一种鲁棒扫视EOG信号识别方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107348958A(43)申请公布日2017.11.17(21)申请号201710695426.7(22)申请日2017.08.15(71)申请人安徽大学地址230601安徽省合肥市经济技术开发区九龙路111号(72)发明人吕钊张贝贝吴小培周蚌艳张超高湘萍郭晓静卫兵(74)专利代理机构合肥市上嘉专利代理事务所(普通合伙)34125代理人郭华俊(51)Int.Cl.A61B5/0496(2006.01)A61B3/113(2006.01)A61B5/00(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图7页(54)发明名称一种鲁棒扫视EOG信号识别方法及系统(57)摘要本发明公开了一种鲁棒扫视EOG信号识别方法及系统,属于眼电技术领域，方法包括对EOG多通道眼动数据进行采集，获得时域上的眼动数据；对时域上的眼动数据进行预处理得到频域上的眼动数据；在频域上采用复值ICA算法对眼动数据进行盲源分离，得到各源信号在相应频点上的频域独立分量；对各频点独立分量进行补偿，还原独立分量在观测分量中的真实比例，通过约束DOA算法解决排序模糊问题；对补偿后和排序后的各频点的独立分量进行短时傅里叶逆变换处理，恢复为时域的多通道眼动数据；对时域上的多通道眼动数据进行提取功率谱密度特征，并将提取的特征送入支持向量机SVM中进行识别。本发明能准确对EOG信号进行识别。CN107348958ACN107348958A权利要求书1/2页1.一种鲁棒扫视EOG信号识别方法，其特征在于，包括：S1、对多通道EOG数据进行采集，获得时域上的眼动数据；S2、对时域上的眼动数据进行预处理得到频域上的眼动数据；S3、在频域上，采用复值ICA算法对各频点的眼动数据进行盲源分离，得到各独立源信号在相应频点上的频域独立分量；S4、对各频点上的独立分量进行尺度补偿，还原独立分量在观测分量中的真实比例成分；S5、采用约束DOA算法对补偿后的独立分量进行处理，使得每个频点f上的独立源都按照方向角从小到大排列；S6、对尺度补偿后和排序后的各频点的独立分量进行短时傅里叶逆变换处理，得到时域上每个通道独立源完整的时间信号；S7、对时域上的每个通道独立源完整的时间信号提取功率谱密度特征，并将提取的特征送入支持向量机SVM中进行识别，得到EOG信号识别结果。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2，还包括：对所述时域上的眼动数据进行带通滤波及去均值处理，得到处理后的眼动数据；对处理后的眼动数据做短时傅里叶变换，将其从时域变换到频域，获取在某一频率点fk上的频域观测数据。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中的对各频点上的独立分量进行尺度补偿，具体包括：根据复值ICA算法中的各频点的分离矩阵，得到对应频点的混合矩阵，其中分离矩阵和混合矩阵互为逆矩阵；利用混合矩阵的系数各频点的独立分量进行补偿，得到补偿后各频点的独立分量。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中的采用约束DOA算法对补偿后的独立分量进行排序处理，具体包括：a、为每一个独立源初始化一个角度；b、通过Root-Music算法计算每个频点的不同行，可以得到各个源方向的估计，其中分离矩阵的行对应不同的独立源；c、设置各独立源的方向角度与初始化角度的接近性度量为ε(y,θ)，并在迭代过程中，判断各独立源的角度与初始化角度是否相同；d、若相同则执行步骤e，不相同则执行步骤f；e、将ε(yj,θj)设置为0，并设置方向角度矩阵T来计算调节矩阵Q；f、将ε(yj,θj)设置为1，返回所述迭代过程重新计算分离矩阵W。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤e，具体包括：根据每个频点f上的独立源按照角度从小到大的排列顺序，设置方向角度矩阵T；根据方向角度矩阵T计算调节矩阵Q＝TP-1，其中P为置换矩阵；调节矩阵Q＝TP-1，判断置换矩阵P与方向角度矩阵T是否相同若相同，则确定每个频点上独立源按照角度从小到大顺序排列；若不相同，则将调节矩阵Q左乘置换矩阵P，得到新的置换矩阵P`；根据新的置换矩阵P`，计算后使得每个频点f上的独立源都按照方向角从小到大排列。2CN107348958A权利要求书2/2页6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6中短时傅里叶逆变换的具体步骤包括：对尺度补偿后和排序后的各频点的独立分量进行短时傅里叶逆变换处理；对得到的时频矩阵按列进行求逆运算，得到眼动数据在不同时窗位置上的时间信号；按时窗从小到大的顺序对时间信号进行拼接，得到时域上每个通道独立源完整的时间信号。7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述的步骤S7，具体包括：根据扫视EOG信号峭度值大于其他信号源峭度值，计算