誠實。
本發明所依據的原理是測謊研究表明說謊腦認知所激活的腦區主要包括雙側額區(主管思維)和雙側顙區(主管記憶)；fMRI測謊成像的本質是檢測大腦的血氧水平；激活指血流活動增強，即血氧水平提高。因此，本發明取穴雙側額區和雙側顙區共計4個腦區，應用雙光束(紅和紅外)方法，檢測相應腦區的氧合血紅蛋白濃度的數量，得到相應的8路反射光的電信號。經數據處理得到與4腦區相應的4路腦血氧飽和度信號，其主要反映大腦謊實認知的血氧水平。據左右腦的功能區別(左側重理性，右側重感性)，在本發明中，針對左右各2路的腦血氧飽和度信號，採用分別進行減法融合且取絕對值的處理方法，合成構造出反映大腦謊實認知的額、顳兩區的血氧水平變化信號。
腦神經遞質是大腦傳遞信息時所發出的各類化學物質的總稱，腦神經遞質的漲落對應於低頻mHz量級信號。小波技術堪稱數學顯微鏡，因此，在本發明中，應用db3小波分別提取額區顳區血氧的mHz低頻成分，以j＝8～12級小波低頻係數，描述腦神經遞質的濃度變化。採用自相關技術，旨在提取隨機場中的確定性信息，自相關係數的絕對值之和正比於信號能量，至此，本發明分別構造出描述腦額區顳區神經遞質數量變化的特徵識別參數——特徵能量——小波低頻成分(j＝8～12)的自相關係數的絕對值之和。說謊和誠實認知所激活的額區和顳區也有比例差異。據此，以3/7的比例，加法融合與額區和顳區相應的特徵能量，最終形成本發明所需的描述腦神經遞質漲落的謊實識別特徵能量值，並以該特徵能量值為判斷謊實的依據，在本發明的技術方案中，當提取受測試者在對答過程中誠實回答時測得的腦神經遞質特徵能量值除以0.618所得的值為誠實與說謊的臨界基準值比較，如測得的腦神經遞質特徵能量值結果大於該臨界基準值，則認為說謊，反之為誠實，這是因為說謊是對真實記憶的再加工過程，說謊較之講真話需花費更多的腦認知能量，這些論斷已成為國際測謊研究的共識。
由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點1.由於本發明將腦測謊物理定位於額區和顳區，準確率高。
2.由於本發明採用了包括腦血氧飽和度、小波低頻係數、自相關係數絕對值之等計算方法，合理地構建了基於腦神經遞質的特徵識別參數，其電學本質是mHz信號，並以此描述腦神經遞質的能量變化值來判斷謊實，方法可靠、實用。
3.應用紅和紅外雙光束裝置，測量儀器簡單，操作方便，且為無損檢測。
附圖1為本發明基於腦神經遞質的測謊方法一個實施例的原理框圖；附圖2為本發明基於腦神經遞質的測謊方法一個實施例的測試流程框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述實施例一參見附圖1，本實施例所述的一種基於腦神經遞質的測謊方法，由測試者通過各類問題的提問、受試者回答問題時，採用雙光路傳感器測得受試者頭部穴位的信號，經採集控制系統輸入計算機進行數據處理後，判別謊實。
參見附圖2，在本實施例中，對受試者的信號攝取穴位為受試者腦區雙側的左、右額區和左、右顳區的4處穴位，用4路紅、紅外雙光束反射方法分別測得對應於上述穴位的8路相對腦氧合血紅蛋白濃度變化的數據信號，光源位於額中線，齊眉，由眉梢至耳；傳感器參數為雙頻發光二極體分別為紅光波長730nm和紅外光波長850nm，光源用2隻發光二極體，光電接收器用1隻光電二極體，間距為3cm，可探測腦區深度為1.5cm。雙光源發射對應單管接收的順序同步驅動單元主要採用時基電路(可選用NE555)，頻率100Hz，佔空比為1/7。
