脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法和系统，其中所述方法包括：对待检测的脑电信号进行小波分解，并根据预设的低频段的小波系数重建脑电信号，得到低频脑电信号；从重建的所述低频脑电信号上提取脑电波；根据预设的幅度阈值和采样频率参数，从所述脑电波中检测出睡眠状态下的脑电波。本发明专利技术的技术方案，可以排除脑电信号中干扰成分的影响，检测出来的睡眠状态下脑电波具有更高的准确率，提升了后期睡眠状态分析的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及辅助睡眠
，特别是涉及一种脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法和系统。
技术介绍
目前市面上已经有一些设备来帮助人们入睡，提高睡眠质量。睡眠状态分析是了解用户睡眠质量的重要手段，多导睡眠图(Polysomnography,PSG)，又称睡眠脑电图，是目前临床上用于睡眠诊断和分析的“金标准”。多导睡眠图利用多种生命体征对睡眠进行分析，在这些体征信号中，脑电处于核心地位；利用脑电波4种节律：δ波(1-3Hz)，θ波(4-7Hz)，α波(8-12Hz)，β波(14-30Hz)的频率特性。由于脑电信号的强度很弱(脑电信号为微伏级别，心电信号为毫伏级别)，在信号采集和检测时极易被外界信号所干扰。因此，利用计算机对脑电信号进行睡眠分析研究时，对于采集到的脑电信号，需要准确地从中检测出睡眠状态下的脑电波成分，这样才可以确保后续使用该脑电信号进行相关睡眠状态分析时的准确率。目前对脑电信号进行脑电波提取时，一般是对脑电信号进行滤波、小波分解与重构，得到脑电信号的四种基本频段(δ波频段、θ波频段、α波频段和β波频段)的信号，用于睡眠状态分析，如前面所述，由于脑电信号的强度很弱，采用这种手段检测处理的脑电波信号，容易混入干扰成分，导致检测出来的睡眠状态下脑电波的准确率较低，也影响了后期睡眠状态分析的可靠性。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法和系统，有效地提高睡眠状态识别的准确率。一种脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法，包括：对待检测的脑电信号进行小波分解，并根据预设的低频段的小波系数重建脑电信号，得到低频脑电信号；从重建的所述低频脑电信号上提取脑电波；根据预设的幅度阈值和采样频率参数，从所述脑电波中检测出睡眠状态下的脑电波。一种脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的系统，包括：低频脑电信号获取模块，用于对待检测的脑电信号进行小波分解，并根据预设的低频段的小波系数重建脑电信号，得到低频脑电信号；脑电波提取模块，用于从重建的所述低频脑电信号上提取脑电波；脑电波检测模块，用于根据预设的幅度阈值和采样频率参数，从所述脑电波中检测出睡眠状态下的脑电波。上述脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法和系统，对脑电信号进行小波分解，并根据低频段的小波系数重建脑电信号，在低频部分上检测出睡眠状态下的脑电波。该方案可以排除脑电信号中干扰成分的影响，检测出来的睡眠状态下脑电波具有更高的准确率，提升了后期睡眠状态分析的可靠性。附图说明图1为一个实施例的脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法的流程图；图2是K综合波的波形示意图；图3是δ波的波形示意图；图4为判断为脑电波的波形示意图；图5是非眼快动睡眠S2期的脑电信号上K综合波的检测结果示意图；图6是非眼快动睡眠S3期的脑电信号上δ波的检测结果示意图；图7为图7为从脑电信号中检测K综合波与δ波的流程图；图8为一个实施例的脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图阐述本专利技术的脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法和系统的实施例。参考图1所示，图1为一个实施例的脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法的流程图，包括：S101，对待检测的脑电信号进行小波分解，并根据预设的低频段的小波系数重建脑电信号，得到低频脑电信号；上述步骤，可以在对用户进行辅助睡眠等睡眠状态分析中，通过用户佩戴相关传感设备，采集用户在睡眠过程中产生的脑电信号，得到待检测的脑电信号，在采集脑电信号时，可以以30s为一帧进行采集，对每帧脑电信号进行后续处理。为了避免高频噪声的干扰同时保留信号的基本信息，我们在较低频段上对脑电信号进行分析。为了计算的方便，可以选择θ波的频率上限(0～8Hz)进行小波分解和重建，在此，首先对待检测的脑电信号进行小波分解，并根据低频段的小波系数重建脑电信号，然后在重建的低频脑电信号上提取脑电波；上述预设的低频段，可以选取0～4Hz，如果单一针对于K综合波处理时，可以取0～2Hz频段，或者先识别出K综合波，然后设置0～4Hz频段，识别出δ波，再将两种波的检测结果结合起来。S102，从重建的所述低频脑电信号上提取脑电波；此步骤中，是根据波形特征，从重建的低频脑电信号上提取脑电波，以K综合波与δ波为例。K综合波是一种具有高波幅的复合双相或者多相的慢波，持续时间约为1～2s，波幅约为200～300微伏(uV)；δ波活动的频率为1～3Hz，波幅约为20～200微伏；参考图2和图3所示，图2是K综合波的波形示意图，图3是δ波的波形示意图。