BrainLink系列第三方开发Wiki
前言，为支持三方开发者更好的使用我们的产品进行开发。我们将通过Wiki尽可能的提供与产品开发相关的一些参考信息供开发者查阅使用。因开发支持人员接待能力有限，请字开发中遇到困难时尽量按照“查阅WiKi——邮件咨询——在线技术支持”的顺序逐级处理，感谢配合。
产品原理 什么是脑电波？ 脑电是脑部生理活动产生的许多微小生物电信号的集合，成年人的脑电信号强度范围在1μV到100μV之间，清醒时，大脑产生的电量在10到23瓦之间，足以点亮一个灯泡。人的身心在不同状态时，脑电信号会呈现出不同的规律特征，如果将脑电信号的变化绘制成脑电图，则更能够清晰地观察到不同状态下脑电频率、振幅等方面的变化，这就是脑电图。因为脑电图像通常表现为有一定特征的波形图，因此也会将脑电图称为脑电波或脑波。
什么是脑机接口？ 脑机接口即通过技术手段，常见的是以高灵敏度的电、磁、或者成像检测方法将大脑中的信息提取、分析后转换为计算机可读取的信息或可执行的指令的一种交互技术或方法。它能够不借助于人体其它器官直接连通人脑和电子计算机系统，实现单向或双向通信。现在比较成熟的脑机接口技术可分为干式皮外脑电测量、湿式皮外脑电侧梁、皮层植入式脑电测量、深层植入式脑电测量、脑磁测量、功能性核磁共振测量等手段。
宏智力科技当前的所有产品均为干式皮外脑电测量脑机接口
脑电信号的获取 人体头部有数百个与中医穴位类似的乳突组织，当将高灵敏度电极布置在乳突组织区域，就可以获得有较高质量的脑电信号。采集到的脑电信号通常会有大量的噪音和伪迹，一般需要再进行放大、滤波和模数转换等方式预处理后才具备基本的可用性。 BrainLink Lite、BrainLink Pro、BrainLink Tune及脑能网硬件是通过在位于大脑左前额叶FP1电位布置传感器来获取脑电信号的。
脑电信号的分析 在对脑电信号进行基本处理后可以通过多种方法对信号进行进一步的处理和分析，以提取其中所包含的有用信息。常见的处理方法有傅里叶转换、快速傅里叶转换、小波变换等，处理后得到的脑电信号类型常用的有：5种脑电波形（α、β、θ、δ、γ）、视觉诱发电位、P300电位、事件相关同步电位、皮层慢电位等。这些脑电信号都有各自不同的作用和应用。请注意不同类型的脑电获取方式或硬件因为性能和其它功能的差异，最终所能够得到的信号类型会有所不同，简单来说性能越好的硬件搭配高质量的算法能够获取的脑电信号种类就越丰富，应用领域就越广泛；反之信号种类就越单一，应用领域限制就越大。
产品参数
BrainLink Pro
HS码 9030899090脑电波采集器、9019109000精神状态监测器
认证 CE/FCC/ROHS/MSDS/TELEC/UN38.3
颜色：黑蓝
包装信息： 产品重量：0.53kg 产品尺寸：25.5186（CM） 装箱重量：6kg 装箱数量：10pcs 箱装尺寸：382739（CM）产地：深圳
外观及材料 适配头尾（cm）：47-60 净重量(g)：61.8 材料：PC/ABS/TPU/金属
兼容性 Bluetooth 4.0 BLE 传输范围：10米以内 适配平台：iOS/Android/Windows/OS X
信号采集 通道数量：单通道 数据输出：RAW原始脑波+eSense数值（专注度、放松度、喜好度、用脑度、走神次数）+头部6轴运动数据+ 脑波频谱能量（α波、β波、θ波、δ波、γ波等）、心率、额温，数据输出频率为1Hz 信号采样率：512Hz 环境滤波：50Hz 信号精度：0.25uV ADC精度：12bit 动态响应：小于2ms 波特率：57600 数据接口：UART RS232 不锈钢金属电极*3 前额电极：EEG GND 耳夹电极：REF 传感精度：电压范围20-100μV, 频率范围0-80Hz 附属功能：6轴陀螺仪，Emolight脑波灯、PPG心率监测、额温监测
