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Report
教育部資訊軟體人才培育計畫
「行動終端應用軟體創作專題競賽」報告
腦波反饋情緒評分系統
系統規劃工程師
鄭庭兆
演算法工程師
王俊凱
物件設計工程師
陳詠祺
指導老師:陳弘明、陳世穎 老師
國立臺中科技大學資訊工程系
整合工程師
秦秉達
目錄
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

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

作品動機與簡介
開發動機
作品簡介
系統範圍
需求分析
需求功能說明
雛形系統摘述、軟體發展方法
系統軟硬體架構說明
系統設計
軟體模組設計
介面設計
資料結構、資料庫設計
演算法設計
軟體測試報告
單元測試
整合測試
系統測試
使用者驗收測試
軟體體驗報告
系統功能說明展示
結語
2
作品動機與簡介-開發動機

傳統情緒研究並無客制化服務

傳統情緒研究並無針對特定情緒做反饋機制

設計並施行由情緒引發的實驗,作為發展生理訊號偵測與感
知研究之參考。
3
作品動機與簡介-作品簡介(1/2)



結合Android智慧型手機與腦波測量耳機,量測使用者腦波數據。
訓練模式
分析在聽音樂或觀看影片、相片…等等舒壓動作時的腦波狀態,對於
情緒之影響力評分 。
即時模式
用即時語音或文字的方式,會對你的情緒給予相對的語音或文字,能
藉此即時調整自己的情緒狀態。
4
作品動機與簡介-作品簡介(2/2)
5
作品動機與簡介-系統範圍



本系統提供訓練模式(Training Mode)、即時模式(Real-Time Mode),訓
練模式包含:音樂、影片、相片評測系統,以及資料庫系統。
訓練模式(Training Mode)
(1)音樂子系統
(2)影片子系統
(3)相片子系統
(4)資料庫系統
即時模式(Real-Time Mode)
利用折線圖呈現腦波狀態,提供專心度(Attention)、放鬆度(Mediation) 即
時顯示於畫面上,並提示進入某一情緒狀態,如圖3.2.1所示。
6
需求分析-需求功能說明


功能需求
1.系統主畫面(中)
2.系統標題列(上)
3.系統工具列(下)
4.腦波測量耳機狀態
5.訓練模式
6.歷史量測紀錄
7.即時模式
介面需求
版面配置的部分成三個架構,切割為上、中、下,上為標題列控制項,
中為畫面呈現,下為演算法控制項。上、下畫面始終固定,只切換中
畫面為主。
7
需求分析雛形系統摘述、軟體發展方法


雛形系統摘述
設計方法應依照需求分析做畫面或系統切割,理念以操作簡潔、
一覽無遺的方式將各單元呈現在畫面上,且在訓練模式、即時模
式間方便切換。
軟體發展方法
腦波反饋情緒控制之消費性手持裝置開發,需採用MVC(ModelView-Controller)架構,提高程式彈性設計。
8
需求分析系統軟硬體架構說明(1/3)

硬體架構
Neurosky Mindset 腦波測量耳機
透過ThinkGear晶片 Linrary TGdevice抓取腦波狀態
9
需求分析系統軟硬體架構說明(2/3)

軟體架構
10
需求分析系統軟硬體架構說明(3/3)

程式物件架構
11
系統設計-軟體模組設計(1/2)

訓練模式(循序圖)

即時模式(循序圖)
12
系統設計-軟體模組設計(2/2)

訓練模式(UI介面)

