[發(fā)明專利]基于鎖相值構(gòu)建的腦功能連接網(wǎng)絡(luò)的情緒分類方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011637022.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112617860B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭向偉;孫曉芳;胡斌;張世麟;鄭法;張利峰
• 申請（專利權(quán)）人: 山東師范大學(xué)
• 主分類號: A61B5/369
• 分類號: A61B5/369;A61B5/16;A61B5/00;G06K9/62;G06K9/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.基于鎖相值構(gòu)建的腦功能連接網(wǎng)絡(luò)的情緒分類方法，其特征是，包括：

獲取待分類的腦電信號和基礎(chǔ)情感腦電信號；對所述待分類的腦電信號去除基礎(chǔ)情感腦電信號，得到情緒腦電信號；

對基礎(chǔ)情感腦電信號和情緒腦電信號均進(jìn)行預(yù)處理，對預(yù)處理后的基礎(chǔ)情感腦電信號和預(yù)處理后的情緒腦電信號均進(jìn)行小波變換得到若干個(gè)頻段；

采用鎖相值對基礎(chǔ)情感腦電信號的若干個(gè)頻段，建立第一腦功能連接網(wǎng)絡(luò)，具體步驟包括：根據(jù)任意兩個(gè)電極信號的瞬時(shí)相位，計(jì)算出所述兩個(gè)電極信號通道之間的相位變化值；根據(jù)所述兩個(gè)電極信號通道之間的相位變化值，計(jì)算出腦電信號相位鎖相值PLV；將電極作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，將任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接作為網(wǎng)絡(luò)的邊，采用鎖相值算法計(jì)算腦電信號的某個(gè)時(shí)間序列內(nèi)任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的權(quán)重，也就是任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的腦功能網(wǎng)絡(luò)連接的邊，構(gòu)建腦功能連接網(wǎng)絡(luò)；

采用鎖相值對情緒腦電信號的若干個(gè)頻段，建立第二腦功能連接網(wǎng)絡(luò)；

基于第一腦功能連接網(wǎng)絡(luò)和第二腦功能連接網(wǎng)絡(luò)，通過閾值設(shè)置和循環(huán)平均，構(gòu)建二值化腦網(wǎng)絡(luò)，具體包括：

S1：定義數(shù)據(jù)集為D，所有被試人員為S，遍歷循環(huán)數(shù)據(jù)集D內(nèi)的所有被試人員S；

S2：初始化閾值為0.03；

S3：遍歷所有被試所有試次所有頻段所有時(shí)段的每個(gè)腦功能連接網(wǎng)絡(luò)；

S4：設(shè)置每個(gè)腦功能連接網(wǎng)絡(luò)的循環(huán)次數(shù)i為20；

S5：循環(huán)六個(gè)頻帶，所述六個(gè)頻帶包括：Theta、Alpha、Beta1、Beta2、Gamma1、Gamma2；

S6：循環(huán)時(shí)間序列t內(nèi)，基于PLV算法構(gòu)建腦功能連接網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任意兩個(gè)電極連接之間的權(quán)值；

S7：判斷第一腦功能連接網(wǎng)絡(luò)和第二腦功能連接網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的連接邊的權(quán)值是否大于等于閾值，如果大于等于閾值，則將這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的連接權(quán)值設(shè)為1，即這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有連接；否則設(shè)為0，即這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間無連接，得到一個(gè)子二值化腦網(wǎng)絡(luò)；

S8：對閾值進(jìn)行加0.01，產(chǎn)生新的閾值，返回步驟S3，繼續(xù)循環(huán)產(chǎn)生子二值化腦網(wǎng)絡(luò)；循環(huán)N次得到N個(gè)子二值化腦網(wǎng)絡(luò)；每個(gè)子二值化腦網(wǎng)絡(luò)的閾值不同，消除閾值對二值化腦網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的影響；N為正整數(shù)；

S9：直接平均N個(gè)子二值化網(wǎng)絡(luò)，得到最終的二值化腦網(wǎng)絡(luò)；

計(jì)算二值化腦網(wǎng)絡(luò)的若干個(gè)特征，具體包括：計(jì)算二值化腦網(wǎng)絡(luò)的五個(gè)全局屬性特征和兩個(gè)局部屬性特征；五個(gè)全局網(wǎng)絡(luò)屬性特征包括：聚類系數(shù)、平均最短路徑長度、同配系數(shù)、全局效率和局部效率；兩個(gè)局部網(wǎng)絡(luò)屬性特征包括：中間中心度和節(jié)點(diǎn)度；

將二值化腦網(wǎng)絡(luò)的所有特征均輸入到訓(xùn)練后的支持向量機(jī)中，得到待分類的腦電信號的情緒為積極情緒或消極情緒的分類結(jié)果。

2.如權(quán)利要求1所述的基于鎖相值構(gòu)建的腦功能連接網(wǎng)絡(luò)的情緒分類方法，其特征是，對所述待分類的腦電信號去除基礎(chǔ)情感腦電信號，得到情緒腦電信號；具體包括：

對所述待分類的腦電信號，減去基礎(chǔ)情感腦電信號，得到情緒腦電信號。

3.如權(quán)利要求1所述的基于鎖相值構(gòu)建的腦功能連接網(wǎng)絡(luò)的情緒分類方法，其特征是，對基礎(chǔ)情感腦電信號和情緒腦電信號均進(jìn)行預(yù)處理，對預(yù)處理后的基礎(chǔ)情感腦電信號和預(yù)處理后的情緒腦電信號均進(jìn)行小波變換得到若干個(gè)頻段；具體包括：

對基礎(chǔ)情感腦電信號和情緒腦電信號均進(jìn)行預(yù)處理，對預(yù)處理后的基礎(chǔ)情感腦電信號和預(yù)處理后的情緒腦電信號均進(jìn)行小波變換得到Theta、Alpha、Beta1、Beta2、Gamma1和Gamma2這六個(gè)頻段。

4.如權(quán)利要求1所述的基于鎖相值構(gòu)建的腦功能連接網(wǎng)絡(luò)的情緒分類方法，其特征是，基于第一腦功能連接網(wǎng)絡(luò)和第二腦功能連接網(wǎng)絡(luò)，通過閾值設(shè)置和循環(huán)平均，構(gòu)建二值化腦網(wǎng)絡(luò)；具體包括：

首先閾值設(shè)置環(huán)節(jié)，遍歷所有被試人員所有試次所有頻段所有時(shí)段的每個(gè)腦功能連接網(wǎng)絡(luò)；

判斷腦功能連接網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)連接權(quán)值是否大與等于閾值，若大于等于則相應(yīng)的連接權(quán)值設(shè)為1，否則為0；

遍歷結(jié)束之后得到一個(gè)子二值化腦網(wǎng)絡(luò)；

由此循環(huán)20次得到20個(gè)子二值化腦網(wǎng)絡(luò)；

將所有被試所有試次所有頻段所有時(shí)段的二值化子二值化腦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平均和重構(gòu)建，得到二值化腦網(wǎng)絡(luò)。