电源及充电 锂电池：3.7V 300mAh 待机：6小时 连续使用：4小时左右 充电：5VDC/500Madc-1000MADC 充电时间：1小时 低电量自检测：震动提醒 蓝牙主从类型：从设备
关于蓝牙连接PC 我们建议使用自带蓝牙的笔记本或者台式机。台式机如无自带蓝牙，可以在电商渠道选购intel ax200系列或更新的PCIE无线网卡，以确保连接稳定性。我司也提供定制版的USB接收器可实现自动连接，无需配对操作，价格120元。请勿购买普通的通用USB蓝牙适配器，我们无法保证兼容性及连接稳定性。
如需要通过MAC地址进行硬件识别、配对或对软件进行注册激活时请注意，用于连接的设备可能会搜到BrainLink Pro有两个蓝牙，这是因为BrainLink Pro使用了双模式蓝牙：一个是SPP模式的，用于建立连接后传输数据；另一个是BLE 模式的，用于是设备能够使用BLE特性完成快速配对。两个MAC地址只有第一位是不同，其余几位都是相同的
数据释义
注意因为不同产品可能会使用不同供应商的生物信息处理方案，因此不同产品间对于特定数据的生成方式、解读方法会存在差别。此文档中所有内容仅对BrainLink Lite、BrainLink Pro、脑能网有效。其它硬件产品请参考其对应的文档。 因产品功能差异，本文档中所述部分数据内容在某些产品中无法呈现，请以产品实际输出数据为准。
专注度和放松度 att/ Attention:专注力、注意力。取值范围0-100，数值越大代表注意力越集中。正常情况下每秒一个数据，传输过程中可能存在数据丢包，丢包则该秒数据丢弃不显示。
med/ Meditation:放松度、冥想度。取值范围0-100，数值越大代表大脑越放松或初级冥想状态越深。正常情况下每秒一个数据，传输过程中可能存在数据丢包，丢包则该秒数据丢弃不显示。
注意：专注度和放松度是根据专注或放松状态下具备普遍性的脑波特征表现经算法优化后得出的结果。请注意此处的专注度或者放松度并不仅由β波或α波决定，请勿将专注度高简单理解为β波能量高的状态，以及将放松度高简单理解为α波能量高的状态。 专注度和放松度的均以0-100的整数表示，专注度指数”表明了使用者精神“集中度”水平或“注意度”水平的强烈程度，例如，当你能够进入高度专注状态并且可以稳定地控制你的心理活动，该指数的值就会很高。心烦意乱、精神恍惚、注意力不集中以及焦虑等精神状态都将降低专注度指数的数值；放松度指数反映的是使用者的精神状态，而不是其身体状态，所以，简单地进行全身肌肉放松并不能快速地提高放松度水平。然而，对大多数人来说，在正常的环境下，进行身心放松通常有助于精神状态的放松。放松度水平的提高与大脑活动的减少有明显的关联。长期观察结果表明：闭上眼睛可以使得大脑无需处理通过眼睛看到的景象从而降低大脑精神活动水平。所以，闭上眼睛通常是提高放松度值的有效方法。心烦意乱、精神恍惚、焦虑、激动不安等精神状态以及感官刺激等都将降低放松度指数的数值。
当二者数值在 40和60之间表示此刻该项指数的值处于一般范围，这一数值范围类似于常规脑电波测量技术中确定的“基线”。数值在60—80之间表示此刻该项指数的值处于“较高值区”，也就是说略高于正常水平（即当前情况下你的专注度或者是放松度比正常情况下要高）。数值在80—100之间表示处于“高值区”。它表示你的专注度或放松度达到了非常高的水平，即处于非常专注的状态或者是非常放松的状态。
同理，如果数值在20—40之间则表示此时的专注或放松指数水平处于“较低值区”，数值 1—20则意味着处于“低值区”。与前述其它区值所代表的人的精神状态相反，专注或者放松指数处于这2个区域则表示被试者的精神状态表现为不同程度的心烦意乱、焦躁不安、行为反常等。
