一种脑电信号的压缩方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种脑电信号的压缩方法及装置，该装置包括压缩感知模块和哈夫曼编码模块。该方法包括：将输入的脑电数据与第一矩阵相乘后得到第二矩阵，其中，所述脑电数据为N*1矩阵，所述第一矩阵为M*N矩阵，所述第二矩阵为M*1矩阵，N大于M；对第二矩阵中所包含的数据进行哈夫曼编码后得到压缩数据。通过使用本发明专利技术实施例的压缩方案，这样能够减少脑电信号的数据量，从而降低传输功耗和存储消耗。本发明专利技术作为一种脑电信号的压缩方法及装置可广泛应用于数据压缩领域中。

A Compression Method and Device for EEG Signal

The invention discloses a compression method and device for EEG signal, which comprises a compression sensing module and a Huffman coding module. The method includes: multiplying the input EEG data with the first matrix to get the second matrix, in which the EEG data is N*1 matrix, the first matrix is M*N matrix, the second matrix is M*1 matrix, and N is larger than M; after Huffman encoding the data contained in the second matrix, the compressed data can be obtained. By using the compression scheme of the embodiment of the present invention, the amount of data of the EEG signal can be reduced, thereby reducing transmission power consumption and storage consumption. As a compression method and device of EEG signal, the invention can be widely used in the field of data compression.

【技术实现步骤摘要】
一种脑电信号的压缩方法及装置
本专利技术涉及数据压缩处理技术，尤其涉及一种脑电信号的压缩方法及装置。
技术介绍
技术词解释：Huffman编码：哈夫曼编码。随着微电子和生物医学技术的不断发展，对目标对象进行生理信号的监测(例如目标对象的脑电EEG信号的监测)逐渐成为了常态。对于所述脑电信号，其是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反应，包含了大量的生理和疾病信息；通常，其需要长时间地进行测量和数据采集，才能从采集到的数据中提取到相关有用的信息，以利于后续的疾病分析。而为了能够对目标对象进行长时间的脑电信号测量，则需要患者长时间地携带相应的测量设备，而这则对测量设备的便携性提出了要求。然而，由于脑电信号的长时间测量和记录，其会产生大量的数据，这样则会导致目前的测量设备需要设计足够容量的存储空间才能对大量数据进行全部存储，而这则会导致随身携带的测量设备的体积和重量较大，降低其携带便利性，因此，设计一种对脑电数据进行压缩的方案是目前迫切需要解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种脑电信号的压缩方法及装置，以减少脑电信号数据的存储空间。一方面，本专利技术实施例所采用的技术方案是：一种脑电信号的压缩方法，包括以下步骤：将输入的脑电数据与第一矩阵相乘后得到第二矩阵，其中，所述脑电数据为N*1矩阵，所述第一矩阵为M*N矩阵，所述第二矩阵为M*1矩阵，N大于M；对第二矩阵中所包含的数据进行哈夫曼编码后得到压缩数据。进一步，所述第一矩阵为稀疏矩阵；所述将输入的脑电数据与第一矩阵相乘后得到第二矩阵这一步骤，其具体为：通过M个并行的判断累加单元对输入的脑电数据进行判断累加处理后得到第二矩阵，其中，所述判断累加单元用于若第一矩阵第i行中第j个元素为1时，则将脑电数据中第j个数据与前一个总和进行相加后得到当前的总和，若第一矩阵第i行中第j个元素为0时，则将前一个总和作为当前的总和。进一步，所述对第二矩阵中所包含的数据进行哈夫曼编码后得到压缩数据这一步骤，其包括：通过统计排序单元从而采用边输入边统计排序的方式来对第二矩阵中的字符进行个数统计，并且按照字符的个数来对字符进行排序；通过编码单元来根据第二矩阵中的字符所对应的特征值以及字符的个数，对排序后的字符进行哈夫曼编码后，通过数据输出单元将编码后得到的数据输出。进一步，所述编码单元采用两级流水线来实现，其中，所述两级流水线中的一级流水线用于执行哈夫曼编码中的求和处理操作，所述两级流水线中的另一级流水线用于执行哈夫曼编码中的排序处理操作。进一步，所述数据输出单元具体用于先输出字符编码表，然后再输出编码后得到的数据。另一方面，本专利技术实施例所采用的技术方案是：一种脑电信号的压缩装置，包括：压缩感知模块，用于将输入的脑电数据与第一矩阵相乘后得到第二矩阵，其中，所述脑电数据为N*1矩阵，所述第一矩阵为M*N矩阵，所述第二矩阵为M*1矩阵，N大于M；哈夫曼编码模块，用于对第二矩阵中所包含的数据进行哈夫曼编码后得到压缩数据。进一步，所述第一矩阵为稀疏矩阵；所述压缩感知模块包括M个判断累加单元，所述压缩感知模块具体用于通过M个并行的判断累加单元对输入的脑电数据进行判断累加处理后得到第二矩阵，其中，所述判断累加单元用于若第一矩阵第i行中第j个元素为1时，则将脑电数据中第j个数据与前一个总和进行相加后得到当前的总和，若第一矩阵第i行中第j个元素为0时，则将前一个总和作为当前的总和。进一步，所述哈夫曼编码模块包括：统计排序单元，用于采用边输入边统计排序的方式来对第二矩阵中的字符进行个数统计，并且按照字符的个数来对字符进行排序；编码单元，用于根据第二矩阵中的字符所对应的特征值以及字符的个数，对排序后的字符进行哈夫曼编码；数据输出单元，用于将编码后得到的数据输出。进一步，所述编码单元采用两级流水线来实现，其中，所述两级流水线中的一级流水线用于执行哈夫曼编码中的求和处理操作，所述两级流水线中的另一级流水线用于执行哈夫曼编码中的排序处理操作。进一步，所述数据输出单元具体用于先输出字符编码表，然后再输出编码后得到的数据。本专利技术实施例所具有的有益结果：上述本专利技术实施例先通过矩阵乘法操作，从而对脑电数据进行基于压缩感知的一级压缩，然后再对一级压缩后的数据进行哈夫曼编码，这样能够减少脑电信号的数据量，从而降低传输功耗和存储消耗。此外进一步，由于压缩感知模块采用稀疏矩阵作为压缩矩阵(即所述第一矩阵)，并且利用M个并行的判断累加单元便能实现，这样能够大大降低压缩感知模块的电路设计复杂度，减少计算功耗；再者，由于哈夫曼编码模块中的符号统计单元采用边输入边统计排序的方式，来对一级压缩后的数据进行统计排序，且编码单元采用两级流水线的设计来实现，这样可大大降低编码周期，从而降低数据压缩时延。附图说明图1是本专利技术实施例一种脑电信号的压缩装置的结构框图；图2是本专利技术实施例一种脑电信号的压缩方法的步骤流程图；图3是本专利技术实施例中压缩感知模块的一具体实施例结构示意图；图4是本专利技术实施例中统计排序单元的原理示意图；图5是本专利技术实施例中编码单元的原理示意图；图6是本专利技术实施例中两级流水设计与没有两级流水设计的编码周期对比图；图7是本专利技术实施例中哈夫曼编码的第一具体实施例编码示意图；图8是本专利技术实施例中哈夫曼编码的第二具体实施例编码示意图；图9是本专利技术实施例中哈夫曼编码的第三具体实施例编码示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。为了减少脑电信号数据的存储空间，即减少脑电信号的数据量，本专利技术实施例提供了一种脑电信号的压缩装置，如图1所示，其包括有：压缩感知模块101，用于将输入的脑电数据与第一矩阵相乘后得到第二矩阵，其中，所述脑电数据为N*1矩阵，所述第一矩阵为M*N矩阵，所述第二矩阵为M*1矩阵，N大于M；哈夫曼编码模块102，用于对第二矩阵中所包含的数据进行哈夫曼编码后得到压缩数据。优选地，所述第一矩阵为稀疏矩阵；所述压缩感知模块101包括M个判断累加单元，所述压缩感知模块101具体用于通过M个并行的判断累加单元对输入的脑电数据进行判断累加处理后得到第二矩阵，其中，所述判断累加单元用于若第一矩阵第i行中第j个元素为1时，则将脑电数据中第j个数据与前一个总和进行相加后得到当前的总和，若第一矩阵第i行中第j个元素为0时，则将前一个总和作为当前的总和。优选地，所述哈夫曼编码模块102包括：统计排序单元，用于采用边输入边统计排序的方式来对第二矩阵中的字符进行个数统计，并且按照字符的个数来对字符进行排序；编码单元，用于根据第二矩阵中的字符所对应的特征值以及字符的个数，对排序后的字符进行哈夫曼编码；数据输出单元，用于将编码后得到的数据输出。优选地，所述编码单元采用两级流水线来实现，其中，所述两级流水线中的一级流水线用于执行哈夫曼编码中的求和处理操作，所述两级流水线中的另一级流水线用于执行哈夫曼编码中的排序处理操作；和/或，所述数据输出单元具体用于先输出字符编码表，然后再输出编码后得到的数据。基于上述的装置，本专利技术实施例还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脑电信号的压缩方法，其特征在于，包括以下步骤：将输入的脑电数据与第一矩阵相乘后得到第二矩阵，其中，所述脑电数据为N*1矩阵，所述第一矩阵为M*N矩阵，所述第二矩阵为M*1矩阵，N大于M；对第二矩阵中所包含的数据进行哈夫曼编码后得到压缩数据。

