【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于脑电信号处理
，尤其是涉及一种基于多重分形消除趋势波动分析的脑电测谎方法。
技术介绍
测谎技术作为司法审讯的一种辅助手段，对刑事案件事实的侦查和证明发挥着重要的作用，现已得到广泛应用。如何准确有效地识别谎言，对于司法机关工作人员来说就显得尤为重要，研究谎言的检测方法具有重大的现实意义。1912年，美国研制的多导测谎仪主要通过呼吸、脉搏、血压、皮肤电压等生理变化指标来判别谎言，由于上述参数易受主观因素的影响，使得检测结果难以保证准确无误，误报和漏报率高。1989年，Rosenfeld提出事件相关电位(ERP)的测谎改进方法，其原理是利用受试者接受与案情相关的刺激时产生的P300诱发电位的脑电波变化来判定谎情。事件相关电位(ERP，event-relatedpotential)是一种特殊的脑诱发电位，通过有意地赋予刺激以特殊的心理意义，利用多个或多样的刺激所引起的脑电位，它反映了认知过程中大脑的神经电生理的变化，也被称为认知电位，也就是指当人们对某课题进行认知加工时，从头颅表面记录到的脑电位，也称为ERP脑电位，对应的脑电波信号为ERP脑电波信号。事件相关电位(ERP)测谎研究中主要涉及的诱发电位是P300和N400，其中P300诱发电位的脑电波信号为250ms～700ms的正向波，N400诱发电位的脑电波信号为潜伏期为200ms～500ms的负向波。P300诱发电位的脑电波信号的...
【技术保护点】
一种基于多重分形消除趋势波动分析的脑电测谎方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、脑电测谎判断阈值设定：采用与处理器(1)连接的参数设置单元(2)对脑电信号提取装置的脑电测谎判断阈值进行设定；所述脑电信号检测装置包括Pz电极，所述Pz电极为按照国际标准“10/20”电极安放方法布设在被测试者头部顶点的脑电电极；所述脑电信号提取装置的脑电测谎判断阈值包括所述Pz电极的脑电测谎判断阈值，所述Pz电极的脑电测谎判断阈值包括Hurst指数判断阈值HPz和多重分形谱宽度判断阈值WPz，其中HPz和WPz均为常数，HPz＝1.0142～1.0967，WPz＝0.894～1.11；步骤二、脑电信号采集：测谎过程中，对被测试者赋予刺激前的时间段t1内和对被测试者赋予刺激后的时间段t2内，均采用所述Pz电极对被测试者头部顶点的脑电信号进行实时提取，并通过脑电信号采集设备(3)按照预先设定的采样频率f对所述Pz电极提取的脑电信号同步进行采集，且将所采集的脑电信号同步传送至处理器(1)；所述Pz电极提取的脑电信号记作Pz脑电信号，所述Pz脑电信号为因赋予刺激诱发的诱发脑电信号且其诱发电位为事件相关电位...
【技术特征摘要】
1.一种基于多重分形消除趋势波动分析的脑电测谎方法，其特征在
于：该方法包括以下步骤：
步骤一、脑电测谎判断阈值设定：采用与处理器(1)连接的参数设
置单元(2)对脑电信号提取装置的脑电测谎判断阈值进行设定；
所述脑电信号检测装置包括Pz电极，所述Pz电极为按照国际标准
“10/20”电极安放方法布设在被测试者头部顶点的脑电电极；
所述脑电信号提取装置的脑电测谎判断阈值包括所述Pz电极的脑电
测谎判断阈值，所述Pz电极的脑电测谎判断阈值包括Hurst指数判断阈
值HPz和多重分形谱宽度判断阈值WPz，其中HPz和WPz均为常数，HPz＝1.0142～
1.0967，WPz＝0.894～1.11；
步骤二、脑电信号采集：测谎过程中，对被测试者赋予刺激前的时间
段t1内和对被测试者赋予刺激后的时间段t2内，均采用所述Pz电极对
被测试者头部顶点的脑电信号进行实时提取，并通过脑电信号采集设备
(3)按照预先设定的采样频率f对所述Pz电极提取的脑电信号同步进行
采集，且将所采集的脑电信号同步传送至处理器(1)；
所述Pz电极提取的脑电信号记作Pz脑电信号，所述Pz脑电信号为
因赋予刺激诱发的诱发脑电信号且其诱发电位为事件相关电位，所述事件
相关电位为P300；
本步骤中，采样时间为T且T＝t1+t2；其中，t1＝400ms～600ms；
t2＝1200ms～1800ms；
步骤三、脑电信号分析处理，过程如下：
步骤301、脑电信号接收与同步存储：所述处理器(1)将所接收到的
脑电信号xPz(i)同步存储至存储器(4)内；
所述存储器(4)与处理器(1)连接；
所述脑电信号xPz(i)包括N个采样周期内采集的Pz脑电信号，其中i
