中科心研 · PT-SYNC · 实验室多设备同步采集

多模态数据同步采集与分析系统

Multimodal Synchronized Data Acquisition & Analysis System

目前已接入 30 多款设备,实现脑电、近红外、心电、肌电、脉搏、皮肤电、眼动轨迹、面部表情、语音、姿态等 10 多种数据的同步采集和事件标记。实验过程中的关键事件(如开始/停止播放视频、刺激呈现、用户反馈)自动与多模态数据进行时间同步。系统同时提供基于Eprime、Matlab、Pyhton、 Java、C、C#、C++等程序的打点事件交互接口,实现第三方自动打点。数据分析支持各类电生理信号、视音频数据的预处理和特征提取,构建具有先验知识的多模态指标体系。同时可以接入第三方绩效与环境数据。

30+ 款设备接入统一时间基实验与数据一体管理标准化数据接口
  • 脑电、近红外、心电、肌电、脉搏、皮肤电等多模态数据同步采集
  • 实验管理、数据管理、数据分析与数据导出在同一平台完成
  • 提供标准化开发接口,采集结果可直接进入常用分析工具
多模态数据同步采集与分析系统产品演示视频
01Pain Points

核心痛点

多设备实验最耗时的往往不是采集本身,而是采集之后的对齐与整理。

时间对齐

十几台设备,十几套时钟

脑电、眼动、生理各自记时,事后靠人工挑事件点对齐,误差多大无从校验。

设备接入

新设备进来就要重写一遍接口

厂商 SDK 各不相同,实验室每添一台设备,就多一套采集脚本。

数据整理

采完先花几周做表格

原始文件分散在各台电脑,命名与目录各不相同,归档全靠手工。

人员依赖

只有某个人会跑这套流程

流程留在个人经验里,人一换就要重新摸索,课题交接成本高。

我们的应对

设备统一接入、统一时间基、统一管理与导出——把「多套软件 + 人工对齐」换成一条流水线,新设备接进来只加配置,不改流程。

02Advantages

核心优势

三条核心价值,对应实验室最常遇到的三个断点。

  • 设备接入灵活

    基于科研仪器SDK的深度接入,实现多设备同步控制、采集与打点。支持自有设备、任务、事件API的个性化接入

  • 完全自主知识产权

    中国科学院心理研究所科研转化成果,支持 30 多款国外主流科研设备以及国产化脑电、眼动仪等采集设备的接入

  • 专业数据分析培训

    由中国科学院心理研究所组织国内相关领域专家,开办面向电生理信号、眼动轨迹等多模态数据分析的培训课程与技术指导

03Composition

产品构成

从实验管理到数据接口,构成一条完整的实验室数据流水线。

实验管理

实验管理模块主要用于实验前主试对实验设备、关键打点信息进行配置维护。在此模块主试可新增实验(自定义实验名称)、选择所需的采集设备并设置采样率、自定义手动打点事件名称和数量,管理和编辑实验。

同步采集

实验中主试对设备运行状态、 数据异常情况、被试状态进行实时监控。

在此模块主试可以创建被试,选择预先创建的实验并开始。在同步采集界面可以查看设备搜索与连接、采集状态,支持采集前的数据预览,采集支持独立的开启和结束,方便主试调试,确保设备佩戴到位。采集过程支持数据监控、手动与自动事件标记(刺激呈现系统的任务打点和第三方接口打点)。

接入硬件

脑电 1
脑电 2
脑电 3
脑电 4
脑电 5
脑电 6
脑电 7

脑电

  • 支持品牌:Neuroscan,ANT Neuro eego,博瑞康,臻泰
  • 电极导数:单台主机支持 8/16/24/32/64/128/256 导
  • 数据传输:支持有线、无线两种方式
  • 便携式设计,放大器吸附在脑电帽上
  • 电极形态:支持干电极、湿电极、盐水电极
  • 支持多台脑电设备的同步采集(超扫描)
眼动仪 1
眼动仪 2
眼动仪 3
眼动仪 4
眼动仪 5
眼动仪 6

眼动仪

  • 支持品牌:七鑫易维,Tobii,Smarteye
  • 设备类型:桌面式眼动仪、眼镜式(可搭配矫正镜片)、VR 眼动仪
  • 帧率/采样率:桌面式 100–2000Hz;眼镜式 30–60Hz(手机)、60–500Hz(PC);VR 眼动模组 30–240Hz
  • 支持任意尺寸标准显示器,也可按真实场景下人机界面尺寸定制桌面式眼动仪
近红外 1
近红外 2
近红外 3
近红外 4
近红外 5
近红外 6

近红外

  • 支持品牌:岛津,依瑞德,心灵方舟
  • 通道数:单台主机支持 8/24/37/53/63/72 通道
  • 通道位置:用户可自定义全脑任意位置
  • 采样率:0–500Hz 可自由设置
  • 支持多台近红外设备的同步采集
  • 支持 EEG-fNIRS 的同位联合使用
生理多导仪 1
生理多导仪 2
生理多导仪 3
生理多导仪 4
生理多导仪 5

生理多导仪

  • 支持品牌:Biopac
  • 可同步采集脉搏、呼吸、皮肤电、肌电、皮温、血氧等多项指标
  • 单主机系统支持 16–64 通道
  • 采样率最高可达 400KHz
  • 与各种放大器采用直接插拔方式连接,无需连接电缆
动作捕捉 1
动作捕捉 2
动作捕捉 3
动作捕捉 4
动作捕捉 5
动作捕捉 6
动作捕捉 7

