[發明專利]一種同步EEG-fMRI腦電信號去BCG偽跡方法

有效

• 申請號: 202110390268.0
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113081001B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 林廣;任彬;劉予晞;張建海
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: A61B5/369
• 分類號: A61B5/369;A61B5/372;A61B5/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

1.一種同步EEG-fMRI腦電信號去BCG偽跡方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟(1)、分別采集在普通環境和核磁共振環境下的睜眼、閉眼狀態多通道頭皮腦電信號；

步驟(2)、腦電信號預處理；

步驟(3)、對預處理后腦電信號進行數據分割，構建睜眼和閉眼狀態數據集，每個數據集包括普通壞境下腦電信號A和磁掃描儀環境下腦電信號B；

步驟(4)、利用上述睜眼和閉眼狀態數據集分別進行去除BCG偽跡的睜眼網絡模型和閉眼網絡模型訓練；

所述去除BCG偽跡的睜眼網絡模型和閉眼網絡模型均采用基于CycleGAN網絡架構模型BCGGAN；BCGGAN包括CycleGAN、自編碼器約束、中間特征約束；

所述的CycleGAN包括兩個生成器以及兩個判別器；

每個生成器包括下采樣子模塊、第一特征提取子模塊、中間特征提取子模塊、第二特征提取子模塊、上采樣子模塊；

生成器G₁中的下采樣子模塊、生成器G₂中的上采樣子模塊拼接成自編碼器AE_A；生成器G₂中的下采樣子模塊、生成器G₁中的上采樣子模塊拼接成自編碼器AE_B；

兩個生成器中腦電信號經過下采樣子模塊、第一特征提取子模塊、中間特征提取子模塊輸出中間特征值A1、B1至中間特征約束；

普通壞境下腦電信號A經生成器G₁得到B'，再輸入至生成器G₂，經生成器G₂下采樣子模塊、第一特征提取子模塊、中間特征提取子模塊輸出中間特征值B'1至中間特征約束；

磁掃描儀環境下腦電信號B經生成器G₂得到A'，再輸入至生成器G₁，經生成器G₁下采樣子模塊、第一特征提取子模塊、中間特征提取子模塊輸出中間特征值A'1至中間特征約束；

中間特征約束用于中間特征值A1、B1、B'1、A'1輸入至公式(8)至公式(11)，進一步提取更為有用的任務狀態相關特征；

其中以及分別為兩種特征值的MKMMD距離損失函數；為一個κ特征核的希爾伯特空間；φ_κ為相關聯的對應映射函數；為數據期望；為中間特征約束的損失函數；

步驟5、使用訓練好的模型中生成器G₂以實現磁掃描儀環境下的EEG信號去除BCG偽跡。

2.根據權利要求1所述的一種同步EEG-fMRI腦電信號去BCG偽跡方法，其特征在于步驟(1)所述的多通道頭皮腦電信號的通道是Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T7、T8、P7、P8、Fz、Cz、Pz、Oz、FC1、FC2、CP1、CP2、FC5、FC6、CP5、CP6、A1、A2。

3.根據權利要求1所述的一種同步EEG-fMRI腦電信號去BCG偽跡方法，其特征在于步驟(3)對預處理后腦電信號分別進行切片，以T為時間窗口進行滑窗操作，得到一系列大小為C*L的腦電信號片段，其中L＝T*w，C為通道數，L為數據長度，w為采樣頻率；然后將上述切片后的腦電信號片段構建睜眼和閉眼狀態數據集，每個數據集包括普通壞境下腦電信號A和磁掃描儀環境下腦電信號B。