单通道脑电信号补缺方法、装置、电子设备及存储介质

本申请涉及信号处理，具体涉及一种单通道脑电信号补缺方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、脑机接口(brain-machine interface,bmi)旨在建立生物神经系统与外界机器之间的直接通信途径。不同类型的神经信号已经被证明在不同的bmi应用。脑电图(eeg)是bmi场景中最常用的电生理信号之一，bmi场景包括例如注意力评价、运动想象、睡眠分期和癫痫检测等场景。然而，脑电图记录过程容易因无线传输丢包、被测对象的意外移动或电极接触不良而损坏，导致信号不完整。数据包丢失、电极脱落等原因，很容易导致脑电信号(eeg)缺失。相关技术中提出了张量补缺方法(tensor completion methods,tcm)，将记录的脑电信号通过多通道张量进行脑电信号补缺，对脑电信号的补缺效果不佳，补缺后的脑电信号准确度不高。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种单通道脑电信号补缺方法、装置、电子设备及存储介质，以解决相关技术中存在的将记录的脑电信号通过多通道张量进行脑电信号补缺，对脑电信号的补缺效果不佳，补缺后的脑电信号准确度不高的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

2、根据本申请实施例的一个方面，提供一种单通道脑电信号补缺方法，包括：

3、获取原始脑电信号；

4、对原始脑电信号的缺失点进行填补，得到缺失点填补后的脑电信号；

5、将所述缺失点填补后的脑电信号输入到级联transformer模型中进行处理，得到单通道脑电信号补缺结果。

6、在本申请的一些实施例中，所述对原始脑电信号的缺失点进行填补，得到缺失点填补后的脑电信号，包括：

7、基于距离相关损失函数，通过序列到序列模型学习生成对应于缺失点的填补点；

8、利用所述填补点填补对应的缺失点，得到所述缺失点填补后的脑电信号。

9、在本申请的一些实施例中，所述填补点包括零填补点、随机填补点或eeg填补点。

10、在本申请的一些实施例中，所述级联transformer模型包括依次连接的两级transformer模型；

11、所述transformer模型包括依次连接的第一线性层、编码器组合、依次连接的解码器组合、第二线性层和tanh层；

12、所述编码器组合包括依次连接的第一数目个编码器；

13、所述解码器组合包括依次连接的第一数目个解码器；

14、所述第一数目个解码器均与所述编码器组合中的最后一个编码器相连接。

15、在本申请的一些实施例中，所述编码器包括依次连接的多头自注意力模块、第一归一化模块、前馈模块和第二归一化模块；

16、所述多头自注意力模块包括查询向量、键向量和值向量的函数；

17、所述查询向量、键向量和值向量分别为所述多头自注意力模块的输入张量与第一训练权重、第二训练权重和第三训练权重的乘积。

18、在本申请的一些实施例中，所述解码器包括依次连接的第一个多头自注意力模块、第一归一化模块、第二个多头自注意力模块、第二归一化模块、前馈模块和第三归一化模块；

19、所述多头自注意力模块包括查询向量、键向量和值向量的函数；

20、所述查询向量、键向量和值向量分别为所述多头自注意力模块的输入张量与第四训练权重、第五训练权重和第六训练权重的乘积。

21、在本申请的一些实施例中，所述编码器和/或所述解码器中分别插入有多个short-cut。

22、在本申请的一些实施例中，所述两级transformer模型中设置有相同的损失函数。

23、根据本申请实施例的另一个方面，提供一种单通道脑电信号补缺装置，包括：

24、获取模块，用于获取原始脑电信号；

25、填补模块，用于对原始脑电信号的缺失点进行填补，得到缺失点填补后的脑电信号；

26、处理模块，用于将所述缺失点填补后的脑电信号输入到级联transformer模型中进行处理，得到单通道脑电信号补缺结果。

27、根据本申请实施例的另一个方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现上述任一项的单通道脑电信号补缺方法。

28、根据本申请实施例的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以实现上述任一项的单通道脑电信号补缺方法。

29、本申请实施例的其中一个方面提供的技术方案可以包括以下有益效果：

30、本申请实施例提供的单通道脑电信号补缺方法，获取原始脑电信号，对原始脑电信号的缺失点进行填补，得到缺失点填补后的脑电信号，将所述缺失点填补后的脑电信号输入到级联transformer模型中进行处理，得到单通道脑电信号补缺结果，对脑电信号的补缺效果较好，补缺后的脑电信号准确度高，并且补缺结果的归一化均方根误差较低，克服了相关技术中通过多通道张量进行脑电信号补缺，对脑电信号的补缺效果不佳，补缺后的脑电信号准确度不高的缺陷。

31、本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请实施例了解。

技术特征：

1.一种单通道脑电信号补缺方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对原始脑电信号的缺失点进行填补，得到缺失点填补后的脑电信号，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述填补点包括零填补点、随机填补点或eeg填补点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述级联transformer模型包括依次连接的两级transformer模型；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述编码器和/或所述解码器中分别插入有多个short-cut。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述两级transformer模型中设置有相同的损失函数。

9.一种单通道脑电信号补缺装置，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-8中任一所述的单通道脑电信号补缺方法。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以实现如权利要求1-8中任一所述的单通道脑电信号补缺方法。

技术总结
本申请公开了一种单通道脑电信号补缺方法、装置、电子设备及存储介质。该单通道脑电信号补缺方法包括：获取原始脑电信号；对原始脑电信号的缺失点进行填补，得到缺失点填补后的脑电信号；将所述缺失点填补后的脑电信号输入到级联Transformer模型中进行处理，得到单通道脑电信号补缺结果。本申请实施例提供的单通道脑电信号补缺方法，对脑电信号的补缺效果较好，补缺后的脑电信号准确度高，并且补缺结果的归一化均方根误差较低，克服了相关技术中通过多通道张量进行脑电信号补缺，对脑电信号的补缺效果不佳，补缺后的脑电信号准确度不高的缺陷。

技术研发人员：张沕琳,张超,仲雄
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13