[發明專利]一種基于凸合作博弈的腦電信號聚類方法

在審

• 申請號: 202110399644.2
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113100785A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 代成龍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: A61B5/374
• 分類號: A61B5/374;G06K9/62
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

1.一種基于凸合作博弈的腦電信號聚類方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

獲取所有腦電信號，根據每兩條腦電信號的各個數據點得到每兩條腦電信號之間的相似度；

對所有的N個腦電信號進行全排列得到多個排序組，并分別確定每個排序組對應的N個凸合作博弈聯盟，每個排序組對應的第i個凸合作博弈聯盟包括所述排序組中的第一個腦電信號至第i個腦電信號，1≤i≤N；

根據每個凸合作博弈聯盟中包含的所有腦電信號之間的相似度計算得到所述凸合作博弈聯盟的效益值，根據每個排序組中的N個凸合作博弈聯盟的效益值確定N個腦電信號對所述排序組的貢獻度；

將計算得到的N個腦電信號對所有排序組的貢獻度中最大貢獻度的腦電信號作為聚類中心腦電信號；

設定相似度范圍，并篩選出其他腦電信號中與所述聚類中心腦電信號的相似度在所述相似度范圍內的腦電信號。

2.根據權利要求1所述的腦電信號聚類方法，其特征在于，所述根據每兩條腦電信號的各個數據點得到兩條腦電信號之間的相似度，包括對于任意兩條分別包含m個數據點的腦電信號：

根據所述兩條腦電信號在第T個時間偏移位置時的兩條子序列中的數據點確定所述兩條腦電信號在第T個時間偏移位置時的互相關距離，1≤T≤2m-1；

確定T個互相關距離中最大值對應的時間偏移位置為最優時間偏移位置，根據所述兩條腦電信號在所述最優時間偏移位置時的兩條子序列中的數據點計算所述兩條腦電信號在所述最優時間偏移位置時的局部相關性；

根據所述兩條腦電信號在所述最優時間偏移位置時的互相關距離和局部相關性確定所述兩條腦電信號的相似度。

3.根據權利要求2所述的腦電信號聚類方法，其特征在于，每個腦電信號包括按照時間順序依次排列的第一個數據點至第m個數據點的共m個數據點；

當1≤T≤m時，第一腦電信號在第T個時間偏移位置時的子序列包括所述第一腦電信號中的第m+1-T個數據點到第m個數據點的共T個數據點，第二腦電信號在第T個時間偏移位置時的子序列包括所述第二腦電信號中的第一個數據點到第T個數據點的共T個數據點；

當m+1≤T≤2m-1時，第一腦電信號在第T個時間偏移位置時的子序列包括所述第一腦電信號中的第一個數據點到第2m-T個數據點的共2m-T個數據點，所述第二腦電信號在第T個時間偏移位置時的子序列包括所述第二腦電信號中的第T+1-m個數據點到第m個數據點的共2m-T個數據點。

4.根據權利要求3所述的腦電信號聚類方法，其特征在于，

所述第一腦電信號e_x和所述第二腦電信號e_y在第T個時間偏移位置時的互相關距離CC_T(e_x,e_y)為：

其中，和分別表示第一腦電信號e_x的第r+m-T個和第2m-j個的數據點，和分別表示第二腦電信號e_y的第r個和第T+m-j個數據點，r和j為參數。

5.根據權利要求2所述的腦電信號聚類方法，其特征在于，所述兩條腦電信號在最優時間偏移位置時的局部相關性的計算公式為：

其中，q表示預設參數且q≤p-1，表示第一腦電信號e_x在所述最優時間偏移位置時的子序列中的第u+q個數據點，表示子序列中的第u個數據點；表示第二腦電信號e_y在所述最優時間偏移位置時的子序列的第u+q個數據點，表示子序列的第u個數據點，u為參數，子序列和子序列中分別包括p個數據點。

6.根據權利要求2-5任一所述的腦電信號聚類方法，其特征在于，所述確定T個互相關距離中最大值對應的時間偏移位置為最優時間偏移位置，包括：

分別對T個互相關距離進行歸一化處理得到對應的歸一化值，選取T個歸一化值中最大值對應的時間偏移位置為所述最優時間偏移位置；

根據所述兩條腦電信號在所述最優時間偏移位置時的互相關距離和局部相關性確定所述兩條腦電信號的相似度，包括：根據所述兩條腦電信號在所述最優時間偏移位置時的互相關距離的歸一化值和局部相關性確定所述兩條腦電信號的相似度。