[发明专利]一种结合独立成分分析与移不变规范多元分解的多被试功能核磁共振成像数据分析方法

权利要求书

1.一种结合独立成分分析与移不变规范多元分解的多被试功能核磁共振成像数据分析方法，其特征是，在独立成分分析与规范多元分解结合过程中，采用以规范多元分解为中心、以独立成分分析为预处理环节的主辅结合方式；采用移不变规范多元分解嵌入各被试的时间过程时延，实现对被试间脑空间激活区差异性问题和时间过程差异性问题的同时处理；独立成分分析预处理为移不变规范多元分解提供联合混合矩阵；移不变规范多元分解采用秩一估计方法，从联合混合矩阵中逐一分解出多被试共享时间过程、与共享时间过程相对应的各被试时延，以及各被试强度；最后，利用移不变规范多元分解的输出重构联合混合矩阵，采用最小二乘法估计多被试共享脑空间激活区。

2.根据权利要求1所述的一种结合独立成分分析与移不变规范多元分解的多被试功能核磁共振成像数据分析方法，其特征包括以下步骤：

第一步：输入多被试功能核磁共振成像数据其中K表示被试数目；J表示时间维的全脑扫描次数；I表示空间维的脑内体素数目；

第二步：进行两级主成分分析压缩；采用两级主成分分析方法对多被试功能核磁共振成像数据进行压缩；设多被试共享脑空间激活区和共享时间过程的成分数是N，将原始的多被试时间维串联数据压缩为Z＝VX，其中，第一级主成分分析将每个被试数据的时间维由J降为N₁，第二级主成分分析将多被试时间维串联数据由N₁K×I压缩到N×I；

第三步：独立成分分析预处理；对Z进行独立成分分析，得到分离矩阵 进而计算得到联合混合矩阵上标表示伪逆；

第四步：移不变规范多元分解分解；采用移不变秩一估计方法逐一分解M₀ 的每一列，得到共享时间过程成分b₁,...,b_N、与b₁,...,b_N相对应的各被试时延τ₁,...,τ_N，以及各被试的强度信息c₁,...,c_N；其中，在频域上采用最小二乘法估计b_r，并在时域上进行归一化处理：

b_r＝b_r/||b_r||

式中，ε_r(k)表示其他成分的串扰，是b_r的频域形式， 是的第k列，m_n是M₀的第n列；是的频域形式；然后，采用的算法估计时延τ_r；最后，在时域上采用最小二乘法估计c_r并进行归一化：

c_r＝c_r/||c_r||

式中，c_kr表示第k个被试的强度信息；b_r(k)包含多被试的第r个共享时间过程成分，以及第k个被试的时延信息τ_kr；

第五步：联合混合矩阵重构；利用上述移不变规范多元分解的分解结果重构联合混合矩阵如下：

第六步：采用最小二乘法估计N个共享脑空间激活区成分

第七步：输出多被试共享脑空间激活区成分s₁,...,s_N、共享时间过程成分b₁,...,b_N、与b₁,...,b_N相对应的各被试时延τ₁,...,τ_N，以及各被试的强度信息c₁,...,c_N。