基于时频分析的脑电信号分析方法、装置、设备及介质与流程

本发明属于脑电信号处理，尤其涉及基于时频分析的脑电信号分析方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、脑机接口技术的原理是通过将电极或传感器直接植入大脑或接触头皮，来获取脑电信号或其他神经电信号，并将其转化为计算机可识别的信号，实现人脑与计算机的信息传输和交互，可以帮助视觉、听觉或运动受损的患者获得替代性感知能力，可以提供患者与外界的交互和控制手段，使他们能够独立完成日常生活中的一些活动，如与人交流、操作智能设备等，从而提高生活质量。

3、现有的脑电信号识别及分类方法普遍采用线性时频分析方法，如短时傅里叶变换和小波变换等。传统的线性时频分析方法通过将信号在观察窗口内假设为准平稳来实现对非平稳脑电信号的描述。然而，作为依赖于基函数的分析方法，线性时频分析方法受海森堡不确定性原则固有缺陷的限制，它们的时频分布结果在理想时频分布结果周围扩散，这将严重影响信号的时频分辨率，使得上述方法存在特征识别率低，特征模糊，特征误判等问题。

4、针对群延迟变化复杂时宽较大的非平稳信号，瞬态解调变换通过将信号局部群延迟解调为线性以减少时宽，改善短时傅里叶变换的能量发散现象。然而，上述方法中基函数的存在，意味着其始终存在海森堡不确定性原理的限制，其时频结果依然存在发散现象，与理想时频结果存在差异。发明人发现，在这种瞬态解调后的信号的时频表示结果，无法准确地描述非平稳信号的时频轨迹。利用基于短时傅里叶变换的瞬态提取变换处理强频变调制信号的时频分布结果与理想状态下强频变调制信号的时频分布结果也存在差距过大的问题。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于时频分析的脑电信号分析方法、装置、设备及介质，提高了信号时频分析的准确性，可以更准确地提取到脑电信号的时频特征。

2、为实现上述目的，本发明的第一个方面提供基于时频分析的脑电信号分析方法，包括：

3、获取待分析的脑电强频变调制信号；

4、基于瞬态解调策略，引入旋转算子和移位算子，将所述待分析的强频变调制信号的非线性群延迟解调为线性部分，得到瞬态解调变换结果；

5、引入瞬态解调群延迟估计算子，对所述瞬态解调变换结果进行时间重排同步压缩变换，得到优化后的时频分布结果；

6、基于优化后的时频分布结果对所述待分析的强频变调制信号进行分析。

7、本发明的第二个方面提供基于时频分析的脑电信号分析装置，包括：

8、获取模块，用于获取待分析的脑电强频变调制信号；

9、瞬态解调模块，用于基于瞬态解调策略，引入旋转算子和移位算子，将所述待分析的强频变调制信号的非线性群延迟解调为线性部分，得到瞬态解调变换结果；

10、压缩变换模块，用于引入瞬态解调群延迟估计算子，对所述瞬态解调变换结果进行时间重排同步压缩变换，得到优化后的时频分布结果；

11、分析模块，用于基于优化后的时频分布结果对所述待分析的强频变调制信号进行分析。

12、本发明的第三方面提供一种电子设备，该电子设备包括：

13、一个或多个处理器；

14、存储装置，用于存储一个或多个程序，

15、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明任意实施例所提供的基于时频分析的脑电信号分析方法。

16、本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明任意实施例所提供的基于时频分析的脑电信号分析方法。

17、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

18、在本发明中，基于瞬态解调策略，将待分析的强频变调制信号的局部大时宽非线性群延迟解调为线性，在减少带宽的同时，还能实现将信号解调为弱频变信号；引入瞬态解调群延迟估计算子，对瞬态解调变换结果进行时间重排同步压缩变换，由于瞬态解调操作使信号满足了弱频变假设框架，使获得的时频能量分布结果能够为强频变调制信号提供理想时频分布，提高了信号时频分析的准确性，该方法可以更准确地提取到脑电信号的时频特征，有效诊断患者的健康状况。

19、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.基于时频分析的脑电信号分析方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于时频分析的脑电信号分析方法，其特征在于，所述基于瞬态解调策略，引入旋转算子和移位算子，将所述待分析的强频变调制信号的非线性群延迟解调为线性部分，得到解调结果，具体为：

3.如权利要求1所述的基于时频分析的脑电信号分析方法，其特征在于，所述引入瞬态解调群延迟估计算子，对所述瞬态解调变换结果进行时间重排同步压缩变换，得到优化后的时频分布结果，具体为：基于瞬态解调群延迟估计算子，利用时间重排同步压缩变换对瞬态解调变换结果的时频能量沿时间方向进行重排，得到优化后的时频分布结果，对优化后的时频分布结果进行恢复。

4.如权利要求1所述的基于时频分析的脑电信号分析方法，其特征在于，利用瞬态解调变换对频率求偏导的结果与瞬态解调变换的比值关系构造瞬态解调群延迟估计算子。

5.如权利要求1或3所述的基于时频分析的脑电信号分析方法，其特征在于，所述优化后的时频分布结果与瞬态解调变换具有相同的重构特性。

6.如权利要求4所述的基于时频分析的脑电信号分析方法，其特征在于，所述瞬态解调群延迟估计算子的构造具体为：

7.如权利要求3所述的基于时频分析的脑电信号分析方法，其特征在于，基于瞬态解调群延迟估计算子，利用时间重排同步压缩变换对瞬态解调变换结果的时频能量沿时间方向进行重排，得到优化后的时频分布结果，具体为：

8.基于时频分析的脑电信号分析装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

10.一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如权利要求1-7中任一所述的基于时频分析的脑电信号分析方法。

技术总结本发明提出了基于时频分析的脑电信号分析方法、装置、设备及介质，基于瞬态解调策略，将待分析的强频变调制信号的局部大时宽非线性群延迟解调为线性，在减少带宽的同时，还能实现将信号解调为弱频变信号；引入瞬态解调群延迟估计算子，对瞬态解调变换结果进行时间重排同步压缩变换，由于瞬态解调操作使信号满足了弱频变假设框架，使获得的时频能量分布结果能够为强频变调制信号提供理想时频分布，提高了信号时频分析的准确性，该方法可以更准确地提取到脑电信号的时频特征，有效诊断患者的健康状况。技术研发人员：于刚,李硕,孙明旭,董浩然受保护的技术使用者：山东蓓明医疗科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2