[發(fā)明專利]睡眠狀態(tài)分析中的腦電信號預處理方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610840495.8
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN106388778B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 趙巍;胡靜;韓志
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州視源電子科技股份有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/0476
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 潘桂生

1.一種睡眠狀態(tài)分析中的腦電信號預處理方法，其特征在于，包括：

采集用戶在睡眠過程中產(chǎn)生的原始腦電信號；

根據(jù)預設的中值濾波的窗口長度，對原始腦電信號進行中值濾波，濾除基線漂移；

根據(jù)濾波后的腦電信號頻率和幅值對中值濾波的窗口長度自適應調(diào)整，直至濾波后的腦電信號在經(jīng)過小波分解后的設定頻段內(nèi)的能量最大，且腦電信號幅度的均值絕對值最小；

輸出濾除基線漂移的腦電信號；

所述自適應調(diào)整包括：

建立尋優(yōu)目標函數(shù)：

約束條件：

s.t.power_max(y)∈[f_L,f_H]

式中，n表示窗口長度，min表示求最小值，y表示采樣點幅值，i表示采樣點序號，m表示腦電信號的長度，power表示求腦電信號在設定頻段上的能量，f_L表示頻率下限，f_H表示頻率上限，max表示求最大值；

求解所述尋優(yōu)目標函數(shù)獲得最優(yōu)解，根據(jù)最優(yōu)解確定中值濾波的窗口長度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的睡眠狀態(tài)分析中的腦電信號預處理方法，其特征在于，所述設定頻段為α波頻段。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的睡眠狀態(tài)分析中的腦電信號預處理方法，其特征在于，采用網(wǎng)格測試算法求解所述尋優(yōu)目標函數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的睡眠狀態(tài)分析中的腦電信號預處理方法，其特征在于，所述中值濾波的窗口長度的自適應調(diào)整區(qū)間為k·fs；其中，k表示常數(shù)，fs表示采樣頻率。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的睡眠狀態(tài)分析中的腦電信號預處理方法，其特征在于，所述k的取值范圍為[0.01，0.5]。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的睡眠狀態(tài)分析中的腦電信號預處理方法，其特征在于，其特征在于，所述約束條件為：

s.t.power_max(y)∈[8,16]or s.t.power_max(y)∈[16,32]

式中，“or”表示“或”，[f_L,f_H]＝[8,16]，或[f_L,f_H]＝[16,32]。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的睡眠狀態(tài)分析中的腦電信號預處理方法，其特征在于，采集所述腦電信號的長度大于30s。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的睡眠狀態(tài)分析中的腦電信號預處理方法，其特征在于，所述中值濾波的公式如下：

x'_i＝x_i-b_i,b_i＝med{x_i-n,x_i-n+1,...,x_i,x_i+n-1,x_i+n},i＝1,...,m

式中，x表示原始腦電信號，x'表示去除基線漂移后的腦電信號，b_i表示由中值濾波提取出的基線，m表示腦電信號的長度，med表示將窗口內(nèi)的元素按大小排序后取中值的運算，n表示中值濾波的窗口長度。

9.一種睡眠狀態(tài)分析中的腦電信號預處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：

腦電信號采集模塊，用于采集用戶在睡眠過程中產(chǎn)生的原始腦電信號；

中值濾波模塊，根據(jù)預設的中值濾波的窗口長度，對原始腦電信號進行中值濾波，濾除基線漂移；

窗口長度調(diào)整模塊，用于根據(jù)濾波后的腦電信號頻率和幅值對中值濾波的窗口長度自適應調(diào)整，直至濾波后的腦電信號在經(jīng)過小波分解后的設定頻段內(nèi)的能量最大，且腦電信號幅度的均值絕對值最小；所述窗口長度調(diào)整模塊還用于，建立尋優(yōu)目標函數(shù)：

約束條件：

s.t.power_max(y)∈[f_L,f_H]

式中，n表示窗口長度，min表示求最小值，y表示采樣點幅值，i表示采樣點序號，m表示腦電信號的長度，power表示求腦電信號在設定頻域區(qū)域上的能量，f_L表示頻率下限，f_H表示頻率上限，max表示求最大值；求解所述尋優(yōu)目標函數(shù)獲得最優(yōu)解，根據(jù)最優(yōu)解確定中值濾波的窗口長度；

信號輸出模塊，用于輸出濾除基線漂移的腦電信號。