动作捕捉

  • 支持品牌:Xsense,诺亦腾,凌云光,度量
  • 支持光学式、惯性式两种动捕设备
  • 惯性动捕:传感器数量 17–28 个
  • 光学动捕:摄像机 4–16 个,最高分辨率 2600 万像素,最高频率 380 FPS
  • 支持多人同时进行动作捕捉
肌电 1
肌电 2
肌电 3
肌电 4

肌电

  • 支持品牌:ANT Neuro eego,博瑞康,臻泰
  • 单机支持 4/8/16 通道
  • 采样率 100/250/500/1000Hz,可自由设置
  • 支持与脑电、眼电、心电等数据的同步采集
可穿戴设备 1
可穿戴设备 2

手环

  • 多模态人因感知终端:腕式设计,同步采集脉搏、皮肤电、皮肤温度、运动加速度、角速度、温度、湿度、气压 9 种数据;脉搏波采样率 ≥100Hz,皮肤电 ≥4Hz,皮肤温度 ≥1Hz,六轴加速度 ≥20Hz,温度、湿度、气压 ≥1Hz
可穿戴设备 4

动态心电记录仪

  • 动态心电记录仪:柔性贴片式设计,支持实时心电监测与异常心率报警提示,支持实时传输和离线存储
可穿戴设备 3

运动心率带

  • 运动心率带:胸带式设计,实时心率与最高、平均心率动态监测,训练模式续航最高可达 400 小时
可穿戴设备 5

血氧监测仪

  • 血氧监测仪:指尖式设计,持续监测血氧水平并支持低血氧振动预警;血氧饱和度精度 80%–99%:±2%,70%–79%:±3%
可穿戴设备 6

睡眠体动监测仪

  • 睡眠体动监测仪:放置在枕头、床垫、座椅下使用,提供人体振动体征数据的动态采集,用于睡眠质量监测,传感器尺寸可定制
摄像头、拾音器 1
摄像头、拾音器 2
摄像头、拾音器 3

摄像头

  • 可连接多种网络摄像头,实现不低于 400 万像素的视频采集,主码流帧率 50Hz:25fps(2560×1440 / 1920×1080 / 1280×720),视频压缩标准 H.265/H.264,码率 32Kbps–8Mbps
摄像头、拾音器 4

拾音器

  • 360° 全向麦克风,半径 5m 以上拾音范围,灵敏度不低于 -38dBv,信噪比不低于 66dB,频率响应 100Hz–8kHz,支持 USB 连接,音频采样率 16/32/48kHz

数据管理

数据管理模块提供原始数据、特征数据、打点数据的导出、导入。数据记录以列表形式展示,可根据实验名称、被试ID、采集时间、是否含有效数据等方式进行快速筛选,找到目标实验与目标数据。

数据导出

用户可选择同一实验的多条数据批量导出,并且导出的所有设备数据会与打点事件同步融合。导出时可自定义导出文件名称。

脑电、眼动等不同模态的数据共用一个时间轴,确保时间同步准确

开发数据接口

  • 外部打点事件接口

    便于其他平台将业务需要的打点事件同步到本系统中,用于给本系统采集的设备数据做好事件标记

  • 外部绩效数据接口

    支持类似模拟器等训练平台上的训练绩效数据上传到本系统,实现绩效数据的融合采集与分析

  • 多模态原始数据接口

    以标准API方式实时输出所有采集的原始数据到第三方平台

  • 打点事件数据

    以标准API方式实时输出所有打点事件数据到第三方平台

04Mechanism

运作机制

建实验、接设备、同步采集、管理导出,五个环节共用一条数据流水线。

01

建立实验

创建实验、被试与分组,设置采集方案与分析目标。

02

接入设备

按设备类型接入脑电、眼动、生理等硬件,统一通道配置。

03

同步采集

以统一时间基同时采集多模态数据,过程中可打点标记。

04

数据管理

结果按实验与被试归档,支持回看、标注与批量整理。

05

导出与分析

导出原始数据与事件标记,或直接使用内置分析参数。

05Data Delivery

数据交付

内置脑电、眼动等模态的分析参数与结果定义,可直接引用。

脑电数据分析参数支持定义

  • 滤波降噪、重参考

  • 独立成分分析(去除眼电、头动等伪迹)

  • 事件相关电位分析(ERPs)

  • 功率谱密度/能量分析

  • 功能连接分析、多人脑电联合分析

数据分析示例_情绪

眼动数据分析结果义AOI坐标区域定义

  • 融合打点时间

  • 输出含预设特征指标的数据文件

  • 眼动热区图

  • 眼动扫视轨迹图

数据分析示例_认知负荷
06Comparison

选型对比

与「多套软件 + 人工对齐」相比,差别集中在接入、对齐与出口三处。

对比维度PT-SYNC 多模态同步采集系统多套厂商软件 + 人工对齐
设备接入30+ 款常用科研设备开箱接入,新设备按配置扩展每台设备一套厂商软件,接口各不相同
时间对齐统一时间基,多模态数据同一时钟各设备独立记时,事后人工挑点对齐
通道配置统一通道配置与命名规范命名随厂商而异,整理时再做映射
实验管理实验 / 被试 / 分组集中管理靠文件夹与表格维护
数据出口原始数据 + 事件标记导出,附标准化接口逐台导出,格式与字段不统一
人员依赖流程固化在平台里,换人可接手流程留在个人经验中

对比为选型参考,接入设备清单以实际支持列表为准。

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