[发明专利]一种基于黎曼几何的自然动作脑电识别方法

权利要求书

1.一种基于黎曼几何的自然动作脑电识别方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)多通道脑电信号采集

采集多通道脑电信号X(t)，设N个通道的脑电信号为

X(t)＝[x(t)，...，x(t+L-1)]∈R^N×L]

其中，L是脑电信号的采样后的时域长度，t时刻的采样信号为x(t)＝[x₁(t)，...，x_N(t)]^T∈R^N；

(2)通过分析剔除干扰大的通道

在实际脑电采集过程中，由于脑电帽电极的阻抗、接触不良的问题，会给通道带来干扰，在脑电信号波形中出现异常幅值和异常峰值，需要观察分析后剔除；

(3)对余下的多通道信号进行零相位滤波

在脑电信号的采集过程中，会引入工频干扰，采用50Hz的零相位陷阱滤波器进行滤除，另外由于自然动作产生的MRCP低频分量携带着运动信息，因此使用通带范围为0.3Hz～3Hz的零相位带通滤波器滤除噪声；

(4)脑电信号时域截取

在脑电信号采集过程中，为了提取包含运动信息最丰富的时段，根据在自然动作执行时的力信息确定动作开始的时刻，对开始执行的前后几秒时间段进行截取，用于后续协方差矩阵计算；

(5)计算多通道信号的协方差矩阵

脑-机接口中，脑电信号X(t)的二阶统计信息包含了大脑状态的可分信息，而协方差特征是脑电信号的最常用二阶统计特征；因此脑电信号X(t)的协方差特征为

(6)将协方差特征投影到黎曼几何切空间，黎曼切点为黎曼均值；

采集的脑电信号包含m次试验，协方差特征可以看作黎曼流形上的点Pi(1≤i≤m)，将它们投影到以P点为切点的切面上，记投影到切平面上的点对应为S_i，则有：

S_i＝log_P(Pi)＝P^1/2log(P^-1/2P_iP^-1/2)P^1/2

其中P点为黎曼均值点，正定矩阵空间上任意两点P1，P2的黎曼距离为：

其中，σi是P1^-1P2的第i个特征值，则根据黎曼测地距离可求出样本黎曼中心点：

(7)在切空间中用收缩线性判别分析sLDA进行分类

经过投影后，在黎曼几何切空间上使用收缩线性判别分析，对上述脑电信号样本特征进行分类。

2.根据权利 要求1所述一种基于黎曼几何的自然动作脑电识别方法，其特征在于，所述的黎曼切点为黎曼均值点，计算黎曼均值点没有近似解，通过迭代进行求解。

3.根据权利 要求1所述一种基于黎曼几何的自然动作脑电识别方法，其特征在于，所述的零相位滤波包括陷阱滤波器和带通滤波器，滤除工频干扰以及与运动相关电位无关的频带。

4.根据权利 要求1所述一种基于黎曼几何的自然动作脑电识别方法，其特征在于，所述的脑电信号时域截取需要以自然动作力信息作为参考，选择运动开始的前后两秒内的数据，包含了关键的分类信息。

5.根据权利 要求1所述一种基于黎曼几何的自然动作脑电识别方法，其特征在于，所述的sLDA分类器的收缩参数使用交叉验证法选择收缩参数，确定收缩方向。