即時模式( UI介面)
13
系統設計-介面設計

特色:
1.快速切換娛樂系統
2.使用者操作方便
3.專業的介面設計
14
系統設計-資料結構、資料庫設計


全域變數資料結構設計表
編號
1
資料名稱
PAGE_INDEX
資料型態
整數
說明
當前畫面
2
3
4
5
6
Brainwave_Attention
Brainwave_Mediation
Brainwave_PoorSignal
Att_Algorithm
Med_Algorithm
Pre_Algorithm
Sleep_Algorithm
整數
整數
整數
布林
布林
布林
布林
專心度
放鬆度
腦波耳機訊號
專心演算法
放鬆演算法
壓力演算法
打瞌睡演算法
音樂資料庫子系統設計表(以音樂為例)
music_table_name
欄位名稱
_id(PK)
name(not null)
object(not null)
object_name(not null)
attention_score
mediation_score
pressure_score
sad_score
sleep_score
範例
1
鄭庭兆
音樂評測系統
劉德華-忘情水
100
50
80
70
60
15
系統設計-演算法設計

Katie Crowley, Aidan Sliney, Ian Pitt和Dave Murphy(2010)
的研究中計算對於放鬆度(Mediation)和專心度(Attention)
的強度,如下表所示:
判別區間條件式
If (X >= 25)
If (10 < X < 25)
If (X <= 10)
情緒強度區間
Poor Attention - Stressed
Normal Attention - Calm
High Attention - Very Calm
Reference:
Katie Crowley, Aidan Sliney, Ian Pitt, Dave Murphy. Evaluating a Brain-Computer Interface to Categorise Human
Emotional Response, 2010 10th IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies, 276-278. 16
軟體測試報告-單元測試(1/2)

測試之環境:
硬體:
1.Android版本4.1以上之智慧型手持裝置。
2.大寶科技代理之NeuroSky腦波測量儀器。
軟體:
Eclipse-Android套件。

測試之方法:
將本專案系統劃分成七大項子系統,並將各個子系統再細分為多個模
組,各個模組內又由多個單元所組成。測試內容包含單元測試、整合
測試、系統測試、驗收測試、多任務測試、臨界測試、中斷測試、壓
力測試等。
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軟體測試報告-單元測試(2/2)
單元名稱
1.系統主畫面(中)
畫面呈現單元
2.系統標題列(上)
標題文字單元
腦波耳機狀態單元
畫面切換單元
單元測試列表
測試名稱
測試介紹
載入各單元相關 測試各單元內容是否能正常顯
畫面
示
圖文顯示測試
腦波耳機狀態測
試
頁面返回載入測
試
必須顯示公司名稱
連線腦波測量耳機,應測得腦
波數據
切換各種單元,測試返回和載
入
演算法測試
為專心、放鬆、壓力、打瞌睡
評分演算法
3.系統工具列(下)
情緒演算法單元
量測單元
紀錄單元
測量腦波數據
判斷是否正確抓取到腦波數據
紀錄測試
根據演算法進行評分,並能儲
存評分結果
連線測試
將腦波測量耳機與智慧型手機
連線
將腦波測量耳機與智慧型手機
斷線
搜尋附近腦波測量耳機裝置
抓取腦波數據並顯示
4.腦波測量耳機狀態
耳機連線單元
耳機斷線單元
耳機搜尋單元
腦波數據存取單元
5.訓練模式
娛樂單元
斷線測試
搜尋測試
數據存取測試
娛樂主題測試
各娛樂單元,音樂、影片、相
片需載入播放器功能
6.歷史量測紀錄
SQLite存取單元
資料排版單元
資料編輯單元
資料庫存取測試
資料庫排版測試
資料庫編輯測試
取出資料庫數據並顯示
排版位置及內容需正確
資料必須能夠修改、刪除
7.即時模式
繪圖單元
語音單元
文字單元
演算法單元
繪圖測試
語音測試
文字測試
演算法測試
必須呈現紅色(專心度)、藍
色(放鬆度)摺線圖
超過門檻值呈現語音
超過門檻值呈現文字
門檻值驗證
18
軟體測試報告-整合測試
子系統名稱
系統主畫面(中)
整合測試列表
測試名稱
測試介紹
載入訓練模式或即 載入訓練模式需呈現娛樂單
時模式
元
系統主畫面(上)
標題列與腦波耳機
能夠即時顯示腦波狀態,且
狀態和頁面控制整
切換畫面能夠返回
合
系統主畫面(下)
演算法與量測單元
演算法需配合量測單元,且
整合
針對選擇的演算法進行評分
腦波測量耳機狀態
連線、斷線、搜尋、
當連線成功,就能夠即時顯
顯示數據整合
示量測的數據內容
訓練模式
與娛樂單元整合
將娛樂單元的icon及畫面顯
示於訓練模式中
歷史量測紀錄
SQLite整合編輯、 將SQLite內容取出並顯示,
刪除、排版單元
且能夠做修改、刪除
即時模式
繪圖、語音、文字、在繪圖的同時,能夠透過演
演算法整合
算法,呈現語音或文字
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軟體測試報告-系統測試
系統測試列表
測試名稱
系統名稱
腦波反饋情緒控制之消費性手持裝置開發
儲存測試
設備測試
文件測試
耐久測試
可靠測試
回復測試
測試介紹
測試系統是否滿足主記憶體
與輔助記憶體的使用限制。
所有設備都已整合納入,並
且能順利運作。
驗證使用者文件之正確性
在極端操作模式下進行操作。
測試軟體在規範規範條件與
時間內完成規範的功能。
用各種方法將系統軟體用至
失效,並檢驗是否會回復到
正常狀態的能力。
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軟體測試報告-使用者驗收測試
驗收測試列表
系統名稱
測試名稱
腦波反饋情緒控制之消費性手持裝置開發
Alpha測試
Beta測試
測試介紹
由軟體開發人員指導受測
者進行系統操作,開發者
記錄使用者錯誤與問題。
由使用者自由操作,開發
者並不在現場,最後由使
用者將錯誤與問題交至給
開發者。
21
軟體測試報告-軟體體驗報告(1/3)

