ĐỒ án tốt NGHIỆP đại học đề tài PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG đo STRESS TRÊN ANDROID

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG ĐO STRESS TRÊN ANDROID Sinh viên thực hiện: Giảng viên hướng dẫn: Hà nội, – 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG ĐO STRESS TRÊN ANDROID Sinh viên thực hiện: Giảng viên hướng dẫn: Cán phản biện: Hà nội, – 2016 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho giảng viên hướng dẫn) Giảng viên đánh giá: Họ tên Sinh viên: MSSV:………………… Tên đồ án: ………………………………………………………………………………… Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thực nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp thực dựa kết2quả3 nghiên 5cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh 3giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề giải đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất2 hướng thực tương lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu 3và kết luận chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trường hợp) 10a Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt giải SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học không đạt giải 10b từ giải trở lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chuyên ngành TI contest 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm thầy/cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét thái độ tinh thần làm việc sinh viên) Ngày….tháng….năm 2016 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: Họ tên Sinh viên: MSSV:…………………… Tên đồ án: ………………………………………………………………………………… Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thực nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt Có khả phân tích đánh giá kết (1 Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực tương lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trường hợp) 10 a 10 b 10 c Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt giải SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải trở lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chuyên ngành TI contest Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm thầy/cô … Ngày….tháng….năm 2016 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Thời gian trước đây, việc kiểm tra sức khỏe đo huyết áp, nhịp tim, nồng độ oxy máu… phải tiến hành trung tâm y tế với trang thiết bị đại Tuy nhiên với phát triển khoa học kỹ thuật, đo đạc kiểm tra sức khỏe trở nên dễ dàng với thiết bị cầm tay nhỏ gọn độ xác cao Đặc biệt, phát triển hệ điều hành Android đem đến môi trường phát triển thuận lợi cho ứng dụng sức khỏe Cuộc sống đại, người phải chịu áp lực công việc, học tập, sinh hoạt hàng ngày có thời gian lo cho sức khỏe nên dễ dẫn đến bệnh thần kinh, đặc biệt stress Do đó, việc tích hợp ứng dụng giúp quản lý, kiểm tra stress đem lại nhiều tiện ích cho người dùng Xuất phát từ nhu cầu trên, đồ án xây dựng ứng dụng đánh giá stress điện thoại Android Nội dung đồ án trình bày kiến thức stress, đưa hệ thống đánh giá stress dựa vào kỹ thuật Photoplethysmogram (PPG) cuối phát triển ứng dụng mẫu thử Android Để đạt kết ngày hôm nay, xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô môn Điện tử máy tính, Viện điện tử viễn thơng, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt TS Võ Lê Cường nhiệt tình dẫn bước, hướng nghiên cứu, thực yêu cầu cần có đề tài Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành đến anh, chị thành viên lab AICS-618 bạn bè người thân hết lòng ủng hộ vật chất lẫn tinh thần cho suốt khoảng thời gian làm đồ án tốt nghiệp Trong trình thực đề tài, với kết đạt bước đầu, dù cố gắng nhiên đồ án không tránh khỏi thiếu sót hạn chế định Vì vậy, tơi mong nhận góp ý, bổ sung thầy cô để đề tài tối ưu hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! NGUYỄN VĂN CƯỜNG – 20101220 – K55 ĐTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÓM TẮT NỘI DUNG Đồ án phát triển ứng dụng đo stress Android dựa sở lý thuyết kỹ thuật Photoplethysmogram (PPG) Đầu tiên, đồ án giới thiệu stress phương pháp đánh giá stress có, sở xác định phương pháp phù hợp với yêu cầu phát triển Phương pháp xác định dựa PPG Tiếp theo, hệ thống thiết kế với thuật toán xử lý phân tích: lọc nhiễu, làm mịn, phát đỉnh, tính tốn biến thiên nhịp tim (HRV) biến đổi FFT, ước lượng PSD để đưa tham số cần thiết cho việc đánh giá stress như: HR, meanRR, LF/HF v.v Tất thuật toán thử nghiệm Matlab sau thực Android Sau cùng, ứng dụng thực nghiệm đánh giá Đầu tiên thử nghiệm đánh giá stress khoảng thời gian 0.5, phút Mặc dù cịn có sai số nhiên thời gian phút đưa kết tốt so với thời gian phút 0.5 phút Kết qủa đánh giá stress nhóm người từ 20 - 29 tuổi bao gồm sinh viên người làm văn phòng đạt độ xác 53.17% so với kết bảng trắc nghiệm tâm lý 63.49% so với kết đánh giá Stress check – Azumio Sai số 10% kết qủa đo Ứng dụng tiếp tục hoàn thiện phát triển tương lai ABSTRACT In the thesis I have built applications on Android stress measurement based