[发明专利]一种基于凸合作博弈的脑电信号聚类方法

说明书

本发明公开了一种基于凸合作博弈的脑电信号聚类方法，涉及脑电信号处理领域，包括：根据每两条脑电信号的各个数据点得到每两条脑电信号之间的相似度；对所有的N个脑电信号进行全排列得到多个排序组，并分别确定每个排序组对应的N个凸合作博弈联盟，根据每个凸合作博弈联盟中脑电信号之间的相似度计算得到凸合作博弈联盟的效益值，根据每个排序组中的N个凸合作博弈联盟的效益值确定N个脑电信号对排序组的贡献度；将最大贡献度的脑电信号作为聚类中心脑电信号；筛选出其他脑电信号中与聚类中心脑电信号的相似度在相似度范围内的脑电信号，将具有相近联盟贡献度的脑电信号划分到同一聚类中，得到高质量的脑电信号聚类结果。

技术领域

本发明涉及脑电信号处理领域，尤其是一种基于凸合作博弈的脑电信号聚类方法。

背景技术

脑电信号是一种人体大脑的状态信号，不仅能够反映大脑的当前功能状态，也能够反馈人体的身体机能，因此被广泛应用在脑机接口和脑部疾病诊断治疗等领域，例如，脑电信号为身体残疾人士提供了一种通过脑电信号控制外界设备的新途径，从而改善残疾人士的生活质量，同时脑电信号也能够辅助诊断帕金森综合症、癫痫、脑卒中和渐冻症等疾病。

随着脑机接口和脑部疾病诊断治疗的不断发展壮大，无标签、误标记的脑电信号日益增长，这些杂质脑电信号不仅对于后续疾病的诊断没有帮助，反而会进一步影响诊断结果的正确性，但由于脑电信号是一种高振荡、高非线性、高纬度和低信噪比的信号，这些都使得脑电信号相比于现有的信号来说更为复杂，因此对于脑电信号的聚类也比较困难，而现有技术中通过有监督的分析方法(如分类方法)对于这类脑电信号的聚类并不准确，从而会对后续的研究造成一定的影响。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于凸合作博弈的脑电信号聚类方法，本发明的技术方案如下：

一种基于凸合作博弈的脑电信号聚类方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取所有脑电信号，根据每两条脑电信号的各个数据点得到每两条脑电信号之间的相似度；

对所有的N个脑电信号进行全排列得到多个排序组，并分别确定每个排序组对应的N个凸合作博弈联盟，每个排序组对应的第i个凸合作博弈联盟包括所述排序组中的第一个脑电信号至第i个脑电信号，1≤i≤N；

根据每个凸合作博弈联盟中包含的所有脑电信号之间的相似度计算得到所述凸合作博弈联盟的效益值，根据每个排序组中的N个凸合作博弈联盟的效益值确定N个脑电信号对所述排序组的贡献度；

将计算得到的N个脑电信号对所有排序组的贡献度中最大贡献度的脑电信号作为聚类中心脑电信号；

设定相似度范围，并筛选出其他脑电信号中与所述聚类中心脑电信号的相似度在所述相似度范围内的脑电信号。

其进一步的技术方案为，所述根据每两条脑电信号的各个数据点得到每两条脑电信号之间的相似度，包括对于任意两条分别包含m个数据点的脑电信号：

根据所述两条脑电信号在第T个时间偏移位置时的两条子序列中的数据点确定所述两条脑电信号在第T个时间偏移位置时的互相关距离，1≤T≤2m-1；

确定T个互相关距离中最大值对应的时间偏移位置为最优时间偏移位置，根据所述两条脑电信号在所述最优时间偏移位置时的两条子序列中的数据点计算所述两条脑电信号在所述最优时间偏移位置时的局部相关性；

根据所述两条脑电信号在所述最优时间偏移位置时的互相关距离和局部相关性确定所述两条脑电信号的相似度。

其进一步的技术方案为，每个脑电信号包括按照时间顺序依次排列的第一个数据点至第m个数据点的共m个数据点；