[发明专利]神经刺激信号确定装置和方法

说明书

本申请提供一种神经刺激信号确定装置、方法、电子设备和计算机存储介质，装置包括：获取模块，用于获取参考脑电信号和刺激对象的当前时刻脑电信号；第一确定模块，用于根据参考脑电信号、当前时刻脑电信号、预先训练好的深度Koopman模型中的编码器函数确定高维状态空间中的当前时刻脑电信号和高维状态空间中的参考脑电信号；第二确定模块，用于基于优化函数，根据高维状态空间中的当前时刻脑电信号、高维状态空间中的参考脑电信号和预先训练好的深度Koopman模型中的Koopman算子确定神经刺激信号，以减少确定神经刺激信号时的运算量、进而减少确定神经刺激信号的时间。

技术领域

本申请涉及信号处理领域，具体而言，涉及一种神经刺激信号确定装置、方法、电子设备和计算机存储介质。

背景技术

脑部电刺激是指对人体大脑施加神经刺激信号，以达到治疗某些难治性的大脑疾病和改善大脑状态的目的。在进行脑部电刺激时，需要确定人体脑电信号与神经刺激信号之间的关系。为了达到这一目的，需要对人体脑电信号进行建模，进而根据建模情况模拟人体脑电信号在神经刺激信号下的变化情况，从而计算确定神经刺激信号。人体脑电信号的变化过程是一个复杂的网络化非线性动态过程，现有技术在对人体脑电信号进行建模时，通常采用循环神经网络(RNN)或是非线性自回归(Nonlinear Auto-Regressive)模型。然而，使用上述模型确定神经刺激信号时，由于上述模型的复杂度高，进而导致在确定神经刺激信号时需要较大的运算量且耗时长。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种神经刺激信号确定装置、方法、电子设备和计算机存储介质，用以解决在确定神经刺激信号时运算量大且耗时长的问题。

第一方面，本发明提供一种神经刺激信号确定装置，包括：获取模块，用于获取参考脑电信号和刺激对象的当前时刻脑电信号；第一确定模块，用于根据所述参考脑电信号、所述当前时刻脑电信号、预先训练好的深度Koopman模型中的编码器函数确定高维状态空间中的当前时刻脑电信号和高维状态空间中的参考脑电信号；第二确定模块，用于基于优化函数，根据所述高维状态空间中的当前时刻脑电信号、所述高维状态空间中的参考脑电信号和预先训练好的深度Koopman模型中的Koopman算子确定神经刺激信号。

本申请实施例中，通过深度Koopman模型将人体脑电信号与神经刺激信号这个网络化非线性动态过程转化为了一个线性的过程，进而求解优化函数确定神经刺激信号，相比于对非线性动态过程求解优化函数确定神经刺激信号而言，本申请实施例在确定神经刺激信号的过程中需要的计算量更低，消耗的时间更短。

在可选的实施方式中，所述优化函数为：

其中，T_p为确定u_k数量的控制范围、F_k为高维状态空间中刺激对象的第k时刻的电信号、F_ref为高维状态空间中的参考脑电信号、Q_Y为用于惩罚偏差的正定矩阵、Q_T为常数且用于惩罚神经刺激信号的增量、u_k为第k时刻的神经刺激信号、Δu_k＝u_k-u_k-1，Δu_k为第k时刻的神经刺激信号增量、为Koopman算子、B为所述神经刺激信号u_k的控制增益、Δu_min为Δu_k能取到的最小值、Δu_max为Δu_k能取到的最大值、u_min为u_k能取到的最小值、u_max为u_k能取到的最大值。

在可选的实施方式中，所述装置还包括：模型训练模块，用于获取第一样本脑电信号；根据所述第一样本脑电信号对预先建立好的深度Koopman模型进行训练，得到所述编码器函数和所述Koopman算子。