[發明專利]睡眠狀態分析中的腦電信號預處理方法和系統

有效

• 申請號: 201610840495.8
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN106388778B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 趙巍;胡靜;韓志
• 申請（專利權）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: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 潘桂生

本發明涉及一種睡眠狀態分析中的腦電信號預處理方法和系統，其中所述方法包括：采集用戶在睡眠過程中產生的原始腦電信號；根據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整，直至濾波后的腦電信號在經過小波分解后的設定頻段內的能量最大，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。本發明的技術，在中值濾波濾除基線漂移、保留腦電信號的有用信息的基礎上，通過自適應調整的中值濾波的窗口長度，使得濾波后的信號頻率更加符合臨床需要，且均值最小，可以準確判斷腦電信號的類型。

技術領域

本發明涉及輔助睡眠技術領域，特別是涉及一種睡眠狀態分析中的腦電信號預處理方法和系統。

背景技術

在睡眠中，人體進行了自我放松及恢復的過程，因此良好的睡眠是保持身體健康的一項基本條件；但是由于工作壓力大、生活作息不規律等原因，導致了部分人群的睡眠質量欠佳，表現為失眠、半夜驚醒等。

目前市面上已經有一些設備來幫助人們入睡，提高睡眠質量。例如在某一特定睡眠狀態下通過聲音、光信號等人工干預，避免在熟睡狀態下叫醒用戶等。對于輔助睡眠的設備而言，為了真正達到提高用戶睡眠質量的目的，正確的識別用戶的睡眠狀態是非常重要的。

而要識別用戶的睡眠狀態，目前主要是利用多導睡眠圖(Polysomnography,PSG)，又稱睡眠腦電圖，多導睡眠圖利用多種生命體征對睡眠進行分析，在這些體征信號中，腦電處于核心地位；利用腦電波4種節律：δ波(1-3Hz)，θ波(4-7Hz)，α波(8-12Hz)，β波(14-30Hz)進行相關分析，由于存在基線漂移的情況，腦電信號能量最大的頻段與其1秒鐘內震蕩的次數并不完全一致，基線漂移導致了腦電信號低頻段的能量遠高于正常水平，對計算機分析睡眠腦電信號的頻譜造成干擾。所以在計算腦電信號的頻譜之前，需要對腦電信號進行預處理，以排除基線漂移帶來的干擾，而由于腦電信號屬于隨機信號，心電信號為周期信號，所以，適用于心電信號的信號處理方法難以用于腦電信號的處理過程中。

傳統的腦電信號預處理方法，一般采用去趨勢/去均值方法或基于頻域的方法(如FFT，小波變換等)，去除基線抬升。但是去趨勢/去均值方法這種方法對腦電信號的處理效果并不明顯；基于頻域的方法，由于基線的頻率通常很低，與腦電波的頻段有重疊的部分，處理后信號容易出現失真，不符合臨床需要。

發明內容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種睡眠狀態分析中的腦電信號預處理方法和系統，有效地提升了對信號特征的提取效率。

一種睡眠狀態分析中的腦電信號預處理方法，包括：

采集用戶在睡眠過程中產生的原始腦電信號；

根據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整，直至濾波后的腦電信號在經過小波分解后的設定頻段內的能量最大，且腦電信號幅度的均值絕對值最?。?/p>

輸出濾除基線漂移的腦電信號。

一種睡眠狀態分析中的腦電信號預處理系統，包括：

腦電信號采集模塊，用于采集用戶在睡眠過程中產生的原始腦電信號；

中值濾波模塊，根據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；

窗口長度調整模塊，用于根據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整，直至濾波后的腦電信號在經過小波分解后的設定頻段內的能量最大，且腦電信號幅度的均值絕對值最?。?/p>

信號輸出模塊，用于輸出濾除基線漂移的腦電信號。