改进的LMD算法及其在EEG信号特征提取中的应用
2012-10-26朱晓军吕士钦王延菲余雪丽
太原理工大学学报 2012年3期
朱晓军,吕士钦,王延菲,余雪丽
(太原理工大学a.计算机科学与技术学院;b.数学学院,太原 030024)
脑电信号(Electroencephalograph,EEG)是脑神经细胞传导信息时在大脑皮层或头皮表面的总体电位反映[1],自1932年 Dietch[2]首先采用傅立叶变换对脑电信号进行分析之后,在该领域相继产生了时域分析、频域分析和时频分析等方法。时域分析方法主要基于信号的幅值、方差、均值等参数,而频域分析方法主要基于各频段功率、相干等,时频分析则综合考虑了时间域和频率域两个方面的特性,来阐述EEG信号的频率随着时间变化的关系。近几年来,随着信号处理技术和计算机技术的发展,神经网络分析、混沌分析[3]、非线性时间序列分析[4]等新方法被应用到了EEG的信号处理中,但是这些方法还在探索研究中,还不成熟,有的使用起来过于复杂,衡量的指标具有一定的不确定性。
2005年,Jonathan S.Smith在处理脑电信号时,提出了一种新的时频分析方法——局域均值分解[5](Local mean decomposition,LMD),并且取得了一定的成功。该方法从提出到至今,经过几年的发展,取得很大进展。但是该方法在应用时会存在端点效应问题[6],使得信号产生畸变,分解过程中可能会造成信号两端端点发散,导致信号在重构时丢失部分原有的特征。鉴于此,为了降低这种端点效应的影响,提高脑电信号的特征提取效果,本文提出了一种基于相似波形加权匹配的端点延拓算法。该算法主要利用在一段波形中相似子波会反复出现这一特点,提取与端点处波段相似的子波,求得其加权平均波,并利用得到的平均波对原始信号的左右端点进行延拓。……
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