[發明專利]基于三維非線性偏直接相干函數的腦電信號間效應連通性檢測方法

有效

• 申請號: 201810554759.2
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN109124623B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 楊淳沨;楊文琪;劉彥超;伍家松;孔佑勇;姜龍玉;楊冠羽;舒華忠
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A61B5/369
• 分類號: A61B5/369
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

1.基于三維非線性偏直接相干函數的腦電信號間效應連通性檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)構造單輸入多輸出的非線性自回歸模型，所述模型為：

其中為腦電信號在時刻k的采樣值，N為模型的非線性階數，Nout為輸出信號的個數，q、p分別是輸入信號u(k-k_i)和輸出信號的非線性程度，且p+q≤N；k_i為信號的延遲值，K為模型的延遲階數，k_i≤K，是u(k-k_i)和的線性或非線性組合的模型項，為模型項的系數，為腦電信號的采樣值和模型預測值之間的誤差項；

(2)應用FROLS算法對步驟(1)構造的模型進行系數估計；

(3)對三維PDS進行形式變換，得到用頻率響應函數描述的信號y_i對y_j的PDC的定義式；

(4)應用Volterra級數核函數的多維傅里葉變換對SIMO NARX模型進行頻域分析，計算出模型的非線性頻率響應函數；

(5)將步驟(4)計算出的非線性頻率響應函數代入步驟(3)中的PDC定義式，得到三維NPDC，得出在同時考慮三維信號的情況下某一信號對另一信號的因果影響。

2.根據權利要求1所述的基于三維非線性偏直接相干函數的腦電信號間效應連通性檢測方法，其特征在于，所述步驟(2)具體包括：

(2-1)將非線性自回歸模型改寫為線性參數形式：

其中p_l(n)是腦電信號y(n-k_i)和u(n-k_i)的線性或非線性組合的模型項，L為候選項個數，θ_l為線性模型系數，e(n)為線性模型誤差項；

(2-2)將步驟(2-1)中的線性參數形式模型轉換為正交模型：

其中w_l(n)是相互正交的，g_l為正交模型的系數；

(2-3)令D＝{p₁,p₂,…,p_L}為由L個候選基底所組成的初始字典，p_l＝[p_l(1),p_l(2),…,p_l(N)]^T，令q_l＝p_l且σ＝y^Ty，l＝1,2,…,L，計算向量y為由腦電信號采樣值構成的向量；

令即ERR[m₁]＝max{ERR⁽¹⁾[l]:1≤l≤L}，則第一個重要的模型項被選出，第一個正交向量可以被選為

(2-4)假設在算法的第s-1步，選出了一個子集D_s-1，由s-1個重要的模型項組成，所述s-1個模型項經過正交變換組成了新的正交向量q₁,q₂,…,q_s-1；在算法的第s步，令l≠m₁,l≠m₂,…,l≠m_s-1，對于l＝1,2,…,L，計算：

令那么第s個重要的模型項就可以被選出來，第s個正交向量可以經過正交變換得到

(2-5)重復步驟(2-4)，當被篩選出的所有模型項的ERR值的和達到預先設定的閾值，就停止篩選過程；

(2-6)設經過上述步驟從L個候選項中選出的L₀個重要模型項的線性組合，L₀L，即正交模型為：其等價于其中參數向量可由計算得到。