1.一种基于原始脑电信号的注意力评估方法,其特征在于,包括以下步骤:采集原始脑电信号;
对采集到的原始脑电信号进行去噪、滤波和伪影去除,并对检测到的坏道进行插值处理,生成初始可处理脑电信号;
对初始可处理脑电信号进行小波变换,得到时域特征和频域特征;结合所述时域特征和频域特征对初始可处理脑电信号进行分析,作离散傅里叶变换,取功率谱密度作为约束后的信号特征;
所述结合时域特征和频域特征对初始可处理脑电信号进行分析,包括如下步骤:对信号进行基于汉明窗的加窗分析,通过以下公式实现:加窗后脑电信号时序序列 :
;
式中 为时域脑电信号的编号, 为序列长度,为脑电信号幅值,加窗分析后得到时‑频信号成分;
采用小波变换对初始可处理脑电信号进行时‑频分析:;
式中 表示小波系数, 为待分析信号,表示小波基函数,表示时间点;小波变换中变量含有位移 和尺度 ,尺度 控制初始可处理脑电信号的波形收缩,位移 控制初始可处理脑电信号的均线平移,相应地,小波基函数选择 小波;
在非平稳过程中计算瞬态响应下的均方值,由于初始可处理脑电信号为非平稳离散信号集,对加窗后的脑电信号序列 ,进行离散傅里叶变换,其中,离散傅里叶变换计算公式如下:;
式中 为复数, 为脑电信号序列, 为时域脑电信号以及频域脑电信号的点数,为时域脑电信号的编号,取值范围为0 ‑1, 为频域脑电信号的编号,取值范围为0~ ~‑1, 为离散傅里叶变换后的结果;
对结果进行平方运算后再除以长度 ,得到约束后的信号特征,所述约束后的信号特征表示为功率谱密度 :;
将约束后的信号特征输入预先训练好的注意力评估分类模型,输出评估指标结果;
获取所述训练好的注意力评估分类模型,包括:
构建神经网络模型,通过调整神经网络模型参数直到达到精度阈值要求,得到注意力评估分类模型;
所述神经网络模型,包括特征输入层、二维卷积块、标准差层、Flatten降维层、Dense全连接层以及Softmax层;特征输入层中包含脑电信号特征组,维度为1*256;二维卷积块包括第一二维卷积块和第二二维卷积块,所述第一二维卷积块含有一个二维卷积层,卷积核长度设置为1*128,第一二维卷积块使用一个时间卷积层,用于学习得到频率滤波器;所述第二二维卷积块中使用一个深度卷积层,用于学习得到特定频率的空间滤波器;
所述神经网络模型使用标准差层提取特征,具体公式如下:;
式中 为输入模型的特征组每个特征的编号,式中 为输入模型的特征组,为总体均值, 为单次训练样本长度;
将所述神经网络模型中的损失函数设为均方误差,选择Adam作为优化器,设置优化器中学习率以及精度阈值;将由功率谱密度PSD构成的测试脑电信号数据集送入所述神经网络模型;训练达到精度阈值后,得到所述注意力评估分类模型;
针对当前脑电信号所产生的注意力进行评估得分:评分量化指标范围为0‑1.0,其中0‑
0.4为分神,0.4‑0.8为较为集中,0.8‑1.0为过度集中。
2.根据权利要求1所述的基于原始脑电信号的注意力评估方法,其特征在于,所述采集原始脑电信号,包括:基于国际10‑20导联标准部署干电极装置,通过干电极装置采集8通道原始脑电信号。
3.根据权利要求2所述的基于原始脑电信号的注意力评估方法,其特征在于,所述基于国际10‑20导联标准部署干电极装置,通过干电极装置采集8通道原始脑电信号,包括:基于国际10‑20导联系统标准,选取左前额叶Fp1、右前额叶Fp2、左中央C3、右中央C4、左顶叶P3、右顶叶P4、左枕叶O1及右枕叶O2作为8通道部署干电极装置,并采用干‑湿电极混合方式采集原始脑电信号;采集原始脑电信号的串口波特率设定9600 bps,采样频率设定250Hz。
4.根据权利要求1所述的基于原始脑电信号的注意力评估方法,其特征在于,所述去噪包括:利用陷波滤波器进行去噪,去除交流电产生的工频干扰噪声;
所述对检测到的坏道进行插值处理,包括:通过视觉检查或设定相关阈值,计算原始脑电信号中相关的电极的通道所产生的异常活动或信号缺失坏值点,采用球面插值法生成新的数据点;
所述滤波,包括:使用了基于贝塞尔传递函数的零相位带通滤波器,用于过滤出0.5Hz‑
40Hz的信号,贝塞尔传递函数 通过以下公式实现:;
式中 为贝塞尔多项式,代表复频率, 为 =0时贝塞尔多项式值如下:;
系数 的表达式为:
;
式中 为贝塞尔滤波器阶数,处理类型为非平稳数字信号的脑电信号采用4阶贝塞尔滤波器来观察信号特征,为贝塞尔多项式次数,为阶乘;
所述伪影去除,包括:基于原始脑电信号的独立成分进行分析,观察独立成分的波形与干电极装置中电极的分布关系,识别出伪影,从原始脑电信号中删除伪影。
5.一种电子终端,其特征在于,包括处理器及存储介质;
所述存储介质用于存储指令;
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1 4任一项所述方法的步~骤。
6.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1 4任一项所述方法的步骤。
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