濾波單元啟用雙運放(可選用LM358)，四通道輸出左右額顳反射信號，帶寬0.1Hz-30Hz。鍵控同步採集和A/D單元採用Agilent示波器54624A(採樣頻率200Hz，每題記錄數據120s，奇數號數據對應紅光，偶數號數據對應紅外光)。PC機串行口以Excel 546000 Toolbar為數據接口軟體。將數據輸入計算機，分別計算四腦區信號的血氧飽和度(激活腦區血液中的含氧量，其也是fMRI腦測謊所提取的生化指標)，計算方法的主要內容是紅光反射信號除以紅外光反射信號；再以右額區信號減去左額區信號、右顳區信號減去左顳區信號，分別取絕對值，進行減法融合運算，則壓縮生成額顳兩路並行信號，得到2路血氧飽和度的信號；再分別計算db3小波j＝10級低頻係數，提取mHz信號，映射腦神經遞質，分別計算自相關係數的絕對值之和，以提取隨機信號背景中的確定性信息，該值正比於腦神經遞質的能量。
採用反映腦神經遞質漲落的能耗P≡以額、顳比例為0.3/0.7的自相關係數的絕對值之和的方法，既將得到的額區數值乘以0.3、顳區數值乘以0.7後相加，得到融合額區和顳區相應的腦神經遞質的特徵能量值；在計算機處理中，軟體以VC++連結Matlab，完成對信息的計算和處理，且可控制輸出圖形或數據。
在本實施例中，測試環境條件為溫度22℃±3℃，溼度55±10％。室內空氣無明顯擾動，室外無強噪聲和電磁源。測試者採用兩類問題提問，一類是已知答案的記憶類問題，以受測試者在誠實回答時測得的上述腦神經遞質特徵能量值數據除以0.618，計算出誠實耗能，所得的值為誠實與說謊的臨界基準值。另一類是與案件相關的問題，根據受測試者在謊實回答時測得的結果判斷謊實，測得的腦神經遞質特徵能量值結果大於基準值則認為說謊，反之為誠實。
對100名受試者按本實施例方法進行測試，統計測謊結果表明，準確率穩定超過95％。
權利要求
1.一種基於腦神經遞質的測謊方法，提取受測試者在對答過程中腦區的血氧蛋白信號，其特徵在於具體步驟如下(1)分別選取腦區雙側的左、右額區和左、右顳區的4處穴位為信號攝取穴位；(2)用4路紅、紅外雙光束反射方法分別測得對應於上述穴位的8路相對腦氧合血紅蛋白濃度變化的數據信號；(3)將同一穴位測得的紅反射數據信號除以測得的紅外反射數據信號，得到4路相對於腦血氧飽和度的數據信號；(4)將右額區信號減去左額區信號、右顳區信號減去左顳區信號，再分別取絕對值，得到2路血氧飽和度的信號，用db3小波計算方法，計算j＝8～12級的低頻係數，分別得到額區、顳區對應於腦神經遞質的濃度變化的血氧mHz級低頻成分數據信號；(5)對上述數據分別計算自相關係數的絕對值之和，將得到的額區數值乘以0.3、顳區數值乘以0.7後相加，得到融合額區和顳區相應的腦神經遞質的特徵能量值；(6)以上述腦神經遞質特徵能量值與誠實與說謊的臨界基準值比較，判定誠實與說謊。
2.根據權利要求1所述的一種基於腦神經遞質的測謊方法，其特徵在於所述的謊實臨界基準值是以受測試者在誠實回答時測得的上述腦神經遞質特徵能量值數據除以0.618所得的值。
全文摘要
本發明涉及一種公安部門辦案時檢測和診斷受試者是否說謊的方法。由測試者通過各類問題的提問、受試者回答問題時，採用4路紅、紅外雙光束反射方法分別測得受試者腦區雙側的左、右額區和左、右顳區的4處穴位的8路相對腦氧合血紅蛋白濃度變化的數據信號，經採集控制系統輸入計算機，運用小波低頻係數、自相關係數絕對值等計算方法進行數據處理，合理構建了基於腦神經遞質的特徵能量值識別參數，以誠實與說謊的臨界基準值判別謊實。本發明將腦測謊物理定位於額區和顳區，因此，準確率高；依據腦神經遞質的能量變化判別謊實，方法可靠、實用；應用紅和紅外雙光束裝置，測量儀器簡單，操作方便，且為無損檢測。
文檔編號A61B6/00GK1757377SQ200510095198
公開日2006年4月12日 申請日期2005年10月31日 優先權日2005年10月31日
發明者李文石 申請人:蘇州大學