[發明專利]一種基于多通道fNIRS信號的冰毒成癮者檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202011450177.3
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112560931B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 高軍峰;張家琦;宋健;魏曙光;黎峰;韋思宏;黃偉安;曾宣威;康倩若;湛慧苗
• 申請（專利權）人: 中南民族大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/00;G06F17/16
• 代理公司: 湖北百煉石律師事務所 42281
• 代理人: 吳陽

本發明涉及一種基于多通道fNIRS信號的冰毒成癮者檢測方法及系統，通過多通道fNIRS通道對測試者的fNIRS信號進行實時提取，得到測試者的多通道fNIRS信號并保存；對各個通道fNIRS信號進行預處理操作后，計算各個通道fNIRS信號的互信息值、偏度值或相鎖值，并構建互信息鄰接矩陣、偏度矩陣或相鎖值鄰接矩陣；將所述互信息鄰接矩陣、偏度矩陣或相鎖值鄰接矩陣作為輸入送入到分類器中，得到檢測結果。該方案基于腦神經信號，克服了傳統冰毒檢測的缺點，提出了一種冰毒檢測的新型方法，大大增加了檢測的有效時間，最終經過測試，檢測準確率也得到了很大提高。

技術領域

本發明涉及特征檢測技術領域，具體涉及一種基于多通道fNIRS信號的冰毒成癮者檢測方法及系統。

背景技術

冰毒于90年代進入中國境內，由于對冰毒的認知較少且缺乏有效的檢測手段，使得對吸毒者的檢測難度很高。

冰毒的主要成分為甲基苯丙胺，又名去氧麻黃堿，因純度較高的冰毒為透明結晶體，與冰糖極為相似，所以也被稱為冰毒。過量吸食冰毒不僅會使人產生極強的依賴性，同時會引起甲基苯丙胺精神病和精神分裂癥等癥狀。目前對于冰毒(甲基苯丙胺)的檢測方法多為尿液與血液檢測。傳統的尿液與血液檢測方法主要通過檢測人體尿液或者血液中的成分來判斷人員是否吸毒，但經過人體正常的新陳代謝，經過一段時間后尿液與血液中的成分恢復正常，便無法檢測出其是否吸毒。因此傳統方法僅能夠檢測出近期吸食過冰毒的人員，而對于長時間未接觸過冰毒的人員則很難進行準確的檢測。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供一種基于多通道fNIRS信號的冰毒成癮者檢測方法及系統，采取多通道fNIRS采集方式，并且提出了為了提高檢測準確率，采取了多通道fNIRS采集方式，充分利用多通道信號分析及處理的最新成果技術。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種基于多通道fNIRS信號的冰毒成癮者檢測方法，包括以下步驟：

通過多通道fNIRS通道對測試者的fNIRS信號進行實時提取，得到測試者的多通道fNIRS信號并保存；

對各個通道fNIRS信號進行預處理操作后，計算各個通道fNIRS信號的互信息值、偏度值或相鎖值，并構建互信息鄰接矩陣、偏度矩陣或相鎖值鄰接矩陣；

將所述互信息鄰接矩陣、偏度矩陣或相鎖值鄰接矩陣作為輸入送入到分類器中，得到檢測結果。

進一步的，所述的預處理操作包括濾波、分割、基線校正和疊加平均。

進一步的，所述的預處理操作，具體包括：

對fNIRS信號進行濾波，濾波參數設置分別為0.03-0.1Hz帶通濾波；濾波后將刺激前1s至刺激后15s的fNIRS數據作為一個epoch進行分割，稱此epoch為一個S2刺激響應；以刺激前1s數據作為基線進行基線校正，接著對數據中每5個epoch進行一次疊加平均。

進一步的，各個通道fNIRS信號的互信息鄰接矩陣通過以下方法計算：

假設有M個不同的隨機狀態的離散隨機變量X，將其分為m份，計算每份的分布密度即可得到變量X在每份數據中的概率，由此得到{X＝x_i}的概率分別為p_i，i＝1,2,3,…,m∑p_i＝1，離散序列X的信息熵可計算出：

同理，若有兩個離散隨機序列X和Y,此時將其分為m×m份，我們可以得到{X＝x_i,Y＝y_j}的概率為p_ij，i,j＝1,2,3,…,m，此時X和Y聯合計算為：

X和Y的互信息值即可定義為：