on the technical theory Photoplethysmogram (PPG) First, the thesis introduced stress assessment methods available and determine the appropriate method for developing requirements The method is based on PPG's determination Next, the system was designed with the processing algorithms and analysis: noise filtering and smoothing, peak detection, calculate heart rate variability (HRV) and transform FFT to provide the parameters necessary for assessing stress as: HR, meanRR, LF / HF etc All algorithms were tested in Matlab and then executed on Android Finally, the experimental application and evaluation Applications assess stress during minutes Although there is uncertainty, however, within minutes still give better results than time minute and 0.5 minutes Evaluation results on 126 students of Hanoi University of Science and Technology, Android applications evaluated with an uncertainty of about 10% was 53.17% (67/126 samples) compared to the results table psychological test and 63.49% (80 / 126 samples) compared to the results measured by Stress check - Azumio The results compare quite accurate compared to the stress level of the person being assessed The assessment of stress levels by age group were conducted to guide development in the future NGUYỄN VĂN CƯỜNG – 20101220 – K55 ĐTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT NỘI DUNG MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP 1.1Đặt vấn đề 1.2Mục tiêu đồ án 1.3Định hướng giải pháp 1.4Phạm vi nghiên cứu 1.5Nhiệm vụ đề 1.6Kết luận CHƯƠNG STRESS VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ 2.1Tổng quan stress 2.1.3 Ảnh hưởng stress với người 2.2Các phương pháp đánh giá stress truyền 2.2.1 Trắc nghiệm tâm lý 2.2.2 Phương pháp sinh lý 2.3Đánh giá stress dựa tín hiệu PPG 2.3.1 Tổng quan PPG (Photoplethysmogram) 2.3.1.2 Dạng tín hiệu PPG 2.3.1.3 Kỹ thuật thu PPG 2.3.2 Quan hệ stress PPG 2.3.2.1 Sự biến thiên nhịp tim 2.3.2.2 Mối quan hệ biến thiên nhịp tim 2.3.3 Các nghiên cứu đánh giá stress dựa vào PPG NGUYỄN VĂN CƯỜNG – 20101220 – K55 ĐTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.4 Kết luận CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÁNH GIÁ STRESS 4.1 Giới thiệu tổng qu 4.2 Thu liệu từ cam 4.3 Lọc nhiễu làm m 4.4 Phát đỉnh đ 4.5 Phân tích HRV 4.6 Đánh giá mức độ s 4.7 Kết luận CHƯƠNG XÂY DỰNG ỨNG DỤNG ANDROID 5.1 Phân tích yêu cầu 5.2 Biểu đồ tương tác 5.3 Hệ thống And 5.4 Triển khai ứng dụn 5.5 Kết luận CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 6.1 Đối tượng khác 6.2 Phương pháp trắc 6.3 Stress check - Azu 6.4 Đánh giá kết 6.5 Kết luận KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC NGUYỄN VĂN CƯỜNG – 20101220 – K55 ĐTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP khỏe chuyên nghiệp Độ xác ứng dụng cần phải quan tâm, nhiên thời điểm khảo sát ứng dụng đạt xếp hạng với 1.000.000 lượt tải 6.4 Đánh giá kết 6.4.1 Khảo sát thời gian đánh giá stress Một thông số để đánh giá stress tỷ số LF/HF Tùy theo điều kiện thời gian đánh LF/HF có thay đổi Để nắm bắt thay đổi, khảo sát tiến hành đánh giá thời gian phút, phút 0.5 phút với ba trạng thái bình thường, stress nhẹ stress vừa Trên sở kết xác định khả giảm thời gian đánh giá ứng dụng xuống phút - Trạng thái bình thường Kết so sánh 45 mẫu trạng thái bình thường minh họa Hình 5.2 Hình 5.2 Biểu đồ biến đổi LF/HF với điều kiện bình thường Thời gian 0.5 phút đưa kết LF/HF miền thấp, tập trung khoảng giá trị 0.15 – 0.8 Thời gian phút đưa kết LF/HF cao so với 0.5 phút nhiên thấp so với phút, cụ thể khoảng giá trị từ 0.2 đến 1.5 Chính khác làm cho kết đánh giá stress có sai khác Thời gian phút NGUYỄN VĂN CƯỜNG – 20101220 – K55 ĐTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP đánh giá mức độ stress bình thường, thời gian phút chủ yếu đưa kết mức độ stress nhẹ 0.5 phút đưa kết stress vừa Cụ thể sai lệch thể Bảng 5.2 Bảng 5.2 Kết so sánh điều kiện bình thường Thời gian đánh phút phút 0.5 phút Độ lệch trung bình LF/HF phút nhỏ khoảng thời gian đánh giá Vì mà kết đánh giá mức độ stress khơng có sai lệch nhiều Thời gian đánh giá giảm độ lệch trung bình LF/HF tăng làm kết đánh giá stress khơng cịn xác Cụ thể, thời gian phút đánh giá 18/45 mẫu thời gian 0.5 phút đánh giá 2/45 - Trạng thái stress nhẹ Kết so sánh 30 mẫu trạng thái stress nhẹ minh họa Hình 5.3 Hình 5.3 Biểu đồ biến đổi LF/HF điều kiện stress nhẹ NGUYỄN VĂN CƯỜNG – 20101220 – K55 ĐTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cũng giống điều kiệ bình thường, điều kiện stress nhẹ thời gian 0.5 phút đưa kết LF/HF mức thấp tập trung khoảng giá trị từ 0.18 – 0.8 Thời gian phút đưa kết LF/HF cao so với 0.5 phút có xu hướng tăng cao so với phút, cụ thể khoảng giá trị từ 0.3 đến 0.9 Chính khác làm cho kết đánh giá stress có sai khác Thời gian phút đánh giá mức độ stress nhẹ (LF/HF = 0.4 - 0.6), thời gian phút đưa kết mức độ stress mức bình thường, stress nhẹ, stress vừa 0.5 phút đưa kết stress vừa (LF/HF