[發(fā)明專利]基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦電信號識別的個體模板重構(gòu)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110687040.8
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113288181B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬玉良;潘雋鍇;孫明旭;申濤;張衛(wèi);席旭剛
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: A61B5/378
• 分類號: A61B5/378;A61B5/372;A61B5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦電信號識別的個體模板重構(gòu)方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1、使用腦電采集設(shè)備采集穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦電信號；

步驟2、選取位于腦皮層視覺區(qū)域?qū)?yīng)的電極通道，并對信號進(jìn)行預(yù)處理；

步驟3、除預(yù)處理后的腦電信號外，再構(gòu)建人工正-余弦參考信號以及包含受試者個體信息的模板信號；

步驟4、分別對腦電信號、人工正-余弦參考信號和個體模板信號兩兩之間進(jìn)行典型相關(guān)分析，計(jì)算的空間濾波器映射到信號上可以得到若干種特征，針對本數(shù)據(jù)集選擇對應(yīng)的系數(shù)特征組合；

步驟5、先采用一個集成分類器用于組合由步驟4得到的系數(shù)特征作為最終特征用于識別：

最后選擇相關(guān)系數(shù)最大值對應(yīng)的頻率視為SSVEP的目標(biāo)刺激頻率：

其中r_k表示系數(shù)特征，ρ_k為最終特征；

在構(gòu)建個體模板時采用了兩種信號質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和計(jì)算方式用于確定訓(xùn)練數(shù)據(jù)的權(quán)重系數(shù)，具體步驟如下：

步驟3-1：構(gòu)建一組與多通道腦電信號長度相同的人工正-余弦參考信號；

步驟3-2：對腦電信號進(jìn)行快速傅里葉變換，將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，然后分別以訓(xùn)練數(shù)據(jù)的頻譜均值與信噪比作為評價(jià)指標(biāo)，定義頻率f_k處的信噪比為幅頻響應(yīng)曲線中f_k處的幅值與附近L個頻率的幅值均值之比：

式中，amp(f_k)為SSVEP在頻率f_k處的頻譜幅值，L取值為16，相鄰頻率間隔Δf 為0.125Hz；i＝1–8取整；f_k刺激頻率設(shè)置為9.25Hz到14.75Hz，等差間隔0.5Hz；

步驟3-3：分別采用兩種計(jì)算方式確定權(quán)重系數(shù)——第一種為計(jì)算頻譜中所有12個刺激頻率對應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)EI(evaluation index)取平均，見式(4)；第二種為針對各刺激頻率，計(jì)算其基頻與各諧波頻率所對應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)；

式(5)中，N_h為諧波個數(shù)；

步驟3-4：對各次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的評價(jià)指標(biāo)做歸一化處理，得到構(gòu)造個體模板中各試次所對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)：

∑EI為各次試驗(yàn)數(shù)據(jù)評價(jià)指標(biāo)之和，權(quán)重系數(shù)C為通道數(shù)，N_train為訓(xùn)練數(shù)據(jù)個數(shù)，得到個體模板信號為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦電信號識別的個體模板重構(gòu)方法，其特征在于，所述步驟4包括：

步驟4-1：針對腦電信號X、人工參考信號Y、個體模板信號尋找一組權(quán)重向量使得經(jīng)過映射后的典型變量二者之間相關(guān)性最大，相關(guān)性由計(jì)算二者之間Person相關(guān)系數(shù)確定：

步驟4-2：由這3種信號得到6種權(quán)重向量即空間濾波器的形式，

(1)腦電信號X與個體模板之間：

(2)腦電信號X與正-余弦參考信號Y之間：w_X(XY)、w_Y(XY)；

(3)個體模板信號與正-余弦參考信號之間：

步驟4-3：由6種空間濾波器與測試信號、正-余弦參考信號和個體模板信號分別進(jìn)行映射，總共得到10個典型變量，由這10個典型變量兩兩之間進(jìn)行相關(guān)系數(shù)計(jì)算，可以得到45個系數(shù)特征，在保持算法準(zhǔn)確率的同時降低計(jì)算復(fù)雜度的原則，選擇了如下3個系數(shù)特征：