\t为正整数且i＝1、2、3、…、N，f的单位为Hz，T的单位
为ms；
步骤302、脑电信号特征提取：所述处理器(1)调用多重分形消除趋
势波动分析模块计算得出脑电信号xPz(i)的Hurst指数HPz’和多重分形谱
宽度WPz’；
步骤303、说谎与否判断：根据步骤302中得出的Hurst指数HPz’和
多重分形谱宽度WPz’，并结合步骤一中设定的Hurst指数判断阈值HPz和
多重分形谱宽度判断阈值WPz，所述处理器(1)调用差值比较模块对此时
被测试者说谎与否进行判断：当HPz’＞HPz且WPz’＜WPz时，判断为此时被
测试者没有说谎；否则，判断为此时被测试者说谎；
步骤304、说谎与否判断结果输出：所述处理器(1)将步骤303中作
出的说谎与否判断结果输出。
2.按照权利要求1所述的基于多重分形消除趋势波动分析的脑电测谎
方法，其特征在于：步骤302中进行脑电信号特征提取之前，还需对脑电
信号xPz(i)进行预处理；
对脑电信号xPz(i)进行预处理时，先对脑电信号xPz(i)进行去除眼电
伪迹处理，再对去除眼电伪迹处理后的脑电信号xPz(i)进行滤波处理。
3.按照权利要求1或2所述的基于多重分形消除趋势波动分析的脑电
测谎方法，其特征在于：步骤一中进行脑电测谎判断阈值设定时，过程如
下：
步骤101、按照常规的ERP实验方法，对被测试者随机赋予三种刺激，
三种刺激分别为探测刺激、无关刺激和靶刺激；三种刺激的测试次数均为
多次，其中无关刺激出现的概率为70％，探测刺激和靶刺激出现的概率均
为15％；
对被测试者赋予任一种刺激时，均按照步骤二中所述的方法进行脑电
\t信号采集；
步骤102、将赋予多次探测刺激时脑电信号采集设备(3)采集的多个
脑电信号xPz(i)进行叠加平均，得到探测刺激下的脑电信号XPz(i)，再按
照步骤301至步骤302中所述的方法计算得出脑电信号XPz(i)的Hurst指
数HPzM和多重分形谱宽度WPzM；
同时，将赋予多次无关刺激时脑电信号采集设备(3)采集的多个脑
电信号xPz(i)进行叠加平均，得到无关刺激下的脑电信号X’Pz(i)，再按照
步骤301至步骤302中所述的方法计算得出脑电信号X’Pz(i)的Hurst指数
HPzm和多重分形谱宽度WPzm；
步骤103、根据公式和公式计算得
出Hurst指数判断阈值HPz和多重分形谱宽度判断阈值WPz。
4.按照权利要求1或2所述的基于多重分形消除趋势波动分析的脑电
测谎方法，其特征在于：步骤二中所述的t1＝500ms，t2＝1500ms。
5.按照权利要求1或2所述的基于多重分形消除趋势波动分析的脑电
测谎方法，其特征在于：步骤一中所述脑电信号检测装置还包括Fz电极；
所述Fz电极为按照国际标准“10/20”电极安放方法布设在被测试者头部
中央点的脑电电极；
所述脑电信号提取装置的脑电测谎判断阈值还包括所述Fz电极的脑
电测谎判断阈值，所述Fz电极的脑电测谎判断阈值包括Hurst指数判断
阈值HFz和多重分形谱宽度判断阈值WFz，其中HFz＝0.9035～0.9985，
WFz＝0.6972～0.8377；
步骤二中进行脑电信号采集时，对被测试者赋予刺激前的时间段t1
内和对被测试者赋予刺激后的时间段t2内，均采用所述Fz电极对被测试
者头部中央点的脑电信号进行实时提取，并通过脑电信号采集设备(3)
按照预先设定的采样频率f对所述Fz电极提取的脑电信号同步进行采集
\t且将所采集的脑电信号同步传送至处理器(1)；
所述Fz电极提取的脑电信号记作Fz脑电信号，所述Fz脑电信号为
因赋予刺激诱发的诱发脑电信号且其诱发电位为事件相关电位，所述事件
相关电位为P300；
步骤三中进行脑电信号分析处理，过程如下：
步骤301中进行脑电信号接收与同步存储时，所述处理器(1)还需
将所接收到的脑电信号xFz(i)同步存储至存储器(4)内；
所述脑电信号xFz(i)包括N个采样周期内采集的Fz脑电信号；
步骤302中进行脑电信号特征提取时，所述处理器(1)还需调用多
重分形消除趋势波动分析模块计算得出脑电信号xFz(i)的Hurst指数HFz’
和多重分形谱宽度WFz’；
步骤303中得出的说谎与否判断结果为根据脑电信号xFz(i)判断得出
的说谎与否判断结果；
步骤303中完成说谎与否判断后，还需根据步骤302中得出的Hurst
指数HFz’和多重分形谱宽度W...
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