[发明专利]一种脑电信号多维度特征图片序列的生成方法在审

专利信息
申请号: 201911116301.X 申请日: 2019-11-15
公开(公告)号: CN111134692A 公开(公告)日: 2020-05-12
发明(设计)人: 李幼军 申请(专利权)人: 北方工业大学
主分类号: A61B5/16 分类号: A61B5/16;A61B5/0476
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 100144 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 电信号 多维 特征 图片 序列 生成 方法
【权利要求书】:

1.一种脑电信号多维度特征图片序列的生成方法,其特征在于:该生成方法包括如下步骤:

S1、将DEAP实验中涉及到的脑电电极空间分布情况映射到10-20系统平面图中,形成标准的脑电电极分布图,并且进行泛化,生成正方形矩阵;

S2、通过希尔伯特黄变换方法,将脑电信号进行分解,并按照单位时长窗口进行划分后,提取单位时长窗口中脑电信号的功率谱作为脑电信号的频域特征;

S3、在一个时长窗口内通过上述的方法制作出一幅脑电特征帧;

S4、随着窗口的向前移动,用同样的方法制作出其它的对应于相应时间段的脑电多维度特征帧;

S5、通过对DEAP中被试32个脑电电极对应的60秒钟的脑电信号波形图采集,在波形图上标出1到N的时长窗口,从原始信号形成脑电特征矩阵,再形成脑电特征序列;

S6、将脑电的特征值进行规范化处理,将脑电的功率谱密度统一划归到[0,1]的实数范围内;

S7、构建脑电多维度特征帧序列。

2.根据所述权利要求1的一种脑电信号多维度特征图片序列的生成方法,其特征在于:所述S1步骤的正方形矩阵为9×9脑电特征方阵。

3.根据所述权利要求1的一种脑电信号多维度特征图片序列的生成方法,其特征在于:所述S2步骤中测试脑电电极的值直接为脑电的频域特征值,未测试脑电电极的值通过图中周边的点的值进行计算得到。

4.根据所述权利要求1的一种脑电信号多维度特征图片序列的生成方法,其特征在于:所述S3步骤的脑电特征帧还包括表达为一个维的竖直矩阵:

P (electrode,sequence,trail,subject),其中,P是一个(32×60×40×32)的一个矩阵。

5.根据所述权利要求1的一种脑电信号多维度特征图片序列的生成方法,其特征在于:所述S7步骤的构建脑电多维度特征帧序列包括如下步骤:

P1、从原始数据集中提取脑电信号,并对脑电信号进行预处理,按照实验所采集脑电信号的电极数以及空间分布位置构造初始化的脑电特征矩阵结构;

P2、从脑电信号中提取特征值,本章提取的是脑电信号的频域特征值功率谱密度[52,56,72,90,92],功率谱密度的计算方法是使用Welch方法进行计算,随后通过不同的时长窗口(时长窗口的长度包含:1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、6秒、10秒、15秒、20秒、30秒和60秒)对原始脑电进行特征提取,时长窗口之间没有重叠,最终得到脑电特征值矩阵;

P3、将脑电特征值矩阵中的特征值进行规范化,将特征值限定到[0,1]范围之内;

P4、将脑电特征矩阵中红色点的位置,直接填入规范化后的脑电特征值。

6.根据所述权利要求5的一种脑电信号多维度特征图片序列的生成方法,其特征在于:所述P3步骤的计算公式为:

其中,Fi为规范化之前的第i个时长窗口所对应的特征值,F’i为其规范化后的特征值,Fmax为一个脑电电极对应脑电信号通过固定时长窗口所计算特征值序列中的最大特征值,Fmin为最小特征值。

7.根据所述权利要求5的一种脑电信号多维度特征图片序列的生成方法,其特征在于:所述P3步骤中的计算公式为:

其中m,n的范围是0至8的自然数,V(m,n)是脑电特征值矩阵中对应于第m行n列的灰色点的特征值,V’(m,n)是围绕灰色点的上下左右四个点的特征值。

8.根据所述权利要求7的一种脑电信号多维度特征图片序列的生成方法,其特征在于:所述V’(m,n)的下标超出了0或者8的范围,那么其值为0。K是分子中非0元素的个数,默认值设置为1。

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