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专利号: 2018115908328
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于EMD与WPD特征融合的癫痫发作前期预测方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1、EEG信号的类别划分及样本切割,并对每个样本进行经验模态分解,再对分解得到的第一个本征模函数进行分析,从中提取基于FIMF的特征,包含能量、能量比和方差。

步骤2、对步骤1中得到的第一个本征模函数进行四层小波包分解,得到最后一层16个结点的小波包系数,从中提取基于FIMF-WPD的偏态和能量与特征。

步骤3、融合基于FIMF与FIMF-WPD的特征,并采用随机森林算法对融合后的特征训练分类器,构建癫痫发作前期的预测模型。

2.根据权利要求1所述的基于EMD与WPD特征融合的癫痫发作前期预测方法,其特征在于步骤具体步骤如下:

1-1.对EEG信号进行类别的划分。将发作前一小时的信号分割:发作前60分钟至发作前

40分钟,记为Pre-1类;发作前40分钟至发作前20分钟,记为Pre-2类;发作前20分钟至发作初始时刻,记为Pre-3类。将发作时期记为Seizure类,发作间期记为Interictal类。

1-2.将每类信号切割成小样本。每个样本信号x为2秒一帧,其中帧重叠为50%;针对多通道EEG信号,对每一个通道i的EEG信号进行经验模态分解,得到多个本征模函数,仅取第一个本征模函数(FIMF),记为c1(n)。

1-3通过如下公式计算FIMF的信号能量

其中EFIMF表示FIMF的信号能量,c1(n)为FIMF,N为输入信号的帧长。

1-4通过如下公式计算FIMF的信号能量与输入信号的能量比值其中Er表示FIMF的信号能量与输入信号的能量比值,c1(n)为FIMF,x(n)为输入的信号,N为输入信号的帧长。

1-5通过如下公式计算FIMF的信号方差

其中σ表示FIMF的信号方差,c1为FIMF,为FIMF的均值,N为输入信号的帧长。

1-6由于每个样本包含M个通道,因此对每个样本而言,EFIMF,Er,σ均为M维向量,三者级联构成了(3*M)维的基于FIMF的特征向量。

3.根据权利要求2所述的基于EMD与WPD特征融合的癫痫发作前期预测方法,其特征在于步骤2具体实现如下:

2-1.对第一个本征模函数进行四层小波包分解,得到第四层的16个结点不同频段的小波包系数yp,其中p=1,2,...,16.

2-2通过如下公式计算第四层的小波包系数的偏态

其中Sp表示第四层的小波包系数的偏态,yp(k)为第p个子频段重构后的信号(p=1,

2,...,16), 为yp(k)的均值,σp为yp(k)的标准差,K表示每个子频段包含的点数。

2-3通过如下公式计算第四层的小波包系数的能量

其中Ep表示第四层的小波包系数的能量,yp(k)为第p个子频段重构后的信号(p=1,

2,...,16),K表示每个子频段包含的点数。

2-4由于每个样本包含M个通道,且小波包分解后的第四层有16个频段,因此对每个样本而言,Sp和Ep均为(16*M)维向量,二者级联构成(32*M)维的基于FIMF-WPD的特征向量。

4.根据权利要求3所述的基于EMD与WPD特征融合的癫痫发作前期预测方法,其特征在于步骤3所述的融合基于FIMF与FIMF-WPD的特征,并采用随机森林算法对融合后的特征训练分类器,构建癫痫发作前期的预测模型,具体步骤如下:

3-1将步骤1得到的基于FIMF的特征和步骤2得到的基于FIMF-WPD的特征通过级联法融合起来,最终每个样本提取的特征为(3*M+32*M)维的向量。L个训练样本特征构成L行(35*M)列的特征矩阵,将其作为随机森林分类器的输入。

3-2通过调节随机森林决策树的参数构建最优的分类器模型。针对任意测试样本,采用前述步骤1,步骤2提取基于FIMF与FIMF-WPD的特征,并基于所构建的随机森林分类器计算预测结果。