首页 > 专利 > 杭州电子科技大学 > 一种基于脑电相位同步的疲劳检测方法专利详情

一种基于脑电相位同步的疲劳检测方法   0    0

有效专利 查看PDF
专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2014-07-29
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2014-11-12
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2016-02-10
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2034-07-29
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201410367212.3 申请日 2014-07-29
公开/公告号 CN104095630B 公开/公告日 2016-02-10
授权日 2016-02-10 预估到期日 2034-07-29
申请年 2014年 公开/公告年 2016年
缴费截止日
分类号 A61B5/0476A61B5/16 主分类号 A61B5/0476
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 0
权利要求数量 1 非专利引证数量 2
引用专利数量 5 被引证专利数量 0
非专利引证 1、李宁等.睡眠剥夺对脑电活动相位相干性的影响研究.《生物物理学报》.2008,第24卷(第4期),303-307.; 2、周展鹏等.基于心电和脑电的驾驶疲劳检测研究.《杭州电子科技大学学报》.2014,第34卷(第3期),25-28.;
引用专利 CN2891967Y、CN102119857A、WO2014/018661A1、US2014/0052015A1、CN103750844A 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 孔万增、徐思佳、沈伟强、周凌霄、徐飞鹏、周展鹏 第一发明人 孔万增
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编
申请人数量 1 发明人数量 6
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
杜军
摘要
本发明涉及一种基于脑电相位同步的疲劳检测方法。本发明首先从Neuroscan 64导系统采集的数据中选取58通道脑电数据用于相位同步分析。其次将步骤1采集到的脑电数据通过CAR滤波器,通过计算所记录的N个电极的信号平均值来重新评定每个时刻每个电极的电位。再次对步骤2中得到的脑电数据根据脑区内和脑区间进行平均相位相干性计算。最后选定特定频段的脑区内的相位同步脑区间的相位同步值来判断是否出现疲劳状态。本发明运用特定频段的脑区计算脑区间和脑区内的相位同步值,计算相位同步值的显著性大小区分清醒和疲劳状态,有助于提高疲劳检测的准确性。
  • 摘要附图
    一种基于脑电相位同步的疲劳检测方法
  • 说明书附图:图2
    一种基于脑电相位同步的疲劳检测方法
  • 说明书附图:图1
    一种基于脑电相位同步的疲劳检测方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2016-02-10 授权
2 2014-11-12 实质审查的生效 IPC(主分类): A61B 5/0476 专利申请号: 201410367212.3 申请日: 2014.07.29
3 2014-10-15 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种基于脑电相位同步的疲劳检测方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
步骤1、从Neuroscan 64导系统采集的数据中选取58通道脑电数据用于相位同步分析;
步骤2、将步骤1采集到的脑电数据通过CAR滤波器,通过计算所记录的N个电极的信号平均值来重新评定每个时刻每个电极的电位;
步骤3、对步骤2中得到的脑电数据根据脑区内和脑区间进行平均相位相干性计算,具体是:
平均相位相干性λ(x,y)定义如下:
其中△t为采样周期,N为样本点数,x、y分别表示两个信号通道, 表示x通道k△t的瞬间相位, 表示y通道k△t的瞬间相位;
计算脑区内的相位同步:
其中chi,chj∈R1,|R1|是脑区R1内电极的数量;
计算脑间内的相位同步:
其中chi∈R1,chk∈R2,|R2|是脑区R2内电极的数量;
步骤4、计算delta频段的后脑脑区内的相位同步和前脑-后脑脑区间的相位同步、alpha频段的脑区内的相位同步和前脑-后脑脑区间的相位同步,得到四个相位同步值;当四个相位同步值中的至少一个值T检验显著性相对于清醒时T检验显著性增大,则认为出现疲劳状态。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于脑电变化分析技术领域中脑电疲劳检测研究领域,具体涉及一种基于脑电相位同步通过计算脑电的平均相位相干性从而得到区分清醒和疲劳状态的方法。

背景技术

[0002] 疲劳状态在脑电信号上的体现表现在脑电信号会随着人体的精神负荷的变化而变化。快波在大脑兴奋时出现,慢波是在大脑抑制或深度疲劳时表现出来。
[0003] 目前疲劳的检测方法研究仍处于探索阶段,比较好的方法是通过生物信号的检测。研究表明脑电的某些频谱指标能够表明疲劳状态。五种类型的熵,包括香农熵被作为检测疲劳的一个指标。
[0004] 人们发现大脑信息整合和处理的主要潜在机制是由各神经网络的同步性振荡引起的。神经电信号同步在大范围神经整合中起着重要的作用,近年来已经引起了越来越多的关注。脑电同步被认为是脑功能区域整合的表现。多种技术已被应用于寻找不同脑单元之间的同步,如相关性,相位同步,似然同步。在这些方法中,相位同步能够检测出信号间的弱相互作用,仅仅考虑瞬间相位的关系而忽略信号的振幅关系。