以舊版介面做軟體體驗報告及問卷調查分析
22
22
軟體測試報告-軟體體驗報告(2/3)


分為三部份做實驗:
第一部份有具體的APP實驗(體驗)報告來支持使用行為。
第二部份有具體的APP實驗(體驗)報告,做為KPI,以支持使用者行為
之調整基礎。
第三部份將分析優缺點。
第二部份分為七個構面做分析,以介面設計為例
介面設計中,介面設計會讓使用者感到疲憊以不同意(50%)為多數,
則讓使用者喜歡介面設計的顏色以同意(50%)居多,另外介面的位置
擺設和設計風格皆以同意(40%)、普通(40%)為多數。
23
軟體測試報告-軟體體驗報告(3/3)

第三部份:
經由上面兩大部分整理出以下幾個優缺點:
優點
1.操作「腦波反饋情緒評分系統」介面簡單、容易了解。
2. 「腦波反饋情緒評分系統」的介面操作方式合乎使用者習慣。
3. 「腦波反饋情緒評分系統」的介面操作流暢、快速。
4. 「腦波反饋情緒評分系統」的介面風格、顏色另使用者喜歡。
缺點
1. 「腦波反饋情緒評分系統」的介面功能不齊全。
2. 「腦波反饋情緒評分系統」的介面擺設位置並沒有很好。
結論:
「腦波反饋情緒評分系統」在介面設計方式對於使用者來說是簡單、清楚、能快
速上手,相信在設計完整的介面功能以及修改介面擺設位置,會再改善使用者的
操作意願及喜好度。
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系統功能說明展示

訓練模式

即時模式
25
結語




本案已獲得多家廠商作為框架使用,包含「可口可樂」、 「精油紓壓
」 、 「廣告評測」 ,為使用者量身製作廣告或精油。
本案與大寶科技公司產學合作且通過台中市政府地方型SBIR產業推動
計畫。
商業技術與價值
思考如何將情緒有別於以往方式反饋給使用者,本案中,運用腦波量
耳機結合APP開發情緒控制系統。
系統後續維護
導入軟工概念,再延續專案時,使得後續開發者能夠快速加入開發。
26
Thanks for your Attention

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