[发明专利]一种基于matlab的脑电信号处理装置

权利要求书

1.基于matlab的脑电信号处理装置，其特征在于，包括数据采集器、去噪单元、非线性单元和时频域单元，数据采集器的输出连接去噪单元的输入，去噪单元的输出分别连接非线性单元和时频域单元的输入，其中，

所述数据采集器包括采集脑电信号的三个电极：Fp1、Fpz、Fp2和作为回路的耳廓电极；

所述去噪单元采用小波三层分解，包括将数据采集器采集到的信号进行小波变换，得到小波系数；在小波变换域上，通过信号和噪声的不同特点来对信号进行去噪；将去噪后的信号进行重建；

所述非线性单元包括计算关联维数、Co复杂度和Renyi熵；

所述时频域单元为通过IIR四阶滤波器对得到的信号进行分段处理。

2.根据权利要求1所述的基于matlab的脑电信号处理装置，其特征在于，所述数据采集器的采样频率为250Hz。

3.根据权利要求1所述的基于matlab的脑电信号处理装置，其特征在于，所述去噪单元中包括使用wden函数对信号进行自动降噪，采用thselect命令进行阈值处理，通过ddencomp命令对信号噪声的强度求阈值。

4.根据权利要求1所述的基于matlab的脑电信号处理装置，其特征在于，所述关联维数是动力学复杂性的一个几何度量，用于相空间的近四位数，反映脑电信号的动态特征和脑电序列本身的相关程度，通过以下计算得到：脑电数据序列用n个数据点的{xi，i＝1，……N}，取等间隔量τ，使用m维欧式空间得到其元素维：

X(i)＝{x(i),x(i+τ),…,x[i+(m-1)τ]},i＝1,2,…N-(m-1)τ

相关的积分函数

r是每个参考点x(i)周围的径向距离，M是相空间中数据点的个数，X(i)-X(j)是欧几里得形式，θ(x)表示阶跃函数；

关联维数CD的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的基于matlab的脑电信号处理装置，其特征在于，所述Co复杂度反映不规则程度，为序列随机性的一种表示，将复杂序列分解为规则活动和随机活动，在数值上等于随机活动序列与时间轴之间的面积比，以及整个复杂活动序列与时间轴之间的面积比，通过以下计算得到：

设EEG信号的时间序列为x(n){x(0),x(1),……，x(N-1)},n＝0,1,2,……，N-1，n个样本点；

先将x(n)做快速傅里叶变换FFT：

求X(k)的均方值G_N，

将小于或等于X(k)的替换为0，得到一个新的频谱级数Y(k)：

然后通过Y(k)的逆FFT得到Y(n)，Co复杂度定义为：

其中，y(n)定义为脑电规则活动部分，x(n)-y(n)定义为脑电序列随机部分。

6.根据权利要求1所述的基于matlab的脑电信号处理装置，其特征在于，所述Renyi熵包括信号的振幅信息和频率信息，Renyi熵用来分析非平稳过程或非高斯过程的时间序列，通过以下计算得到：

α表示为α阶广义熵，pi是每个子区间的概率。

7.根据权利要求1所述的基于matlab的脑电信号处理装置，其特征在于，所述时频域单元中的IIR四阶滤波器的采样频率与采集数据时的频率保持一致，采样点数设为30000。

8.根据权利要求7所述的基于matlab的脑电信号处理装置，其特征在于，所述时频域单元中把IIR四阶滤波器的通带设置为0.5～4Hz，得到Delta波段时域图谱和频域图谱。

9.根据权利要求7所述的基于matlab的脑电信号处理装置，其特征在于，所述时频域单元中把IIR四阶滤波器的通带设置为4～8Hz，得到Theta波段时域图谱和频域图谱。

10.根据权利要求7所述的基于matlab的脑电信号处理装置，其特征在于，所述时频域单元中把IIR四阶滤波器的通带设置为8～14Hz，得到Alpha波段时域图谱和频域图谱。