一种少数通道的脑电信号中肌电伪迹的消除方法.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CN106805945A(43)申请公布日2017.06.09(21)申请号201710054115.2(22)申请日2017.01.22(71)申请人合肥工业大学地址230009安徽省合肥市包河区屯溪路193号(72)发明人陈勋徐雪远陈强成娟刘羽(74)专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有限责任公司34101代理人陆丽莉何梅生(51)Int.Cl.A61B5/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种少数通道的脑电信号中肌电伪迹的消除方法(57)摘要本发明公开了一种少数通道的脑电信号中肌电伪迹的消除方法，包括：1、首先用多元经验模态分解对少数通道脑电信号同时进行分解，得到少数通道的本征模态分量矩阵；2、对少数通道的本征模态分量矩阵用独立变量分析进行盲信号分离；3、用自相关系数判定含肌电伪迹的分量，置零肌电伪迹分量，通过独立变量分析逆变换得到不含肌电伪迹的分量矩阵；4、根据原本征模态分量矩阵的排列顺序，将对应通道的本征模态分量依次相加，最终得到干净的脑电信号。本发明能完全去除肌电伪迹对脑电信号的影响，从而提高脑电信号分析的准确性。CN106805945ACN106805945A权利要求书1/1页1.一种少数通道的脑电信号中肌电伪迹的消除方法，其特征是按如下步骤进行：步骤一：由脑电测量设备采集并记录t时刻N通道的脑电信号，记为：X(t)＝[x1(t),x2T(t),…,xn(t),…xN(t)]，xn(t)为t时刻第n通道的脑电信号，T为矩阵的转置；1≤n≤N，N≥3；添加m个通道的高斯白噪声后构成N+m通道的输入信号，记为：wm(t)为t时刻的第m个通道的高斯白噪声；1≤m＜N；步骤二：应用多元经验模态分解法将所述N+m通道的输入信号分解为(N+m)P个本征模态分量，其中，N通道的脑电信号通道X(t)中的第n通道的脑电信号xn(t)所对应的P个本T征模态分量记为：In(t)＝[i1(n)(t),i2(n)(t),…,ip(n)(t),…,iP(n)(t)]；ip(n)(t)为t时刻第n通道的脑电信号xn(t)所对应的第p个本征模态分量；1≤p≤P；只提取脑电信号对应的本征模态分量，从而获得t时刻N通道的脑电信号X(t)的本征模态分量矩阵，记为：I(t)＝[I1(t)；I2(t)；…In(t)；…；IN(t)]；步骤三：用独立变量分析法对所述本征模态分量矩阵I(t)进行盲源信号的分离，得到T混合矩阵A、逆混合矩阵W和源信号矩阵Y(t)＝[y1(t),y2(t),…yb(t),…,yNP(t)]；yb(t)表示第b个源信号，并有：I(t)＝AY(t)或Y(t)＝WI(t)；1≤b≤NP；步骤四：求取所述源信号矩阵Y(t)中的第b个源信号yb(t)的自相关系数值rb，当所述自相关系数rb低于所设定的阈值e时，则所述第b个源信号yb(t)为含有肌电伪迹的源信号；将被判定为肌电伪迹的源信号均置为零，从而得到不含有肌电伪迹的源信号矩阵e∈(0,1)；步骤五：利用式(1)得到不含有肌电伪迹的本征模态分量矩阵步骤六：将所述不含有肌电伪迹的本征模态分量矩阵中按照行的顺序，依次取出P个本征模态分量为一个矩阵，其中，第n通道的脑电信号xn(t)所对应的P个不含有肌电伪迹的本征模态分量第记为表示第n通道的脑电信号xn(t)的去除肌电伪迹后的第p个本征模态分量，从而得到去除肌电伪迹后的N通道的本征模态分量矩阵，记为步骤七：利用式(2)得到去除肌电伪迹后的第n通道的干净脑电信号从而获得去除肌电伪迹后的N通道的脑电信号2CN106805945A说明书1/6页一种少数通道的脑电信号中肌电伪迹的消除方法技术领域[0001]本发明属于脑电信号处理技术领域，具体涉及一种基于多元经验模态分解和独立向量分析，从少数通道脑电信号中自动识别肌电伪迹并消除的新方法，主要应用于人脑相关疾病和人脑功能的研究。背景技术[0002]脑电图作为一种记录脑神经细胞的电生理活动的设备，由于脑电信号具有高时域分辨率、便携和无创性等特点，已被广泛应用于临床疾病诊断、大脑特诊和睡眠模式等方面的研究。然而脑电信号作为微弱的电生理信号，经常受到如心电、眼电和肌电等多种伪迹的干扰，影响后续对脑电分析的准确性。另外，由于肌电信号具有幅值大、频域分布广和复杂的地域分布等特点，导致肌电伪迹是众多干扰源中最难消除的干扰伪迹。[0003]在过去数十年中，研究人员已经提出多种方法用于去除脑电信号中的肌电伪迹。最早临床人员普遍采用低通滤波器来去除肌电干扰。然而，若肌电干扰与感兴趣的脑电信号的频谱重叠，频率滤波器不仅会抑制肌电干扰，而且可能会滤掉有价值的脑电信号。[0004]后来，盲源分离算法独立成分分析(IC