1.一种基于图论和机器学习的神经症特征提取方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)采集EEG数据,对其进行预处理;
(2)针对步骤(1)预处理后的数据,使用傅里叶变换将时域信号转换成频域信号,以获取感兴趣的频段;
(3)提取基于相位滞后指数(PLI)和加权相位滞后指数(WPLI)的特征矩阵;
(4)根据步骤(3)所得的特征矩阵构建脑功能网络:以62个通道作为网络的节点,分别以步骤(3)所得的两种特征矩阵度量节点间边的连接程度,在稀疏度为15%‑45%,步长为
5%的阈值下分别构建对应的脑网络,脑网络需满足小世界性。
2.根据权利要求1所述一种基于图论和机器学习的神经症特征提取方法,其特征在于:步骤(1)所述预处理包括剔除无用电极、重参考、滤波、剔除坏段、分段和基线校正、降低采样率以及基于独立成分分析的伪迹去除。
3.根据权利要求2所述一种基于图论和机器学习的神经症特征提取方法,其特征在于:所述基于独立成分分析的伪迹去除包括以下步骤:以寻找一个能够使源信号S(k)从观测信号X(k)分离出来的分离矩阵W为目的,以联合熵H(y)作为目标函数,使H(y)最大:H(y)=‑E{lnpy(y)}其中,py(y)是输出量y的概率密度函数,其中,px(x)为输入量x的概率密度函数,ui为无限逼近于真实的源信号,n为源信号个数。
使用梯度下降法对H(y)进行优化,即:其中,T表示转置,x为观测信号,且其中,gi(·),i=1,2,···,n为单调且非线性映射函数;
因此:
其中,η为学习率;
引入了自然梯度法对其进行优化,得到分离矩阵W的迭代公式:其中,I为单位矩阵,W(k)为迭代分离矩阵,最终得到分离矩阵W,进而得到源信号u=Wx,从而对伪迹进行去除。
4.根据权利要求1所述一种基于图论和机器学习的神经症特征提取方法,其特征在于:所述感兴趣的频段包括delta:频率范围为1‑3Hz和theta:频率范围为4‑7Hz。
5.根据权利要求1所述一种基于图论和机器学习的神经症特征提取方法,其特征在于:所述提取基于相位滞后指数特征矩阵包括以下步骤:两个EEG信号xi(t)和xj(t)在t时刻的相位差 满足:其中,n、m均为整数,φi(t)和φj(t)分别为两个时间序列i和j的相位,当相位差接近于一个常数const时,则称i和j是相位同步的,信号x(t)的瞬时相位为:其中, 是x(t)的希尔伯特变换:其中,PV为柯西主值,Π为圆周率,ξ为积分变量;
定义相位滞后指数PLI为:
其中,sgn为符号函数,Nt为时间序列分段个数, 为两个信号的瞬时相位差,PLI值的变化范围介于0到1之间,当PLI为0时,则两个时间序列无相位同步,当PLI为1时,则两个时间序列完美相位同步,且相位同步越强烈,PLI就越接近于1。
6.根据权利要求1所述一种基于图论和机器学习的神经症特征提取方法,其特征在于:所述提取加权相位滞后指数特征矩阵包括:其中,X为两个时间序列的交叉谱,ξ(X)则代表交叉谱的虚部分量,E{·}为数学期望。
7.根据权利要求1所述一种基于图论和机器学习的神经症特征提取方法,其特征在于:所述小世界性由属性值σ来衡量,当σ值大于1时,则说明该网络具有小世界属性,且σ值越大,小世界属性越强,定义:
其中,Crdal和LCCCC分别为实际网络对应的聚类系数和最短路径长度,Crandom和Lrandom分别为随机网络对应的聚类系数和最短路径长度;
聚类系数指网络中与某节点i的相邻节点间彼此又为邻居的可能性,能够衡以下为其计算公式:
其中,ki为与节点i相邻的节点数目,ei为ki个节点间实际存在的连接边的数目,ki(ki‑
1)/2则为其最多可能存在的连接边的数目,Ci表示聚类系数;
最短路径长度能够反映网络内部进行信息传递的效率,定义如下:其中,N为网络中所有节点的个数,lij为节点i与节点j之间的最短路径长度,L则为任意两节点间最短路径长度的平均值。
8.根据权利要求1‑7任一项所述一种基于图论和机器学习的神经症特征提取方法,其特征在于:还包括根据步骤(3)所构建的脑功能网络,分别计算躯体维度和情感维度基于PLI的睁眼状态delta频段下稀疏度为20%时脑功能网络以及基于WPLI的闭眼状态theta频段下稀疏度为20%时脑功能网络的全局效率,基于两个指标所得的全局效率进行融合,即为神经症下躯体维度和情感维度的特征向量。
9.根据权利要求8所述一种基于图论和机器学习的神经症特征提取方法,其特征在于:还包括将62电极所在位置映射到大脑3D模型上的步骤。