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专利号: 2022109526089
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Hjorth参数宽度学习系统模型的脑电数据解码方法,其特征在于,其包括以下步骤:步骤1:获取脑电数据集,利用线脉冲响应带通滤波对脑电数据集进行预处理;

利用线脉冲响应带通滤波器对原始脑电数据集进行带通滤波,得到滤波后的脑电数据集;将滤波后的脑电数据集进行分段,划分为脑电数据训练集和脑电数据测试集;

步骤2:计算预处理后脑电数据集的Hjorth参数,构建脑电数据集特征矩阵;

所述脑电数据集的Hjorth参数包括活动性特征f1、移动性特征f2和复杂性特征f3;根据脑电数据训练集确定Hjorth参数,组建特征矩阵F如下式所示:式中:F表示Hjorth参数的特征矩阵;f11…f61分别表示第1个…第6个通道的活动性特征;f12…f62分别表示第1个…第6个通道的移动性特征;f13…f63分别表示第1个…第6个通道的复杂性特征;

步骤3:根据Hjorth参数的特征矩阵,建立宽度学习系统模型;

步骤31:获取步骤2确定的Hjorth参数的特征矩阵,利用输入数据映射的特征作为特征节点,对于n个特征映射节点,每个特征映射生成k个节点,特征节点的特征映射表示为:Zi=Φ(FWei+βei),i=1,...,n;

式中:Zi表示第i个特征节点的特征映射,i=1,…,n;Wei和βei分别表示第i个特征节点生成的第一和第二权重;Φ表示特征节点的特征映射传递函数;n表示特征映射节点个数;

n

对原始脑电数据的n个特征映射得到一组特征节点的特征映射向量Z,如下所示:n

Z=[Z1,...,Zn];

n

式中:Z表示特征节点的特征映射向量;

步骤32:获取增强节点的特征映射,利用特征节点生成的权重通过进一步特征映射得到第j组增强节点的特征映射Hj,如下所示:n

Hj=ξ(ZWhj),j=1,...,m;

式中:Hj表示第j个增强节点的特征映射,j=1,…,m;Whj表示第j个特征节点经过特征映射生成的权重,j=1,…,m;ξ表示对增强节点的特征映射传递函数;m表示增强节点个数;

m

对前m组增强节点的特征进行映射,获得增强节点的特征映射向量H,如下所示:m

H=[H1,...,Hm];

m

式中:H表示增强节点的特征映射向量;

n m

步骤33:将特征节点的特征映射向量Z 与增强节点的特征映射向量H拼接在一起作为宽度学习系统模型的输入层,如下所示;

n m

A=[Z|H];

式中:A表示宽度学习系统模型的输入层;

步骤34:获取宽度学习系统模型在脑电数据解码任务上的权重矩阵,通过模型的输出n m向量Y和输入层[Z|H]之间权重模型矩阵 构建输出表达式如下所示:式中:Y表示宽度学习系统模型的输出向量; 表示宽度学习系统的权重模型矩阵;

权重模型矩阵 的计算结果如下所示:

n m + n m

式中:[Z|H ]表示输入层[Z |H]的伪逆;λ表示权重模型矩阵的岭参数;I表示权重模T型矩阵的单位矩阵;A表示宽度学习系统模型的输入层的转置;

步骤4:根据宽度学习系统模型,对脑电数据进行解码;

提取步骤1中脑电数据测试集的Hjorth参数特征,并利用步骤3建立的宽度学习系统模型,完成对脑电数据的解码。

2.根据权利要求1所述的基于Hjorth参数宽度学习系统模型的脑电数据解码方法,其特征在于,所述步骤1中的对原始脑电数据集进行2~40Hz的带通滤波。

3.根据权利要求1所述的基于Hjorth参数宽度学习系统模型的脑电数据解码方法,其特征在于,所述步骤2中的活动性特征f1的获取方法如下所示:f1=Activity(S(t))=var(S(t));

式中:f1=Activity(S(t))表示Hjorth参数的活动性特征;S(t)表示脑电数据集;var(S(t))表示脑电数据集的方差;t表示脑电数据采集时间。

4.根据权利要求1所述的基于Hjorth参数宽度学习系统模型的脑电数据解码方法,其特征在于,所述步骤2中的移动性特征f2的获取方法如下所示:式中:f2=Mobility(S(t))表示Hjorth参数的移动性特征;dS(t)/dt表示脑电数据集对时间的导数。

5.根据权利要求1所述的基于Hjorth参数宽度学习系统模型的脑电数据解码方法,其特征在于,所述步骤2中的复杂性特征f3的获取方法如下所示;

式中:f3=Compllexity(S(t))表示Hjorth参数的复杂性特征。

6.根据权利要求1所述的基于Hjorth参数宽度学习系统模型的脑电数据解码方法,其特征在于,所述步骤33中的宽度学习系统模型的输入层,具体为:n

输入脑电特征集根据设定的权重和偏差值进行映射,得到一组特征节点Z,在生成增强n m n节点时,同样将Z 根据设定的权重和偏差值进行映射,得到增强节点H ,将特征节点Z与增m n m强节点H拼接在一起作为宽度学习系统模型的输入层[Z|H]。