[发明专利]一种基于多通道fNIRS信号的冰毒成瘾者检测系统

权利要求书

1.一种基于多通道fNIRS信号的冰毒成瘾者检测系统，其特征在于，该系统包括：

信号提取模块，通过多通道fNIRS通道对测试者的fNIRS信号进行实时提取，得到测试者的多通道fNIRS信号并保存；

预处理及矩阵生成模块，对各个通道fNIRS信号进行预处理操作后，计算各个通道fNIRS信号之间有向转移函数的值，生成测试者的有向转移函数矩阵；

分类检测模块，将所述测试者的有向转移函数矩阵作为输入送入到分类器中，得到检测结果；

其中，所述的预处理及矩阵生成模块对各个通道fNIRS信号之间有向转移函数的值的计算方法如下：

对于给定的时间滞后r，考虑一个维数为M的p阶多变量自回归过程，即同时测量M个信号x₁(t)，x₂(t)……x_M(t)，则fNIRS信号的时域表达：

式(1)中A_r是M×M阶系数矩阵，而ε(t)是具有协方差矩阵的独立高斯白噪声，M是fNIRS通道数；

通过计算功率谱密度矩阵可以得到fNIRS信号的频域表达：

S(f)＝H(f)∑H^H(f) (2)

式(2)中(.)^H表示Hermitian转置，H(f)是转移函数矩阵，f表示频率；

根据公式(1)和(2)得到：

h(f)表示构成转移函数矩阵H(f)的列向量；

则j通道fNIRS信号到i通道fNIRS信号的有向转移函数值DTF为：

式(3)中H_ij(f)是H(f)的第i行、第j列的元素，h_j(f)表示H(f)的第j列向量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的预处理操作包括滤波、分割、基线校正和叠加平均。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的预处理操作，具体包括：

对fNIRS信号进行滤波，滤波参数设置分别为0.03-0.1Hz带通滤波；滤波后将刺激前1s至刺激后15s的fNIRS数据作为一个epoch进行分割，称此epoch为一个S2刺激响应；以刺激前1s数据作为基线进行基线校正，接着对数据中每5个epoch进行一次叠加平均。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在对测试者进行测试之前还包括，对所述分类器进行训练，所述分类器的训练过程包括：

通过多通道fNIRS通道分别对成瘾和健康两类受试者的fNIRS信号进行实时提取，分别得到两类受试者的多通道fNIRS信号并保存；

对两类受试者的各个通道fNIRS信号依次进行预处理操作，得到两类受试者各个通道成瘾刺激对应的fNIRS信号；

分别对两类受试者的各个通道fNIRS信号之间有向转移函数的值进行计算，生成与两类受试者所对应的两组有向转移函数矩阵；

计算两类受试者对应的平均有向转移函数矩阵，对每个连接对的两组有向转移函数的平均值进行t-test统计检验，使用Bonferroni多重校正，得到具有显著性差异的两组有向转移函数平均值对应的邻接边；

利用两类受试者具有显著性差异的邻接边的有向转移函数值构建特征向量作为样本数据，对初始机器学习模型进行K折交叉验证，获得具有最佳参数组合的分类器。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的K折交叉验证包括：在交叉验证的每折中，将K-1份成瘾组的样本数据和K-1份健康组的样本数据用于训练集，剩余1份成瘾组的样本数据和1份健康组的样本数据用于测试集。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述分类器采用Fisher分类器。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机软件程序；

处理器，用于读取并执行所述存储器中存储的计算机软件程序，实现权利要求1-6任一项所述的一种基于多通道fNIRS信号的冰毒成瘾者检测系统。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，该存储介质中存储有用于实现权利要求1-6任一项所述的一种基于多通道fNIRS信号的冰毒成瘾者检测系统的计算机软件程序。