[发明专利]卷积神经网络训练方法、脑电信号识别方法、装置和介质

说明书

本发明公开了一种卷积神经网络训练方法、脑电信号识别方法、装置和介质，卷积神经网络训练方法包括执行多次获取过程，每次获取过程分别获取脑电信号，对脑电信号执行时域数据增强和频域数据增强，使用经过增强的脑电信号训练卷积神经网络等步骤。本发明所训练的卷积神经网络为多输入、多卷积尺度、多卷积类型的混合卷积神经网络，合理设计了多输入卷积层以及卷积核的大小，具有较高的识别准确率；训练卷积神经网络所用的训练集是基于采集所得的脑电信号进行时域数据增强和频域数据增强扩充得到的，能够提高对卷积神经网络的训练数据量，减轻过拟合现象，能够有效应对脑电信号中的噪声干扰，改善识别效果。本发明广泛应用于信号处理技术领域。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其是一种卷积神经网络训练方法、脑电信号识别方法、装置和介质。

背景技术

脑机接口可以将大脑活动转化为计算机控制指令，从而控制外部设备，可被广泛应用于医学和工业控制等领域。脑电信号具有无侵袭性和高时间分辨率等优点，因而用作脑电接口的信号源。将脑电信号应用在脑机接口，涉及对脑电信号的识别过程，即识别脑电信号属于哪种类型或者具有哪些特征，从而转化为计算机控制指令。脑电信号也具有非平稳、非线性和随机性等特点，即脑电信号的特征是随时间变化的，因此脑电信号容易受到噪声干扰，对脑电信号的识别不利，对脑机接口的应用也不利。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种卷积神经网络训练方法、脑电信号识别方法、装置和介质。

一方面，本发明实施例包括一种卷积神经网络训练方法，包括：

执行多次获取过程；每次所述获取过程分别用于获取脑电信号；

对所述脑电信号执行时域数据增强和频域数据增强；

使用经过所述时域数据增强和频域数据增强的所述脑电信号训练所述卷积神经网络。

进一步地，所述获取过程包括：

通过C3、Cz和C4通道采集受试者在进行运动想象时产生的脑电信号；

将所述脑电信号分类为左手运动想象脑电信号或右手运动想象脑电信号；

对所述脑电信号进行分类标记；

将所述脑电信号归类为训练集或测试集；所述训练集用于训练所述卷积神经网络，所述测试集用于测试所述卷积神经网络。

进一步地，卷积神经网络训练方法还包括：

对所述脑电信号进行异常值筛除；

对所述脑电信号进行第一带通滤波。

进一步地，所述时域数据增强包括：

将所述脑电信号在时域上分解为数据片段；

在各次所述获取过程获取的所述脑电信号之间进行所述数据片段的对换；被对换的所述数据片段具有相同的时域位置；

对所述脑电信号进行第二带通滤波。

进一步地，所述频域数据增强包括：

对经过所述时域数据增强的所述脑电信号进行第三带通滤波；所述第三带通滤波具有多个通带，所述第三带通滤波的结果为获得所述脑电信号的频率成分；

在各次所述获取过程获取的所述脑电信号之间进行所述频率成分的对换；被对换的所述频率成分具有相同的频域位置。

进一步地，当所述脑电信号的强度达到预设的阈值，停止所述时域数据增强；

当所有所述脑电信号均被执行过至少一次所述时域数据增强，停止所述时域数据增强。