[发明专利]基于多通道表面肌电信号分解的传递熵耦合分析方法

权利要求书

1.基于多通道表面肌电信号分解的传递熵耦合分析方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：多通道表面肌电信号同步采集并进行预处理；

步骤2：对预处理后的肌电信号进行运动单元分解，得到的发放序列进行归类整理；

步骤3：根据步骤2得到的最优的一个系列发放序列后，再根据同一运动单元发放的序列在幅值和发放间隔上具有相似性，计算分解出的运动单元信号与每个通道肌电信号的互相关系数，重构出各个通道的肌电信号；

步骤4：使用带通滤波器对步骤3重构得到的肌电信号进行分频段处理；

步骤5：对步骤4中各个频段上的多通道肌电信号，采用传递熵量化方法计算出各通道肌电信号两两之间的连接值，建立相关性矩阵；

步骤6：根据步骤5得到的相关性矩阵，采用复杂网络方法分析多通道肌电信号之间的耦合影响；具体是：运用阈值法或固定加权边法去除较弱的连接边，构建与运动功能相关的肌间网络模型，绘制肌电各频段无向图，计算出连通率、小世界特性，揭示肢体运动区之间的功能连接和相互影响。

2.根据权利要求1所述的基于多通道表面肌电信号分解的传递熵耦合分析方法，其特征在于：步骤2：对预处理后的肌电信号进行运动单元分解，得到的发放序列进行归类整理；

包括以下具体步骤：

步骤2.1：计算预处理后的多通道表面肌电信号的互相关矩阵C_XX以及互相关矩阵的逆，其中C_XX＝E(X(n)X^T(n))，X(n)为第n通道的信号，T为矩阵转置，E为方差；

步骤2.2：通过式(1)计算每个通道中运动单元发放的能量

其中，y(n)为运动单元的能量，-1为矩阵的逆；

步骤2.3：选取初始时刻n₀为y(n)的中值所对应的时刻，通过式(2)得到初始发放序列S_n0；

找到S_n0中最大的峰值，该峰值出现的时刻记为n₁,再用公式(2)计算序列S_n1，从序列S_n1中找出k个最大峰值所对应的时刻，记为

步骤2.4：通过式(3)计算C

其中，表示集合中的元素数量；将式(2)中的X(n₀)用C代替重构得到最终的发放序列

步骤2.5：设置

步骤2.6：重复步骤2.3-2.5多次，确保能尽可能多的重建出发放序列，并对得到的发放序列进行归类整理。

3.根据权利要求1所述的基于多通道表面肌电信号分解的传递熵耦合分析方法，其特征在于：步骤4中将信号分为alpha(8～15Hz)频段、beta(15～30Hz)频段、gamma(30～60Hz)频段。

4.根据权利要求1所述的基于多通道表面肌电信号分解的传递熵耦合分析方法，其特征在于：步骤5中，传递熵的计算方法如下：

两个时间序列X＝{x₁,x₂···,x_n}，Y＝{y₁,y₂···,y_n}，其中n为时间序列的长度，x_i,y_i分别为第i次的观测值，则X到Y的传递熵在生物医学信号分析表示为

p(·)表示概率值；

其中，τ和t分别是X和Y的时间滞后。