一种双树复小波与共空间模式结合的脑电特征提取方法

摘要

本发明涉及一种双树复小波与共空间模式相结合的特征提取方法。本发明首先选取适当通道的脑电信号，然后根据双树复小波频率分段的特点，对原有频率进行上采样或者下采样，然后利用双树复小波多尺度分解，从而得到、、和四种节律波的频率范围对应的频段，并在该尺度下进行信号重构，得到相应频段下的多个重构信号，然后对各个适当通道进行相同的分解与重构，再将各个通道的各频段的重构信号联合起来输入到空间滤波器中，得到6维的特征向量，最后利用支持向量机来完成运动想象任务分类。本发明提出的方法不仅对运动想象脑电信号进行频率信息分析，还能有效的克服电极选取不足问题。

主权项

1.一种双树复小波与共空间模式结合的脑电特征提取方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤（1）获取适当通道的运动想象脑电信号；具体是，根据大脑进行不同的运动想象任务激活大脑运动皮层上的不同区域，选择相对应的电极，从而得到此电极采集的运动想象脑电信号，其采样频率为步骤（2）求取适当的二次采样频率f_s，保证步骤（3）重构得到的脑电信号的频率范围为0～30Hz；具体是，根据双树复小波多尺度分解得到的第l层小波系数的频率范围，求解合适的f_s和l，即f_s/2^l≈30Hz                (1)其中，30Hz为脑电信号β节律波的最大值；再根据f_s对原有频率进行相应的上采样或下采样，最后得到的采样频率为f_s；具体采样选择原则是若时，则进行上采样，反之进行下采样；步骤（3）对脑电信号进行双树复小波分解与重构；具体是，先将二次采样后的脑电信号进行双树复小波分解，然后选取δ、θ、α和β四种节律波频率范围对应的频段，并将其重构，其中δ对应于0.5Hz～4Hz、θ对应于4Hz～8Hz、α对应于8Hz～14Hz、β对应于14Hz～30Hz；步骤（4）组合各通道的重构信号并进行CSP空间滤波；具体是，将各个适当通道的重构信号组合在一起，然后同时输入到CSP空间滤波器中进行滤波，滤波后的信号经过公式(2)得到分类器所需的特征向量f_p；$f_p=\lg (\mathrm{var}\left(Z_p\right)/\underset{i=1}{\overset{2m}{\Sigma }}\mathrm{var}\left(Z_i\right)),p=1,...,2m---\left(2\right)$其中，var表示求向量的方差，m表示CSP滤波器的对数，lg表示自然对数运算，Z_p表示CSP滤波后的特征向量。