基于中潜伏期听觉诱发电位的听觉注意特征提取、识别系统及方法与流程

文档序号:12074589阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于中潜伏期听觉诱发电位的听觉注意特征提取、识别系统,其特征在于,包括设备控制模块、数据存储器、刺激声发生装置、数据采集装置和数据处理分析模块,所述刺激声发生装置、数据采集装置和数据处理分析模块分别与设备控制模块相连接,所述数据存储装置与设备控制模块、数据采集装置以及数据处理分析模块连接;

所述设备控制,用于控制操作设备以及面板VEMP监视器;

数据存储器,用于存储采集到的以及处理后的数据;

所述刺激声发生装置,用于输出短纯音;

所述数据采集装置,用于采集诱发电位信号,并对采集到的诱发电位信号进行预处理和采样;

所述数据处理分析模块,用于分析和提取诱发电位信号,并向设备控制模块的数据存储器读取采样所得的数据,对采样数据进行分析处理,提取出听觉诱发电位的信息,拟合出被测试者的MLR波形,最后把处理结果送回设备控制模块。

2.根据权利要求1所述基于中潜伏期听觉诱发电位的听觉注意特征提取、识别系统,其特征在于,所述设备控制模块包括ICS char EP200主机、操作设备以及面板VEMP监视器;其中,操作设备和面板VEMP监视器分别与ICS char EP200主机相连接,ICS char EP200主机用于控制调节刺激声发生装置、数据采集装置和数据处理分析模块的工作,并协同各模块之间的数据传输;操作设备用于给使用者提供操作平台;面板VEMP监视器用于显示操作参数、工作流程以及测试结果。

3.根据权利要求1所述基于中潜伏期听觉诱发电位的听觉注意特征提取、识别系统,其特征在于,所述数据采集装置包括诱发电位采集电极、前置放大器、带通滤波器和A/D转换器,所述诱发电位采集电极、前置放大器、带通滤波器和A/D转换器顺序连接,所述诱发电位采集电极采集到连续的诱发电位信号后,由前置放大器将其功率放大,再通过带通滤波器将部分噪声过滤,最后用A/D转换器对该诱发电位信号进行采样,转换成数字信号输入到设备控制模 块的数据存储器。

4.根据权利要求1所述基于中潜伏期听觉诱发电位的听觉注意特征提取、识别系统,其特征在于,所述诱发电位采集电极包括:数据采集电极、左右参考电极以及接地电极,其中数据采集电极位于额头顶部的发际中心位置,左右参考电极分别位于左右耳乳突,接地电极位于眉心。

5.根据权利要求1所述基于中潜伏期听觉诱发电位的听觉注意特征提取、识别系统,其特征在于,所述数据处理分析模块包括:

数据处理分析模块包括数据预处理模块、特征提取模块、以及模式识别模块。

所述数据预处理模块,利用小波分析对采集的数据进行滤波;

所述特征提取模块,用于对MLR波形、采用能量、方差、面积、AR模型系数及波形峰值进行特征提取;

所述模式识别模块,用于对以上提取的特征,使用支持向量机和人工神经网络进行分类。

6.根据权利要求1所述基于中潜伏期听觉诱发电位的听觉注意特征提取、识别系统,其特征在于,所述刺激声发生装置包括两种状态:

状态一:空闲状态,受试者保持放松状态,此时不计算;

状态二:通过意念对刺激声进行计数的状态,其中受试者在计数时不能发出声音、触动嘴唇或者伸缩舌头。

7.一种基于中潜伏期听觉诱发电位的听觉注意特征提取、识别方法,其特征在于,包括下述步骤:

S1、开启ICS CHARTR EP,进行初始设置,将刺激声设置为:短纯音,密集型;

S2、通过四个电极来获取受试着的数据,其中数据采集电极位于额头顶部的发际中心位置,左右参考电极分别位于左右耳乳突,接地电极位于眉心;

S3、空闲和计数两种状态随机出现,并由实验操作者口头告知受试者,完成实验数据的采集,其中空闲和计数两种状态采集相同的组数;

S4、对所采集的数据使用6层小波分解进行滤波,利用第三层到第六层细节分量系数重构原始信号,可实现9.375~150Hz带通滤波的效果,并能去除基线、自发脑电和高频噪声;

S5、采用阈值法,对波形走势明显异常,波峰和波谷总量小于3个,幅值过高的波形予以自动剔除,滤波和去伪迹后,分别对所有受试者的所有同状态数据做平均;

S6、对MLR波形,采用能量、方差、面积、AR模型系数及波形峰值作为特征值,其中AR模型系数采用Burg算法计算得到,阶数则由高阶谱分析工具箱HOSA的定阶函数ARORDER计算获取;

S7、由ARORDER函数计算得到的AR模型阶数为7,组合能量、面积、方差和峰值特征;

S8、采用基于K交叉验证的支持向量机和神经网络的分类算法对特征数据进行处理。

8.根据权利要求7所述基于中潜伏期听觉诱发电位的听觉注意特征提取、识别方法,其特征在于,步骤S6中,MLR波形的峰值由下列公式获取:

记Na,Nb相对于基线的峰值分别为PNa和PNb,则:

PNa=max{x(n)}n∈[n1,n2] (1)

PNb=max{x(n)}n∈[n3,n4] (2)

记Pa相对于基线的峰值为LPa,则:

LPa=min{x(n)}n∈[n5,n6] (3)

记Nb-Pa的峰峰值为FNb-Pa,则:

FNb-Pa=PNb-LPa (4)

其中n1、n3和n5分别代表Na、Nb和Pa潜伏期区间起始点,n2、n4和n6分别代表Na、Nb和Pa潜伏期区间结束点。Na、Pa和Nb的潜伏期分别为16~30ms,30~45ms和40~60ms,实验依照各受试者的波形对潜伏期区间范围进行微调。

9.根据权利要求7所述基于中潜伏期听觉诱发电位的听觉注意特征提取、识别方法,其特征在于,步骤S7中,组合能量、面积、方差和峰值特征之后得 到13维特征,记为:

v1=[a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,e,s,σ,PNa,LPa,PNb] (5)

其中a1~a7为AR模型系数,e为能量,s为面积,σ为方差,PNa、LPa和PNb分别为Na、Pa和Nb的峰值,此外还加入了Nb和Pa的峰值FNb-Pa,最终得到特征向量v2和v3

v2=[a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,e,s,σ,PNa,LPa,FNb-Pa] (6)

v3=[a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,e,s,σ,PNa,PNb,FNb-Pa] (7) 。

10.根据权利要求7所述基于中潜伏期听觉诱发电位的听觉注意特征提取、识别方法,其特征在于,步骤S8中,

支持向量机选择高斯核函数,设定惩罚参数c和高斯核参数g的寻优范围为[2-10,210],以K交叉验证运行100次中,使正确率达到最大值的c和g值为最终采用的值;

由于仅含一个隐层的神经网络就可以任意逼近一个非线性函数,采用2层神经网络,第一层有10个神经元,第二层有2个神经元,第一层的传递函数是逻辑函数,输出层的传递函数是线性函数,同样以K交叉验证运行100次中,使正确率达到最大值的网络为最后采用的网络,最后将基于K交叉验证的两种分类器算法迭代100次的平均识别率作为最终分类正确率。

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