[发明专利]一种脑电波信号处理方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及医疗保健设备，特别是一种脑电波信号处理方法及其装置。

背景技术

公知的，生物的电现象是生命活动的基本特征之一，各种生物均有电活动的表现，不同的脑波模式会发出不同振幅和频率的脑电波，脑电波信号可以通过放置在头部的传感器来进行测量和研究。通过脑机接口技术可以把电生理学活动或有机器官的神经系统的代谢速率转化为可以识别的信号。

传统的脑电波采集需要在专用的实验室进行，被试者通常需要在脑部贴上若干电极或者佩戴专用的电极帽，同时实验室还需要配备专用的测量仪器进行数据测量和分析。现有的设备体积大，或者采集的信道多，或需配置专业的电极帽等不利于家庭保健、学生、社会白领阶层的人使用。由于接入方式受限，应用的局限性较大，不适合将来家庭保健的应用和普及。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的上述缺点，提出一种对采集的脑电波信号进行专业分析和数据处理，以量化的形式体现当前的状态的脑电波信号处理方法及其装置。

本发明采用如下技术方案：

一种脑电波信号处理方法，其特征在于：包括如下步骤

1)通过电极传感器采集人体脑电波信号，并将采集到的模拟脑电波信号进行放大和滤波处理得到0.5Hz-100Hz范围内的包括α波、β波、θ波和δ波的模拟脑电波信号；

2)将模拟脑电波信号进行模数转换成数字脑电波信号后进行傅里叶变换分别得到α波、β波、θ波和δ波的傅里叶谱，将信号从空间域变换至频率域；

3)对包括α波、β波、θ波和δ波的数字脑电波信号进行凯泽窗处理,经幅值分析、时间域分析和频率域分析得到脑电波信号的各项指标参数。

进一步的，在步骤2）中利用小波包变换构造α波频率和β波频率的滤波器，来提取数字取脑电波信号中的α波、β波，并由α波、β波对应的小波系数构造动态脑电波信号变化图。

进一步的，在步骤3）中得到的脑电波指标参数包括量化的0-100内的放松度水平和专注度水平。

进一步的，在步骤2）中采用二维曲面样条法插值算法对功率谱进行圆滑拟合处理。

一种脑电波信号处理装置，其特征在于：包括用于采集脑部信号的电极传感器，与该电极传感器输出端相连用于将采集到的脑电波信号进行放大和滤波处理的预处理装置、用于将模拟脑电波信号进行模数转换的A/D转换单元、与A/D转换单元相连用于将数字脑电波信号进行算法分析从而得到量化的脑部参数的数字信号处理装置、以及与该数字信号处理装置相连的用于实时将原始数字脑电波信号和量化的脑部参数传输至外部设备的输出单元、用于将量化的脑部参数实时传输至外部显示设备的显示控制单元和用于存储数字脑电波信号和量化的脑部参数的存储单元。

进一步的，所述预处理装置包括依次相连的前置放大器、带通滤波器、50Hz陷波器和放大隔离电路，该前置放大器输入端与所述电极传感器相连，该放大隔离电路与所述A/D转换单元相连。

进一步的，所述数字信号处理装置包括与所述输出单元、所述显示控制单元和所述存储单元相连的主控单元和与所述A/D转换单元相连的算法分析单元。

进一步的，所述存储装置采用SD卡。

进一步的，还包括有用于与所述外部设备连接的USB单元。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过脑电波信号处理装置结合计算机软件分析处理装置，采用人机界面操作实现结果显示、保健建议、语音提示等功能；为学生、白领及需要脑力劳动者提供一种简便易用、成本低、免维护，能够方便的实时显示当前的精神状态和脑电波。

本发明通过量化的形式对采集的脑电波信号通过专业的分析软件和数据处理功能，对人体的脑电波以量化的形式体现当前的精神状态，专注度水平、放松度水平等形式。不同的神经活动会产生不同的脑波模式，从而表现为不同的大脑状态。可以用使用者的专注度来玩游戏，以游戏的形式来达到训练的目的；可实时显示使用者脑波及情感状态；可实时含脑电监测、脑电数据记录、分析、回放功能；通过专用的多媒体技术可增强了注意力训练及放松训练的功能，并可根据训练记录分析不同使用者的训练状态；  可建立多个账号，为不同使用者建立其测试/训练档案。

附图说明

图1为本发明的脑电波信号处理方法的步骤流程图；

图2为本发明的脑电波信号处理装置的原理框图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。