请注意！专注度和放松度并非是负相关对应关系。二者既相互关联，又彼此独立。在不同精神状态下，二者会呈现不同的变化趋势。通常情况下较高的放松度有助于人们集中精神，使专注度数值更容易提高；当使用者心烦意乱压力过大时，放松度及专注度都将维持在低值区；当使用者处于专注应对具有一定难度，感受到一定压力但情绪平稳的工作状态，如考试、学习、开发等情况时，放松度数值通常将处于低值区而专注度则处于高值区；当使用者在精神放松甚至是享受状态下投入注意力进行某项活动并维持一段时间，如欣赏戏剧、阅读喜欢的文学作品、进行创意性工作、冥想时，专注度和放松度数值将在高值区并维持一段时间，通常我们将这种状态称为“心流”状态；而当使用者在进行一项程序性或无挑战的活动时，专注度数值通常会维持在一般范围或的较低值区域，而放松度则维持在一般范围或较高值区域。
rawwave/RawData/Raw:原始脑波。用来绘制原始脑波图，取值范围（-32768，32767），数据为每秒512个，传输过程中会丢包，丢包则该数据丢弃不显示。可通过公式raw * (1.8/4096) / 2000还原为原始脑电信号的伏值，单位为伏特（v）。
sigqual/Signal:信号质量。取值范围0-200。数值越大代表干扰越大，数值为0时代表佩戴正常，能够稳定获取脑电信号。数值超过10就需要重新配戴或者变更佩戴环境。正常情况下每秒一个数据，传输过程中可能存在数据丢包，丢包则该秒数据丢弃不显示。
同步率 专注度与放松度的同步率。数值0-100之间，0为最低，100为最高。该数值代表专注度与放松度是否呈现一致的上升/下降趋势。当同步率处于较高值，且专注度与放松度呈现上升趋势，则更容易进入心流状态。
心流状态（未集成入SDK） 代表人处于一种舒适忘我的精神状态。是与同步率相关的统计数据。当同步率处于较高值，且专注度与放松度呈现上升趋势，后在高值处稳定一段时间后开始计算。在报告中根据计算结果以 初级、中级、高级Zone占比或在趋势图中以心流区间的形式呈现。
喜好度（仅BrainLink pro） 反映对眼前事物的喜好和好感程度。数值0-4之间，0代表中立无喜好，4代表高喜好度。使用前需要5-10秒的脑波基准值校准。在正确佩戴BrainLink Pro后的5-10秒内请保持稳定的佩戴姿势，避免肌肉电的干扰，同时，保持中立的情绪，避免过于专注或放松，较为稳定的基准值校准将提升喜好度的测量精度。喜好度数据无法与额温、心率和陀螺仪数据同时获得。
Mental Effort用脑度（仅BrainLink pro，未集成入SDK） 可以用来比较测试对象脑力劳动的使用值。无单位，取值范围（-100,100）每3-5秒生成一个数据，数值越大代表大脑工作负荷越高。分次实验获取的脑力劳动值可以用来比较。它可以和熟练度算法一起使用来检查学习技能的不同方面。 但它也可以单独使用。
FAMILIARITY熟练度（仅BrainLink Pro，未集成入SDK） 表达目标对某种运动技能的熟练程度。无单位，取值范围（-100,100）每3-5秒生成一个数据，数值越大代表大脑对此工作越熟悉。 它可以用来比较一个测试对象学习一个新技能的熟练度。运动技能单独试验的熟练度索引可以用来作为同一个 人的比较。
额温（仅BrainLink pro） 由皮质头带上所集成的温度传感器提供的数据。无法与喜好度和陀螺仪数据同时获得。
心率（仅BrainLink pro） 由皮质头带上所集成的PPG传感器提供的数据，正常人静息心率在60-100之间。无法与喜好度和陀螺仪数据同时获得。
心率变异性（仅BrainLink pro） 由皮质头带上所集成的PPG传感器提供的数据。指相隔几次心脏跳动之间的时间差，单位：毫秒（ms）。可反应人的心脏健康水平、压力水平等信息。会因年龄、性别、生活习惯等原因存在一定的个体差异性。无法与喜好度和陀螺仪数据同时获得。正常低工作负载情况下数值越大代表当前基线环境下的心理压力越小，精神越放松。一般建议与前一次在相似环境下测试相同时长的数据进行对比来判断压力的变化。如上次测得为40ms，此次测得为50ms则说明此次情绪比上次放松，反之则说明压力有所增大。
