[发明专利]P300脑电信号提取方法、认知康复训练方法及系统

权利要求书

1.一种P300脑电信号提取方法，其特征在于：

a、滤出脑电信号中包含P300的30Hz以下脑电频段；

b、通过公式进行独立成分分解，从30Hz以下脑电频段分解出与导联数相等的独立成分S；

其中W^-1为解混逆矩阵，其行数代表导联数，列数代表独立成分个数，其意义代表每种独立成分变化程度；S为分解出的独立成分；X为重构脑电信号，即去掉随机脑电，只含P300成分的脑电信号；

c、采用如下多规则投票法挑选出包含P300的独立成分：

规则1、将归一化后的独立成分与模板P300求取相关系数，如相关系数的绝对值大于系数阈值，则选定该成分为P300成分；

规则2、以刺激开始时间为刺激零点，记录刺激后100-600ms后的波形面积，如果面积值大于面积阈值，则断定为P300成分；

规则3、对W^-1求标准差，标准差越小，W^-1所映射的独立成分变化程度就越小，选取标准差小于标准差阈值的独立成分为P300成分；

规则4、通过训练好的识别模型判别当前独立成分是否为P300成分；

上述四个规则中如果有超过半数规则认定某一独立成分为P300成分，即保留，将未保留成分置0，通过公式重构得到单次P300脑电。

2.根据权利要求1所述的P300脑电信号提取方法，其特征在于，所述识别模型的训练方法如下：

选取目标刺激时的脑电数据，通过对P300的先验知识选取了一部分标准的P300构成正例，非目标刺激下的脑电数据选为反例，以1：1的比例训练识别模型。

3.根据权利要求1或2所述的P300脑电信号提取方法，其特征在于：所述识别模型采用支持向量机。

4.根据权利要求1所述的P300脑电信号提取方法，其特征在于：所述系数阈值范围为0.20-0.38；面积阈值范围为15-20；标准差阈值范围为0.1-0.8。

5.一种多任务认知康复训练装置，其特征在于，包括：

模块Ⅰ，用于向用户展示训练任务，训练任务包括一个或多个注意力训练任务、视觉辨别任务；

模块Ⅱ，用于获取用户进行训练任务时的脑电信号；

模块Ⅲ，用于根据脑电信号进行认知评估，认知评估包括P300评估和低频脑电评估，其中P300评估通过权利要求1~4任意一项所述P300脑电信号提取方法从脑电信号中提取P300脑电。

6.根据权利要求5所述多任务认知康复训练装置，其特征在于，所述P300评估，包括：

通过所述P300脑电信号提取方法从脑电信号提取P300脑电；

计算单试次及总体P300的潜伏期和幅值，其中总体P300是将所有试次的P300叠加平均后的结果，P300的幅值指波峰幅值，潜伏期指波峰到来的时刻与当前试次刺激零点之差；

评估总体P300的潜伏期和幅值，评估用户的总体反应能力。

7.根据权利要求5或6所述多任务认知康复训练装置，其特征在于，所述低频脑电评估，包括：

选用用户在进行视觉辨别任务时记录的脑电信号分解出低频脑电信号；

调用EEGLAB接口通过FFT算法计算脑电的前额叶频域能量，画出脑地形图：

计算前额叶导联与枕叶导联、颞叶导联的锁相值PLV，其中每两个导联间算一组；

评估所取的PLV值为100ms、200ms、300ms、400ms、600ms、800ms、1000ms、1200ms时刻的值，评估主要以不同试次该时刻PLV叠加后的均值为主。