[發明專利]基于時頻共融的多通道腦電信號通道選擇方法

有效

• 申請號: 202011243788.0
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112515685B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 任彬;潘韞杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: A61B5/372
• 分類號: A61B5/372;A61B5/374
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發明公開了一種基于時頻共融的多通道腦電信號通道選擇方法，屬于腦機接口數據處理領域。本發明方法的操作步驟為：1)進行數據預處理，包括：降低采樣頻率，利用小波變換進行基線漂移修正，帶通濾波，獨立成分分析去除眼電信號干擾；2)利用時頻共融法獲取通道間相關性信息；3)利用共空間模式進行特征提??；4)利用支持向量機進行特征分類；5)進行結果分析。本發明方法具有顯著的創新性和可行性，對于腦電信號實時處理優化具有重要的借鑒意義。

技術領域

本發明涉及一種基于時頻共融的多通道腦電信號通道選擇方法，應用于腦機接口數據處理領域。

背景技術

腦機接口系統是近年來的研究熱點，可以將大腦思維與計算機或其他外部設備相連接并通訊?，F階段，BCI技術主要用于幫助大腦思維正常，但是無法獨立自由活動的人，完成一些日常活動。運動想象是指一個人沒有任何的肢體運動，直接通過大腦想象某一肢體動作。運動想象會產生腦電信號。當人們僅僅想象某種運動卻未執行時，在大腦的運動感覺區域會產生與執行此動作相同的腦電信號，通過分析此類信號，就可以判斷想象者的意圖。目前，臨床及研究上所用的腦電采集設備主要使用盤狀電極，按照國際10-20系統規定位置進行電極的安放。通過運動想象判別想象者的意圖，主要是通過EEG信號，但是這也有其局限性。大多數腦機系統根據神經生理學知識選擇記錄重要運動想象信息的C3、C4通道作為運動想象信息提供的通道，這可能是意圖判斷錯誤的原因之一。使用來自單個或少量通道的EEG時間、頻譜和空間特征來區分不同的運動想象任務，并不能提供足夠的信息來支持判斷。使用全局數十個通道來識別運動想象信息，會導致與任務無關通道提供的數據影響運動意圖的判別。因此，如何有效地選擇通道數量及通道是腦機接口實時分析系統設計中的一個要點。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術中存在的無法靈活地選擇腦機接口通道等問題，提供一種基于時頻共融的多通道腦電信號通道選擇方法。此方法解決了單個通道不能提供足夠信息的難點，同時避免了采集與任務無關通道中含有的干擾信息對結果造成影響。在實際運用中，可以根據不同平臺的性能、數據量的大小、計算時間的要求，靈活確定所需通道的數量，按照計算出的相關度由高向低，依次選用相關通道作為輸入數據。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于時頻共融的多通道腦電信號通道選擇方法，其操作步驟如下：

a.腦電信號預處理：

降低采樣頻率，利用小波變換進行基線漂移修正，帶通濾波，獨立成分分析去除眼電信號干擾；

b.利用時頻共融法，獲取通道間相關性信息；

c.利用共空間模式進行特征提??；

d.利用支持向量機，進行分類模型訓練，將測試集輸入分類模型，獲得分類準確率數據；

e.進行結果分析，根據結果信息，分別得到多種通道選擇方式的分類準確率結果。

一種基于時頻共融的多通道腦電信號通道選擇方法，其操作步驟如下：

a.腦電信號預處理

對采集到的腦電數據進行預處理；根據需要對所有采集到地腦電數據重采樣降頻；然后運用小波變換進行基線漂移糾正，并根據研究內容選擇濾波通帶進行濾波；使用獨立成分分析將眼電信號去除，防止其對實驗結果產生干擾；

b.時頻共融法獲取相關性信息

整合腦電信號的時間與頻率的成分；使用基于小波變換的時頻分析方法；將預處理過后的數據進行小波變換，獲得每個通道、每個頻率的時頻功率信息，然后對每個通道所選頻帶的功率進行平均，獲得特定頻帶上功率隨時間的變化情況；相應的小波變換為