MAHNOB-HCI-TAGGING DATABASE中BDF文件的Python读取

Mahnob-HCI-tagging数据集简介

Mahnob-HCI-tagging database是由Jeroen Lichtenauer等人采集的数据集，包含心率信号、人脸视频等信息。该数据集的采集过程由Tobii studio software控制，整体采集设备如下图所示（图片摘自数据集官网manual）：

该数据集中包含30位不同种族、不同教育背景、不同性别的健康成年志愿者的相关信息。这其中，共有17位女士、13位男士，年龄范围涉及19岁到40岁（均值为26.06，标准差为4.39）。

在数据的采集中，采集镜头包含一个处于受测者正前方的彩色镜头和五个处于不同方位的单色镜头。这些镜头将记录受测者的面部表情和头部姿势。关于这些相机的内参可在官网提供的manual上查到。

在数据集中，心率信息包括ECG、EEG(32个通道)、呼吸幅度、皮肤温度等信息。这些信号以Biosemi data format（BDF）的格式存储，这种文件格式可由EEGLAB、Matlab、EDFBrowser等读取。这里，我们将介绍如何以Python读取BDF文件。

BDF文件的Python读取

首先需要明确的是BDF文件中存储了什么信息。如下表所示，我们可以看到该文件中在不同通道中分别存储了EXG、GSR、Temp等信号，而有些通道则未被使用。

确定了要读取的信号名称后，我们需要在Python中调用pyedflib等包：

import numpy as np
import pyedflib

具体读取代码如下：

def LoadBDF(bdf_file, name = "EXG2", start = None, end = None):with pyedflib.EdfReader(bdf_file) as f:status_index = f.getSignalLabels().index('Status')sample_frequency = f.samplefrequency(status_index)status_size = f.samples_in_file(status_index)status = np.zeros((status_size, ), dtype = 'float64')f.readsignal(status_index, 0, status_size, status)status = status.round().astype('int')nz_status = status.nonzero()[0]video_start = nz_status[0]video_end = nz_status[-1]index = f.getSignalLabels().index(name)sample_frequency = f.samplefrequency(index)video_start_seconds = video_start / sample_frequencyif start is not None:start += video_start_secondsstart *= sample_frequencyif start < video_start:start = video_startstart = int(start)else:start = video_startif end is not None:end += video_start_secondsend *= sample_frequencyif end > video_end:end = video_endend = int(end)else:end = video_endPhysicalMax = f.getPhysicalMaximum(index)PhysicalMin = f.getPhysicalMinimum(index)DigitalMax = f.getDigitalMaximum(index)DigitalMin = f.getDigitalMinimum(index)scale_factor = (PhysicalMax - PhysicalMin) / (DigitalMax - DigitalMin)dc = PhysicalMax - scale_factor * DigitalMaxcontainer = np.zeros((end - start, ), dtype = 'float64')f.readsignal(index, start, end - start, container)container = container * scale_factor + dcreturn container, sample_frequency

以上代码中，start和end分别表示读取信号的起始时刻点，bdf_file则是BDF文件的完整路径。

当我们读取了相应的心率信息后，我们便可以使用PchipInterpolator、Butterworth filter等对它们进行处理了。

数据获取方法

此处给出一种常规获取数据的方法：

官网获取，可以点击进入以下网址：https://mahnob-db.eu/hci-tagging/accounts/register/，点击左边的download eula，填好后在右边上传注册即可。数据提供方会在审核你所提交的资料后以邮件形式发送用户名和密码。