【技术特征摘要】
1.一种脑电信号的压缩方法，其特征在于，包括以下步骤：将输入的脑电数据与第一矩阵相乘后得到第二矩阵，其中，所述脑电数据为N*1矩阵，所述第一矩阵为M*N矩阵，所述第二矩阵为M*1矩阵，N大于M；对第二矩阵中所包含的数据进行哈夫曼编码后得到压缩数据。2.根据权利要求1所述一种脑电信号的压缩方法，其特征在于，所述第一矩阵为稀疏矩阵；所述将输入的脑电数据与第一矩阵相乘后得到第二矩阵这一步骤，其具体为：通过M个并行的判断累加单元对输入的脑电数据进行判断累加处理后得到第二矩阵，其中，所述判断累加单元用于若第一矩阵第i行中第j个元素为1时，则将脑电数据中第j个数据与前一个总和进行相加后得到当前的总和，若第一矩阵第i行中第j个元素为0时，则将前一个总和作为当前的总和。3.根据权利要求1所述一种脑电信号的压缩方法，其特征在于，所述对第二矩阵中所包含的数据进行哈夫曼编码后得到压缩数据这一步骤，其包括：通过统计排序单元从而采用边输入边统计排序的方式来对第二矩阵中的字符进行个数统计，并且按照字符的个数来对字符进行排序；通过编码单元来根据第二矩阵中的字符所对应的特征值以及字符的个数，对排序后的字符进行哈夫曼编码后，通过数据输出单元将编码后得到的数据输出。4.根据权利要求3所述一种脑电信号的压缩方法，其特征在于，所述编码单元采用两级流水线来实现，其中，所述两级流水线中的一级流水线用于执行哈夫曼编码中的求和处理操作，所述两级流水线中的另一级流水线用于执行哈夫曼编码中的排序处理操作。5.根据权利要求3所述一种脑电信号的压缩方法，其特征在于，所述数据输出单元具体用于先输出字符编码表，然后再输出编码...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴朝晖，叶彦斌，李斌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44