咬牙 由面部肌肉在执行咬牙动作时产生的肌肉电。对于脑电信号来说是一种干扰信号，但是因为信号特征显著易于识别，因此可被提取用于某些功能的控制信号。在佩戴者上下颌臼齿咬合时会有数据输出，输出数值为0、1、2，分别代表无咬牙动作、短咬和长咬。
陀螺仪（仅BrainLink pro） 由模块内集成的陀螺仪提供的角度数据、分别为X\Y\Z轴的转动角度信息。设备初始化后3个值默认为0。
Powerspe（Delta/Theta/LowAlpha/HighAlpha/LowBeta/HighBeta/LowGamma/HighGamma）:频谱能量。 这些数值代表当前普遍认可的8个量级的EEG频率带。
这8个EEG频率段是: delta (0.5 2.75Hz), theta (3.5 6.75Hz), lowalpha (7.5 9.25Hz),
highalpha (10 11.75Hz), lowbeta (13 16.75Hz), highbeta (18 29.75Hz), lowgamma (31 39.75Hz), 和 midgamma (41 49.75Hz)。取值范围0——+无穷。主要用于绘制实时脑波能量频谱图。可通过绘制的图表配合脑波频段说明来分析判断大脑活动的变化情况。因通常数据很大，一般会进行如下处理:1)将某一秒内某一频段的数据作为分子，该秒内所有频段数据之和作为分母相除，得出的百分比例即为当前该频段的频谱能量比例，方便与同样处理后的其它频谱能量比例进行比较。2)将得到的能量数值取对数后显示。处理后也能以较小的数值来观察能量的涨落变化情况。能量频谱为脑电波在频域内空间的物理表现，与传统认知中的脑波和大脑状态的对应关系有直观上的差异，最显著的特征就是基本上在任何状态下低频段的脑波能量要远高于高频段的脑波能量，这是正常现象，并非设备的数据不准确；但这也意味着需要对数据进行进一步处理，处理方法需要自行寻找资料解决。
血氧浓度（仅BrainLink pro血氧版） 血液中血氧饱和度的百分比，0-100表示，健康人的血氧饱和度一般在92以上。
常见数据处理方法 平均值 最常用的统计学数据，在波动脑中专注度或者放松度的平均值是每秒的专注或者放松数据之和除以总的记录时间（180s）得到的。它能粗略反应被测对象在测试期间的基本表现的好坏。如平均值高于60，则表示专注度及放松度总体表现略高于平均水平。具体数据表现评估标准请参考上面“专注度和放松度”的数据说明。公式：
方差 方差表示的是被测对象专注度或者放松度在测试期间的波动状态。其计算方法是每秒的专注度或放松度数值与对应的平均值之差的平方和的平均数。方差数值越大，表明专注度或者放松度的波动越大，相反则越小。通常情况下波动越小，则代表专注或放松的稳定性和持续性越好。通常这一数据在200以内将会是一个较好的状态。方差数值过大则表明受测对象的精神或情绪状态不稳定，容易被干扰或者容易变得不耐烦。公式如下：
众数 众数（Mode）是指在统计分布上具有明显集中趋势点的数值，代表数据的一般水平。 它是一受测者专注或者放松度的数值在测试期间出现次数最多的数值，有时众数在一组数中有好几个。与平均值一样，众数能够反映出受测对象专注度或者放松度的优劣表现，众数的数值越大，表明受测对象越优秀。计算公式如下：
中位数 是受测对象在测试期间专注度或放松度数据中居于中间位置的数，代表一个样本、种群或概率分布中的一个数值，其可将数值集合划分为相等的上下两部分。与平均值、众数一样反映出受测对象专注度或者放松度的优劣表现，中位数的数值越大，则受测对象表现越优秀。计算公式如下：
总的来说平均值、众数、中位数三者数值越大并且数字大小越接近，则方差数据就会比较小。此时受测对象的表现最佳。如果平均值、众数和中位数三者数值差异较大，方差数据也会较大，此时受测对象的表现就会偏差。而平均值、众数、中位数数值越低、方差越大，这通常代表受测对象情绪极度不稳定或处于极度疲劳状态。
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