[发明专利]基于EEG信号锁相调制的共同空间模式方法

权利要求书

1.基于EEG信号锁相调制的共同空间模式方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、求解单试次EEG信号的瞬时相位差；

步骤二、计算锁相值(phase locking value,PLV)；

步骤三、定义权重值；

步骤四、估计基于锁相调制的协方差矩阵；

步骤五、定义基于锁相调制的共同空间模式的目标函数；

步骤六、求解步骤五中的目标函数；

步骤七、特征提取；

步骤八、单试次EEG信号分类。

2.根据权利要求1所述的基于EEG信号锁相调制的共同空间模式方法，其特征在于：所述步骤一的具体方法是：对于单试次EEG信号X∈R ^C×N的两个采样点上的多变量序列x_l∈R^C和x_m∈R ^C，设第n个通道上的瞬时相位为则在第n个通道上两个多变量序列的瞬时相位差为其中C为通道数目，N为采样点数目。

3.根据权利要求1所述的基于EEG信号锁相调制的共同空间模式方法，其特征在于：所述步骤二的具体方法是：计算多变量序列x_l和x_m的PLV值：

4.根据权利要求1所述的基于EEG信号锁相调制的共同空间模式方法，其特征在于：所述步骤三的具体方法是：根据步骤二所述的PLV值定义权重值

其中τ是局部时间范围。由定义可知，权重值的取值范围为0到1，由权重值构成的权值矩阵W^X是一个对称的半正定矩阵。

5.根据权利要求1所述的基于EEG信号锁相调制的共同空间模式方法，其特征在于：所述步骤四的具体方法是：估计基于锁相调制的协方差矩阵：

其中D^X为对角矩阵，其对角元素为矩阵W^X的行元素之和。

6.根据权利要求1所述的基于EEG信号锁相调制的共同空间模式方法，其特征在于：所述步骤五的具体方法是：根据传统共同空间模式(common spatial patterns,CSP)方法的原理，定义基于锁相调制的共同空间模式的目标函数：

其中和分别表示两类EEG信号的平均锁相协方差矩阵。称所提方法为基于EEG信号锁相调制的共同空间模式方法(phase locking modulated CSP,plmCSP)。

7.根据权利要求1所述的基于EEG信号锁相调制的共同空间模式方法，其特征在于：所述步骤六的具体方法是：利用矩阵同时对角化或广义特征值分解法求解plmCSP，得到一组最优空间滤波器γ₁,...,γ_2r∈R ^C，r表示求取的滤波器对数。

8.根据权利要求1所述的基于EEG信号锁相调制的共同空间模式方法，其特征在于：所述步骤七的具体方法是：根据步骤六求出的投影矩阵，任意单试次EEG信号Z投影后转换为S＝Γ^TZL^1/2，其中投影矩阵Γ＝(γ₁，...，γ，L＝L^1/2(L^1/2)^T。则矩阵S中行的方差的对数构成plmCSP提取的特征。

9.根据权利要求1所述的基于EEG信号锁相调制的共同空间模式方法，其特征在于：所述步骤八的具体方法是：利用plmCSP进行单试次EEG信号的特征提取，进行分类，并输出类别标签，记录分类准确率。