在此，通过小波分解与低频重构后，需要从低频脑电信号中提取出脑电波。作为一个实施例，结合K综合波的在波形上具有复合双相或者多相且波幅较高的特点，在此将其简化成具有高波峰、深波谷、持续时间为1～2s左右的脑电波。δ波具有波幅较高、频率较低的特点，将其简化成具有高振幅、持续时间为0.5s～2s左右的脑电波。在一个实施例中，从低频脑电信号上提取脑电波的过程，可以包括如下步骤：从低频脑电信号的波形上找出局部极小值点，并将其标记为波谷；将相邻两个波谷之间最大的局部极大值点标记为波峰；根据波形上每个左波谷-波峰-右波谷对的高度判断出脑电波；参考图4所示，图4为判断为脑电波的波形示意图，在判断过程中，首先计算每个左波谷-波峰-右波谷对的高度，然后分为以下三种方式：(1)若左右两个波谷的高度差小于预设的差值阈值，则将该波形判为一个脑电波；具体的，如图4(a)所示，如果两个波谷的高度差小于阈值时(如10微伏)，判为一个脑电波。(2)若左右两个波谷的高度差大于差值阈值，且左波谷-上升支波峰的高度小于波峰-下降支右波谷的一半，则将该波形判为一个脑电波；具体的，如图4(b)所示，如果两个波谷的高度差大于阈值，且左波谷-波峰(上升支)的高度小于波峰-右波谷(下降支)的一半，则将其判为一个脑电波。(3)若左右两个波谷的高度差大于差值阈值，且上升支的高度大于下降支的一半，则抛弃右波谷并在波形上寻找接下来的第二个波谷，重新进行判断；具体的，如图4(c)所示，如果两个波谷的高度差大于阈值，且上升支的高度大于下降支的一半，则抛弃右波谷并寻找接下来的第二个波谷，重新进行计算和判断。S103，根据预设的幅度阈值和采样频率参数，从所述脑电波中检测出睡眠状态下的脑电波；继续以K综合波与δ波为例，如上所述，K综合波是一种具有高波幅的复合双相或者多相的慢波，持续时间约为1～2s，波幅约为200～300微伏。在低频段的脑电信号上提取出脑电波后，可以根据K综合波与δ波的波形特点来检测K综合波与δ波。在一个实施例中，对于检测睡眠状态下的脑电波的方法，可以包括如下步骤：根据K综合波和δ波脑电波的波形特征，结合所述提取的脑电波的采样频率参数和预设的中K综合波和δ波的幅度阈值，从所述脑电波中检测K综合波与δ波。具体的，从所述脑电波中检测K综合波与δ波的过程，可以包括如下公式：wk-true,ifheightEOGtrough_lef:triugh_right<height_threEOG1<(ptrough_right-ptrough_left)/fs<2ampEEGtrough<trough_threEEGampEEGpeak&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法，其特征在于，包括：对待检测的脑电信号进行小波分解，并根据预设的低频段的小波系数重建脑电信号，得到低频脑电信号；从重建的所述低频脑电信号上提取脑电波；根据预设的幅度阈值和采样频率参数，从所述脑电波中检测出睡眠状态下的脑电波。

【技术特征摘要】
1.一种脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法，其特征在于，包括：对待检测的脑电信号进行小波分解，并根据预设的低频段的小波系数重建脑电信号，得到低频脑电信号；从重建的所述低频脑电信号上提取脑电波；根据预设的幅度阈值和采样频率参数，从所述脑电波中检测出睡眠状态下的脑电波。2.根据权利要求1所述的脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法，其特征在于，所述从重建的所述低频脑电信号上提取脑电波的步骤包括：从低频脑电信号的波形上找出局部极小值点，并将其标记为波谷；将相邻两个波谷之间最大的局部极大值点标记为波峰；根据波形上每个左波谷-波峰-右波谷对的高度判断出脑电波。3.根据权利要求2所述的脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法，其特征在于，所述根据波形上每个左波谷-波峰-右波谷对的高度判断出脑电波的步骤包括：计算每个左波谷-波峰-右波谷对的高度；若左右两个波谷的高度差小于预设的差值阈值，则将该波形判为一个脑电波；若左右两个波谷的高度差大于差值阈值，且左波谷-上升支波峰的高度小于波峰-下降支右波谷的一半，则将该波形判为一个脑电波；若左右两个波谷的高度差大于差值阈值，且上升支的高度大于下降支的一半，则抛弃右波谷并在波形上寻找接下来的第二个波谷，重新进行判断。4.根据权利要求2所述的脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法，其特征在于，根据预设的幅度阈值和采样频率参数，从所述脑电波中检测出睡眠状态下的脑电波的步骤包括：根据K综合波和δ波脑电波的波形特征，结合所述提取的脑电波的采样频率参数和预设的中K综合波和δ波的幅度阈值，从所述脑电波中检测K综合波与δ波。5.根据权利要求4所述的脑电信号中检测睡眠状态下脑电波的方法，其特征在于，所述从所述脑电波中检测K综合波与δ波的步骤包括如下公式：wk=true,ifheightEOGtrough_lef:trough_right<height_threEOG1<(ptrough_right-ptrough_left)/fs<2ampEEGtrough<trough_threEEGampEEGpeak&...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵巍，胡静，韩志，
申请(专利权)人：广州视源电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44