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专利号: 2021113660298
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于共空间模式模糊小波包的脑电信号疲劳特征提取方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、构建最大能量信息提取方法FEMI,充分提取最大能量信息,减少冗杂信息;

S2、利用FEMI提取WPT分解的脑电数据集,获取FWPT特征集;

S3、将CSP输出选择系数M,由1变到5,选取多尺度特征信息集;

S4、对获取的5个CSP特征集优选,充分运用疲劳信息量;

S5、多特征融合,获取CSPFWPT特征。

2.根据权利要求1所述的基于共空间模式模糊小波包的脑电信号疲劳特征提取方法,其特征在于,所述步骤S1中构建最大能量信息提取方法FEMI的具体步骤为:使用模糊熵寻找信息,I(E,L)=H(E)+H(L)‑H(E,L)=H(E)‑H(E|L),归一化互信息,Fi=I(E(i),label)/H(E(i)),获取最大模糊度的互信息,label可取0或1,其中label=0,表征清醒,label=1,表征疲劳发生。

3.根据权利要求1所述的基于共空间模式模糊小波包的脑电信号疲劳特征提取方法,其特征在于,所述步骤S2中利用FEMI提取WPT分解的脑电数据集,获取FWPT特征集的具体步骤为:利用小波包脑电信号进行分解,获得小波包树各节点的能量EWPT,求取EWPT的互信息值IWPT,归一化后得WPT的FWPT特征集。

4.根据权利要求1所述的基于共空间模式模糊小波包的脑电信号疲劳特征提取方法,其特征在于,所述步骤S3中将CSP输出选择系数M,由1变到5,选取多尺度特征信息。

5.根据权利要求4所述的基于共空间模式模糊小波包的脑电信号疲劳特征提取方法,其特征在于,所述选取多尺度特征信息具体步骤为:计算投影矩阵WM×M,通过WM×M对原始脑电信号进行映射,取M=1,得Z1×1=W1×1E1×1特征矩阵,有2个CSP特征值;取M=2,得Z2×2=W2×2E2×2特征矩阵,有4个CSP特征值;取M=3,得Z3×3=W3×3E3×3特征矩阵,有6个CSP特征值;

取M=4,得Z4×4=W4×4E4×4特征矩阵,有8个CSP特征值;取M=5,得Z5×5=W5×5E5×5特征矩阵,有

10个CSP特征值。最后形成5个CSP特征信息集。

6.根据权利要求1所述的基于共空间模式模糊小波包的脑电信号疲劳特征提取方法,其特征在于,所述步骤S4中对获取的5个CSP特征集优选的具体步骤为:使用SVM对5个信息集进行疲劳测试,求取30通道平均疲劳识别准确率,获得M=5时,最佳识别率的Z5×5特征集。

7.根据权利要求1所述的基于共空间模式模糊小波包的脑电信号疲劳特征提取方法,其特征在于,所述步骤S5多特征融合获取CSPFWPT特征的第一步为:将步骤S3中所得600*21的FWPT2维特征信息,在matlab中经过reshape函数3维变换,得到30个通道的600*21*30的FWPT1特征集,选取M=5,将FWPT3进行CSP变换,获取CSPFWPT1,其中包含10个特征数。

8.根据权利要求1所述的基于共空间模式模糊小波包的脑电信号疲劳特征提取方法,其特征在于,所述步骤S5多特征融合获取CSPFWPT特征的第二步为:原脑电信号提取M=5的特征集Z5×5,再与步骤S3中所得FWPT进行多特征矩阵融合,得CSPFWPT2,其中包含31个特征数。

9.根据权利要求1所述的基于共空间模式模糊小波包的脑电信号疲劳特征提取方法,其特征在于,所述步骤S5多特征融合获取CSPFWPT特征的第三步为:对CSPFWPT1和CSPFWPT2分别进行SVM疲劳检测。

10.根据权利要求9所述的基于共空间模式模糊小波包的脑电信号疲劳特征提取方法,其特征在于,所述疲劳检测可获取最高疲劳检测准确率的特征集,即为CSPFWPT特征集。