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1、10申请公布号CN104095630A43申请公布日20141015CN104095630A21申请号201410367212322申请日20140729A61B5/0476200601A61B5/1620060171申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街72发明人孔万增徐思佳沈伟强周凌霄徐飞鹏周展鹏74专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人杜军54发明名称一种基于脑电相位同步的疲劳检测方法57摘要本发明涉及一种基于脑电相位同步的疲劳检测方法。本发明首先从NEUROSCAN64导系统采集的数据中选取58通道脑电数据用于相位同步分析。其次将步骤1采。
2、集到的脑电数据通过CAR滤波器，通过计算所记录的N个电极的信号平均值来重新评定每个时刻每个电极的电位。再次对步骤2中得到的脑电数据根据脑区内和脑区间进行平均相位相干性计算。最后选定特定频段的脑区内的相位同步脑区间的相位同步值来判断是否出现疲劳状态。本发明运用特定频段的脑区计算脑区间和脑区内的相位同步值，计算相位同步值的显著性大小区分清醒和疲劳状态，有助于提高疲劳检测的准确性。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN104095630ACN104095630A1/1页21一种基于脑电相位同步的。
3、疲劳检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤1、从NEUROSCAN64导系统采集的数据中选取58通道脑电数据用于相位同步分析；步骤2、将步骤1采集到的脑电数据通过CAR滤波器，通过计算所记录的N个电极的信号平均值来重新评定每个时刻每个电极的电位；步骤3、对步骤2中得到的脑电数据根据脑区内和脑区间进行平均相位相干性计算，具体是平均相位相干性X,Y定义如下其中为T采样周期，N为样本点数，X、Y分别表示两个信号通道，表示X通道KT的瞬间相位，表示Y通道KT的瞬间相位；计算脑区内的相位同步其中CHI,CHJR1，|R1|是脑区R1内电极的数量；计算脑间内的相位同步其中CHIR1,CHKR2，|R2。
4、|是脑区R2内电极的数量；步骤4、计算DELTA频段的后脑脑区内的相位同步和前脑后脑脑区间的相位同步、ALPHA频段的脑区内的相位同步和前脑后脑脑区间的相位同步，得到四个相位同步值；当四个相位同步值中的至少一个值T检验显著性相对于清醒时T检验显著性增大，则认为出现疲劳状态。权利要求书CN104095630A1/4页3一种基于脑电相位同步的疲劳检测方法技术领域0001本发明属于脑电变化分析技术领域中脑电疲劳检测研究领域，具体涉及一种基于脑电相位同步通过计算脑电的平均相位相干性从而得到区分清醒和疲劳状态的方法。背景技术0002疲劳状态在脑电信号上的体现表现在脑电信号会随着人体的精神负荷的变化而变化。
5、。快波在大脑兴奋时出现，慢波是在大脑抑制或深度疲劳时表现出来。0003目前疲劳的检测方法研究仍处于探索阶段，比较好的方法是通过生物信号的检测。研究表明脑电的某些频谱指标能够表明疲劳状态。五种类型的熵，包括香农熵被作为检测疲劳的一个指标。0004人们发现大脑信息整合和处理的主要潜在机制是由各神经网络的同步性振荡引起的。神经电信号同步在大范围神经整合中起着重要的作用，近年来已经引起了越来越多的关注。脑电同步被认为是脑功能区域整合的表现。多种技术已被应用于寻找不同脑单元之间的同步，如相关性，相位同步，似然同步。在这些方法中，相位同步能够检测出信号间的弱相互作用，仅仅考虑瞬间相位的关系而忽略信号的振幅。
6、关系。发明内容0005本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于脑电相位同步通过计算脑电的平均相位相干性从而得到区分清醒和疲劳状态的方法。0006本发明所采用的技术方案是0007步骤1、从NEUROSCAN64导系统采集的数据中选取58通道脑电数据用于相位同步分析。0008步骤2、将步骤1采集到的脑电数据通过CAR滤波器，通过计算所记录的N个电极的信号平均值来重新评定每个时刻每个电极的电位。0009步骤3、对步骤2中得到的脑电数据根据脑区内和脑区间进行平均相位相干性计算，具体是0010平均相位相干性X,Y定义如下00110012其中为T采样周期，N为样本点数，X、Y分别表示两个信号通道，表示X通。
