站起想象动作脑电的信号采集和特征提取方法 .pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN101352337A

(43)申请公布日2009.01.28

(21)申请号CN200710060162.4

(22)申请日2007.12.25

(71)申请人天津大学

地址300072天津市南开区卫津路92号天津大学

(72)发明人万柏坤周仲兴明东綦宏志程龙龙

(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所

代理人江镇华

(51)Int.CI

A61B5/0476

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

站起想象动作脑电的信号采集和特

征提取方法

(57)摘要

本发明属于生物医学工程及计算机

领域，涉及一种站起想象动作脑电的信号

采集和特征提取方法，该方法主要包括下

列步骤，①站起想象动作脑电信号采集和

预处理；②特征小波包空间获取；③小波

包域独立分量分析；④脑电源信号重构；

⑤特征提取。本发明解决了站起想象动作

中脑电特征的准确提取问题，从而为正确

识别下肢动作模式，有效转换为应用于下

肢康复助行系统的控制命令，实现截瘫患

者的自主站起提供了有力支持。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种站起想象动作脑电的信号采集和特征提取方法，其特征在于，包括下列步骤：

①利用脑电导联电极采集脑电信号；

②对所采集的脑电信号进行滤波消噪和归一化处理；

③针对预处理所得脑电信号的频率范围，以及需要提取的站起想象动作诱发脑电的

频率特性，提取站起想象动作脑电的特征分析空间；

④对各个特征分析小波包子空间下的脑电信号进行独立分量分析，采用基于频带对

数功率谱定义的事件相关去同步化/同步化(ERD/ERS)系数作为主成份筛选的依据，

保留去同步化/同步化(ERD/ERS)系数绝对值大于设定阈值的分量，并将其余分量

置零；

⑤利用各个特征小波包子空间下的脑电信号，依次恢复构造出各导联脑电信号各自

对应的小波包频域空间，而后进行小波包逆变换，重构脑电源信号；

⑥求解重构脑电源信号的功率谱密度图，分析ERD/ERS现象，并进一步筛选出能

够区别于其他想象动作的特征导联及其特征频带；

⑦对所选出的特征导联及其特征频带征通过基于频带对数功率谱定义的ERD/ERS

系数进行量化，作为下一步模式识别，并转换为外部控制命令的输入参数。

2.根据权利要求1所述的站起想象动作脑电的信号采集和特征提取方法，其特征在

于，所述的脑电导联为O1，O2，P3，P4，Pz，P3A，P4A，PzA，P7，P8，T7，

T8，F3，F4，Fz，F3P，F4P，FzP，F7，F8，Fp1，Fp2，C1，C2，C3，C4，C5，

C6，Cz，C1A，C2A，C3A，C4A，C5A，C6A，C1P，C2P，C3P，C4P，C5P，

C6P。

说明书

技术领域

本发明涉及一种脑电信号的采集和特征提取方法，属于生物医学工程及计算机领域。

背景技术

脑-机接口(Brain-ComputerInterface，BCI)是在人脑和计算机或其他电子设备之间

建立一种不依赖于常规大脑输出通路(外周神经和肌肉组织)的直接信息交流和控制

通道，是一种全新的人-机交互系统。最早被应用于脑-机接口系统的脑电信号主要

是自发脑电信号，比如脑电中的alpha(α)波。但是这类脑电信号模式单一，无法真

正做到“意识控制行动”，严重制约了脑-机接口系统的发展。近年来，各国学者对

不同思维意识下脑电信号的研究逐步开展起来，这为脑-机接口的发展带来了新的

曙光。

已有研究表明：人在想象某个肢体动作时，与该动作相关的大脑运动皮层区域会发

生与该动作实施时相似的电生理响应，如诱发电位(evokedpot