[发明专利]一种提取EEG脑电波信号用于专注力集中分析的方法

权利要求书

1.一种提取EEG脑电波信号用于专注力集中分析的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将四通道的EEG脑电信号输入系统；

S2：采用四元代数运算对四通道的脑电信号进行重组，并对重组的信号进行四元离散傅立叶变换，利用傅立叶变换的优势与四元中的实部和虚部结合起来，通过定义并求解最优化问题，使得变换系数稀疏和有效；

S3：对得到的稀疏目标信号进行四元EMD经验模式分解处理得到本征模函数，并通过本征模函数进行重构，对专注的不同程度进行分类；

所述步骤S2采用四元代数运算对四通道的脑电信号进行重组，并对重组的信号进行四元离散傅立叶变换，利用傅立叶变换的优势与四元中的实部和虚部结合起来，通过定义并求解最优化问题，使得变换系数稀疏和有效，具体步骤为：

S201：定义四元脑电波信号h[n]，其中h_r[n]为四元数的实部值，h_i[n]，h_j[n]，h_k[n]分别为四元数i，j，k的虚部值；

h[n]＝h_r[n]+h_i[n]*i+h_j[n]*j+h_k[n]*k；

S202：定义四元离散傅立叶变换为H(w)；

其中h[n]为输入脑电波信号，N为采样点数，w为频率，单位为Hz，μ为约束条件参数；

S203：将H(w)写成四元数格式，即：

H(w)＝H_r(w)+H_i(w)*i+H_j(w)*j+H_k(w)*k；

其中i，j，k为虚部单位，H_r(w)，H_i(w)，H_j(w)，H_k(w)分别为h_r[n]，h_i[n]，h_j[n]，h_k[n]的频域表示符号；

S204：利用四元离散傅立叶变换建立时域与频域间虚部和实部的关系，通过定义最优化问题，使得求解后得到的变换系数是稀疏的，即：

S205：将约束条件μ²＝-1进行变形，即：

其中u_i，u_j，u_k为约束参数μ与旋转角θ₁，θ₂的关系；

S206：利用球体坐标系构建μ与旋转角θ₁，θ₂间的关系，即：

u_i＝cosθ₁cosθ₂

u_j＝cosθ₁sinθ₂

u_k＝sinθ₁；

S207：定义一个系数矩阵B和λ＝[λ₁ λ₂ λ₃ λ₄]，即：

λ＝B[u_i u_j u_k]；

所以，λ₁ λ₂ λ₃ λ₄为系数矩阵与参数λ的关系；

S208：将S206中μ和旋转角关系代入，可得：

λ₁＝cosθ₁cosθ₂+cosθ₁sinθ₂+sinθ₁

λ₂＝cosθ₁cosθ₂+cosθ₁sinθ₂-sinθ₁

λ₃＝cosθ₁cosθ₂-cosθ₁sinθ₂+sinθ₁

λ₄＝cosθ₁cosθ₂-cosθ₁sinθ₂-sinθ₁；

S209：由于θ₁，θ₂∈[-π,π]，故稀疏系数矩阵μ的最优解可转换为以下的公式求解，如下：