发明内容

[0005] 本发明针对现有技术的不足,提出了一种基于脑电相位同步通过计算脑电的平均相位相干性从而得到区分清醒和疲劳状态的方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是:
[0007] 步骤1、从Neuroscan 64导系统采集的数据中选取58通道脑电数据用于相位同步分析。
[0008] 步骤2、将步骤1采集到的脑电数据通过CAR滤波器,通过计算所记录的N个电极的信号平均值来重新评定每个时刻每个电极的电位。
[0009] 步骤3、对步骤2中得到的脑电数据根据脑区内和脑区间进行平均相位相干性计算,具体是:
[0010] 平均相位相干性λ(x,y)定义如下:
[0011]
[0012] 其中为Δt采样周期,N为样本点数,x、y分别表示两个信号通道, 表示x通道kΔt的瞬间相位, 表示y通道kΔt的瞬间相位。
[0013] 计算脑区内的相位同步:
[0014]
[0015] 其中chi,chj∈R1,|R1|是脑区R1内电极的数量。
[0016] 计算脑间内的相位同步:
[0017]
[0018] 其中chi∈R1,chk∈R2,|R2|是脑区R2内电极的数量。
[0019] 步骤4、计算delta频段的后脑脑区内的相位同步和前脑-后脑脑区间的相位同步、alpha频段的脑区内的相位同步和前脑-后脑脑区间的相位同步,得到四个相位同步值;当四个相位同步值中的至少一个值T检验显著性相对于清醒时T检验显著性增大,则认为出现疲劳状态。
[0020] 本发明的有益效果是:本发明提供了一种基于脑电相位同步的疲劳检测方法。该方法运用特定频段的脑区计算脑区间和脑区内的相位同步值,计算相位同步值的显著性大小区分清醒和疲劳状态,有助于提高疲劳检测的准确性。

实施方案

[0023] 下面结合附图,对本发明一种基于脑电相位同步的疲劳检测的方法做详细描述。
[0024] 如图1所示,一种基于脑电相位同步的疲劳检测的方法,包括以下步骤:
[0025] 步骤1、从Neuroscan 64导系统采集的数据中选取58通道脑电数据用于相位同步分析。
[0026] 步骤2、将步骤1采集到的脑电数据通过CAR滤波器,通过计算所记录的N个电极的信号平均值来重新评定每个时刻每个电极的电位。
[0027] CAR滤波的公式为:
[0028]
[0029] 其中x'j(t)为CAR滤波之后某一电极的电位,xj(t)为该电极滤波前的电位,N为电极数量。
[0030] 步骤3、对步骤2中得到的脑电数据根据脑区内和脑区间进行平均相位相干性计算,具体是:
[0031] 给定一段连续的时间信号,其中Hilbert变换定义为:
[0032]
[0033] 其中P.V.表示柯西主值。
[0034] 定义x(t)的解析信号为:
[0035]
[0036] 其中 和 分别是信号的瞬间振幅和瞬间相位。
[0037] 同理,对于y(t)信号,得到解析信号为:
[0038]
[0039] 如果x(t)和y(t)解析信号的相位差满足:
[0040]
[0041] 且n、m都是整数,则称信号x(t)和y(t)是n:m相位同步的。
[0042] 平均相位相干性λ(x,y)定义如下:
[0043]
[0044] 其中为Δt采样周期,N为样本点数,x、y分别表示两个信号通道, 表示x通道kΔt的瞬间相位, 表示y通道kΔt的瞬间相位。
[0045] 当λ=0时,表明信号x(t)和y(t)相位完全不同步,而λ=1则表示相位完全同步。
[0046] 两种相位同步模式:
[0047] 模式1是脑区内相位同步。计算选定脑区内所有电极对的平均相位相干值并平均。
[0048] 计算脑区内的相位同步:
[0049]
[0050] 其中chi,chj∈R1,|R1|是脑区R1内电极的数量。
[0051] 模式2是脑区间相位同步,对于脑区R1和R2,计算脑区R1的所有电极与R2的所有电极之间的平均相位相干值并平均。
[0052] 计算脑间内的相位同步:
[0053]
[0054] 其中chi∈R1,chk∈R2,|R2|是脑区R2内电极的数量。
[0055] 步骤4、
[0056] 选择四对电极对(P3-F4,F3-P4,P3-P4,Pz-Fz)进行传统的统计分析。为了得到一个更稳定的结果,定义了一下电极群组:
[0057]
[0058] 通过群组和电极对在清醒阶段和疲劳阶段的T检验结果得到
[0059]
[0060] 对于频段delta所在的群组和电极对都有显著性的差异,特别是分别对后脑,前脑-后脑,左额叶-右额叶,中额叶-中顶叶的组B,组C,F3-F4和Pz-Fz。alpha频段类似与delta,除了组D和P3-F4不显著。组B基本上在所有的频段(除了theta)都显著。
[0061] 计算delta频段的后脑脑区内的相位同步和前脑-后脑脑区间的相位同步、alpha频段的脑区内的相位同步和前脑-后脑脑区间的相位同步,得到四个相位同步值;当四个相位同步值中的至少一个值T检验显著性相对于清醒时T检验显著性增大,则认为出现疲劳状态。
[0062] 此外delta频段在单个电极对(如Pz-Fz)的相位同步在清醒和疲劳之间变化显著,这有助于未来便携式检测设备的开发。

附图说明

[0021] 图1为本发明具体实施方法流程图;
[0022] 图2为本发明具体实施方法58电极设置图。
版权所有:盲专网 ©2023 zlpt.xyz  蜀ICP备2023003576号