[发明专利]一种基于相关函数的多通道脑电信号压缩方法

说明书

本发明属于脑电信号处理技术领域，公开一种基于相关函数的多通道脑电信号压缩方法，包括：计算每个通道的自相关函数和任意两个通道间的互相关函数；利用自相关函数和互相关函数，计算任意两个通道的差分信号和原信号的能量差值；基于能量差值，得到参考/编码通道顺序表；根据参考/编码通道顺序表，为每个通道指定唯一的参考通道，构造差分编码树；基于差分编码树对各通道进行差分运算得到各通道的差分信号；对差分信号中所包含的数据进行霍夫曼编码后得到压缩数据。本发明的多通道脑电信号压缩方法能够提高脑电信号的压缩率，从而降低传输功耗和存储消耗。

技术领域

本发明涉及脑电信号处理技术，尤其涉及一种基于相关函数的多通道脑电信号压缩方法。

背景技术

随着微电子、生物医学、脑机接口等领域的发展，以无线体域网(Wireless BodyArea Network，WBAN)为中心，对目标对象进行远程生理信号监测，包括脑电信号(EEG)、心电信号(ECG)等逐渐成为常态。EEG信号能够反映出大脑的神经电活动，并且不具有伪装性，常常用于癫痫等脑疾病的诊断以及人体的情绪识别和身份识别。在上述领域中，通常需要对EEG信号进行多通道长时间的测量以得到大量的数据，并从中提取相应的有用信息。然而，由于脑电信号的长时间测量和记录会产生大量的数据，导致目前的测量设备需要设计足够容量的存储空间才能对大量数据进行全部存储，而这则会导致随身携带的测量设备的体积较大，降低其携带便利性。因此，需要设计一种对多通道脑电信号进行压缩的方法，实现减少传输的数据量，延长无线设备的使用时间，降低设备的传输带宽。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于相关函数的多通道脑电信号压缩方法，通过去相关差分运算消除临近通道的相关性，以减少脑电信号数据的存储空间。

本发明采用如下技术方案实现：

一种基于相关函数的多通道脑电信号压缩方法，包括：

计算每个通道的自相关函数和任意两个通道间的互相关函数；

利用自相关函数和互相关函数，计算任意两个通道的差分信号和原信号的能量差值；

基于能量差值，得到参考/编码通道顺序表；

根据参考/编码通道顺序表，为每个通道指定唯一的参考通道，构造差分编码树；

基于差分编码树对各通道进行差分运算得到各通道的差分信号；

对差分信号中所包含的数据进行霍夫曼编码后得到压缩数据。

优选地，通道的自相关函数和两个通道间的互相关函数的计算方法如下：

对于通道数为M，每通道样本数为L的多通道脑电信号，先求每个通道中L个样本值的平方和，再对样本数求平均即得到其自相关函数；两个通道对应时刻样本值之积求和，再对样本数求平均得到互相关函数；

设脑电信号通道i的L个样本值为x_i(1)、x_i(2)、...、x_i(L)，通道j的L个样本值为x_j(1)、x_j(2)、...、x_j(L)，则通道i和j自相关函数公式为：

通道i和j之间的互相关函数公式为：

优选地，任意两个通道的差分信号和原信号的能量差值计算步骤包括：

设编码通道j的参考通道为p(j)，则编码通道j和参考通道p(j)各自的自相关函数乘以通道信号的样本数求得编码通道j和参考通道p(j)原信号的能量；