7、道KT的瞬间相位，表示Y通道KT的瞬间相位。0013计算脑区内的相位同步0014说明书CN104095630A2/4页40015其中CHI,CHJR1，|R1|是脑区R1内电极的数量。0016计算脑间内的相位同步00170018其中CHIR1,CHKR2，|R2|是脑区R2内电极的数量。0019步骤4、计算DELTA频段的后脑脑区内的相位同步和前脑后脑脑区间的相位同步、ALPHA频段的脑区内的相位同步和前脑后脑脑区间的相位同步，得到四个相位同步值；当四个相位同步值中的至少一个值T检验显著性相对于清醒时T检验显著性增大，则认为出现疲劳状态。0020本发明的有益效果是本发明提供了一种基于脑电相位同。
8、步的疲劳检测方法。该方法运用特定频段的脑区计算脑区间和脑区内的相位同步值，计算相位同步值的显著性大小区分清醒和疲劳状态，有助于提高疲劳检测的准确性。附图说明0021图1为本发明具体实施方法流程图；0022图2为本发明具体实施方法58电极设置图。具体实施方式0023下面结合附图，对本发明一种基于脑电相位同步的疲劳检测的方法做详细描述。0024如图1所示，一种基于脑电相位同步的疲劳检测的方法，包括以下步骤0025步骤1、从NEUROSCAN64导系统采集的数据中选取58通道脑电数据用于相位同步分析。0026步骤2、将步骤1采集到的脑电数据通过CAR滤波器，通过计算所记录的N个电极的信号平均值来重新。
9、评定每个时刻每个电极的电位。0027CAR滤波的公式为00280029其中XJT为CAR滤波之后某一电极的电位，XJT为该电极滤波前的电位，N为电极数量。0030步骤3、对步骤2中得到的脑电数据根据脑区内和脑区间进行平均相位相干性计算，具体是0031给定一段连续的时间信号，其中HILBERT变换定义为00320033其中PV表示柯西主值。0034定义XT的解析信号为0035说明书CN104095630A3/4页50036其中和分别是信号的瞬间振幅和瞬间相位。0037同理，对于YT信号，得到解析信号为00380039如果XT和YT解析信号的相位差满足00400041且N、M都是整数，则称信号XT。
10、和YT是NM相位同步的。0042平均相位相干性X,Y定义如下00430044其中为T采样周期，N为样本点数，X、Y分别表示两个信号通道，表示X通道KT的瞬间相位，表示Y通道KT的瞬间相位。0045当0时，表明信号XT和YT相位完全不同步，而1则表示相位完全同步。0046两种相位同步模式0047模式1是脑区内相位同步。计算选定脑区内所有电极对的平均相位相干值并平均。0048计算脑区内的相位同步00490050其中CHI,CHJR1，|R1|是脑区R1内电极的数量。0051模式2是脑区间相位同步，对于脑区R1和R2，计算脑区R1的所有电极与R2的所有电极之间的平均相位相干值并平均。0052计算脑间。
11、内的相位同步00530054其中CHIR1,CHKR2，|R2|是脑区R2内电极的数量。0055步骤4、0056选择四对电极对P3F4,F3P4,P3P4,PZFZ进行传统的统计分析。为了得到一个更稳定的结果，定义了一下电极群组0057说明书CN104095630A4/4页60058通过群组和电极对在清醒阶段和疲劳阶段的T检验结果得到00590060对于频段DELTA所在的群组和电极对都有显著性的差异，特别是分别对后脑，前脑后脑，左额叶右额叶，中额叶中顶叶的组B，组C，F3F4和PZFZ。ALPHA频段类似与DELTA，除了组D和P3F4不显著。组B基本上在所有的频段除了THETA都显著。0061计算DELTA频段的后脑脑区内的相位同步和前脑后脑脑区间的相位同步、ALPHA频段的脑区内的相位同步和前脑后脑脑区间的相位同步，得到四个相位同步值；当四个相位同步值中的至少一个值T检验显著性相对于清醒时T检验显著性增大，则认为出现疲劳状态。0062此外DELTA频段在单个电极对如PZFZ的相位同步在清醒和疲劳之间变化显著，这有助于未来便携式检测设备的开发。说明书CN104095630A1/1页7图1图2说明书附图CN104095630A。