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专利号: 2021106607094
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.基于稀疏低秩张量分解的抑郁症脑电分析方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:步骤(1)采集抑郁症患者在不同情绪刺激下的多通道头皮脑电信号EEG;

步骤(2)对EEG信号进行预处理、重参考和分段平均;对于每个个体,将同一刺激下的N个样本进行叠加平均,以提取ERP成分;

步骤(3)生成ERP张量:

1)将叠加后的样本按照通道依次通过复Morlet小波变换映射到时频域:其中σ代表带宽参数,对于二阶即channels×sample points的单个ERP信号样本通过计算小波函数,其中c代表导联,t代表采样时间点,得到一个单个样本ERP三阶张量,即channels×sample points×frequency,以 表示,f代表频率;对于每个通道都得到一个201×40的二维矩阵,即time×frequency;

2)将变换后的数据按通道的顺序在张量的第一维度排列,得到一个维度为channels×time×frequency的三维张量,其包含了每个ERP样本的空间、时间、频率信息;

3)将得到的三维张量在第四个维度排列,生成一个维度为channels×time×frequency×samples的四维张量,此四维张量即为样本张量;

步骤(4)提出稀疏正则的低秩逼近Tucker分解,并对脑电张量进行特征提取:采用低秩逼近Tucker分解对样本张量的前三维度同时进行张量分解;在传统Tucker分解基础上:

n

其中 代表原张量, 代表核心张量,A ,n=1,2,3代表因子矩阵;

利用ERP样本张量所表现出的低秩、稀疏特性,以低秩逼近的方法对传统Tucker分解进行重写:

其中 Ik表示n≠k的其他

维度, 表示张量分解的核心张量, 表示矩阵的转置,Y(n)表示n模展开后的原始张量,将张量n模展开,则其低秩逼近矩阵分解的目标函数为其中 和 为Y的低秩逼近表示,得到矩阵Y的低秩逼近表示后,通过固定 和 将带入式(3)得到Low rank approach Tucker分解的目标函数;

为提高Low rank approach Tucker分解在ERP张量的泛化能力,并提高提取特征的明显程度,为Low rank approach Tucker分解添加稀疏正则项λS(A),提出低秩逼近Tucker分解算法

其中λ表示正则项稀疏,S(·)为稀疏表示,使用下式作为稀疏表示函数其中Ai表示A的行向量

最终得到SLraTucker分解的因子矩阵更新公式如下:按照如上的更新公式提取ERP张量的前三维因子矩阵进行更新,最终得到ERP张量的Tucker表示,其中核心矩阵为每个样本所特有的多域特征,因子矩阵则为所有样本所共有的高维空间基矩阵,也是所有样本的共有特征。

2.根据权利要求1所述的基于稀疏低秩张量分解的抑郁症脑电分析方法,其特征在于:对EEG信号进行预处理,具体为:使用eeglab去除基线偏移、眼电伪迹,采用50Hz陷波滤波器与0.3‑30Hz带通滤波器滤波。

3.根据权利要求1所述的基于稀疏低秩张量分解的抑郁症脑电分析方法,其特征在于:所述的分段平均,具体为:以刺激的出现作为刺激开始的标志,截取刺激后的800ms作为一个试次,采样频率250Hz。