利用高度自相关载波序列进行生物信号处理的系统和方法技术方案

利用高度自相关载波序列进行生物信号处理的系统和方法。一种用于生物信号记录的计算机实现的方法，所述方法包括利用载波序列码对采样诱发生物信号进行调制，从而产生调制诱发生物信号。所述载波序列码具有自相关函数。所述方法包括通过计算所述调制诱发生物信号与所述载波序列码的卷积来对所述调制诱发生物信号进行解调，从而产生诱发生物信号谱。所述诱发生物信号谱具有作为所述载波序列码的函数的峰值边带比。所述方法包括计算所述采样诱发生物信号的每个元素与所述峰值边带比之间的偏差，并且基于所述偏差从所述采样诱发生物信号中过滤噪声伪影。也可通过改变采样率来最优化峰值边带比。

System and method for biological signal processing using highly self correlated carrier sequences

System and method for biological signal processing using highly self correlated carrier sequences. A computer implemented method for biological signal recording, comprising modulating a sampled induced biological signal using a carrier sequence code, thereby generating a modulation induced biological signal. The carrier sequence code has an autocorrelation function. The method includes demodulating the modulated evoked biological signal by calculating the convolution of the modulation induced biological signal with the carrier sequence code, thereby producing an induced biological signal spectrum. The induced biological signal spectrum has a peak sideband ratio as a function of the carrier sequence code. The method includes calculating a deviation between each element of the sampled induced biological signal and the peak sideband ratio, and filtering noise artifact from the sampling induced biological signal based on the deviation. The peak to band ratio can also be optimized by varying the sampling rate.

【技术实现步骤摘要】
利用高度自相关载波序列进行生物信号处理的系统和方法相关申请本申请是2015年4月27日提交的且现已公布为U.S.2015/0229341的美国专利申请序列号14/697593的部分继续申请，所述专利申请以引用的方式明确地并入本文。另外，美国专利申请序列号14/697593是2013年4月6日提交的且现已公布为U.S.2014/0303899的美国专利申请序列号13/858038的部分继续申请，所述专利申请也以引用的方式明确地并入本文。
本专利技术涉及生物信号处理。
技术介绍
因为生物信号的振幅相对于周围噪声信号的振幅较低，所以在从身体表面非侵入性地测量生物信号时，难以记录生物信号。可掩盖从身体表面的生物信号的测量的潜在噪声源包括来自电气或电子装置的广播电磁辐射、来自移动通过静态场的中性源的散射电磁辐射、在环境中传递到所述源的机械振动和所述源本身的移动以及其他。可通过使用电气屏蔽和振动隔离将对象与潜在的干扰机电地隔离来最小化噪声源对生物信号记录的影响。然而，在现实世界的应用中，此类控制测量是不可行的，并且必须在高噪音环境中完成低信号记录。另外，现实世界的噪声源的功率谱常常与生物信号的功率谱重叠，并且因此常规的滤波技术(诸如带通滤波)并不适用。
技术实现思路
根据一方面，用于生物信号记录的计算机实现的方法包括：将来自传感器的发送器的控制信号发送到传输源。所述传输源根据控制信号向对象发送能量。所述方法包括响应于从对象返回的能量反射在传感器的接收器处接收诱发生物信号。所述诱发生物信号是模拟信号。所述方法包括通过以预定的采样率对诱发生物信号进行采样来计算采样诱发生物信号。所述方法包括利用载波序列码对采样诱发生物信号进行调制，从而产生调制诱发生物信号。所述载波序列码具有自相关函数。所述方法包括通过计算调制诱发生物信号与载波序列码的卷积来对调制诱发生物信号进行解调，从而产生诱发生物信号谱。所述诱发生物信号谱具有作为载波序列码的函数的峰值边带比。所述方法包括计算采样诱发生物信号的每个元素与峰值边带比之间的偏差，并且基于所述偏差从采样诱发生物信号中过滤噪声伪影。另外，所述方法包括基于过滤输出真实的诱发生物信号。根据另一方面，用于生物信号记录的计算机实现的方法包括：将来自传感器的发送器的控制信号发送到传输源。根据载波序列码来发送控制信号，并且传输源根据所述载波序列码向对象发送能量。所述载波序列码具有自相关函数。所述方法包括响应于从对象返回的能量反射在传感器的接收器处接收诱发生物信号。所述诱发生物信号是模拟信号，并且根据载波序列码对所述诱发生物信号进行调制。所述方法包括通过计算诱发生物信号与载波序列码的卷积来对诱发生物信号进行解调，从而产生诱发生物信号谱。所述诱发生物信号谱具有与峰值边带比成比例的信噪比。所述峰值边带比是载波序列码的函数。另外，所述方法包括通过基于峰值边带比从调制诱发生物信号中提取真实的诱发生物信号来生成真实的诱发生物信号。根据另一方面，用于生物信号记录的系统包括传感器，所述传感器包括用于向传输源发送控制信号的发送器。所述传输源根据控制信号向对象发送能量。所述传感器还包括用于响应于从对象返回的能量反射来接收诱发生物信号的接收器。所述诱发生物信号是模拟信号。所述系统还包括可通信地联接到传感器的系统时钟，以便以预定的采样率生成采样诱发生物信号。所述系统还包括可通信地联接到传感器的调制器，以便接收采样诱发生物信号并且利用具有自相关函数的载波序列码来对采样诱发生物信号进行调制。所述系统包括可通信地联接到传感器的解调器，以便接收调制诱发生物信号并且通过计算调制诱发生物信号与载波序列码的卷积来对调制诱发生物信号进行解调，从而产生诱发生物信号谱。所述诱发生物信号谱具有作为载波序列码的函数的峰值边带比。另外，所述系统包括可通信地联接到传感器的滤波器，以便计算采样诱发生物信号与峰值边带比之间的偏差，基于所述偏差从采样诱发生物信号中过滤噪声伪影，并且基于所述过滤输出真实的诱发生物信号。根据另一方面，用于生物信号记录的系统包括传感器，所述传感器包括根据载波序列码向传输源发送控制信号的发送器。所述传输源根据载波序列码向对象发送能量，并且所述载波序列码具有自相关函数。所述传感器还包括用于响应于从对象返回的能量反射来接收诱发生物信号的接收器。所述诱发生物信号是模拟信号，并且根据载波序列码对所述诱发生物信号进行调制。所述系统包括可通信地联接到传感器的解调器，以便接收调制诱发生物信号并且通过计算诱发生物信号与载波序列码的卷积来对调制诱发生物信号进行解调，从而产生诱发生物信号谱。所述诱发生物信号谱具有与峰值边带比成比例的信噪比，并且峰值边带比是载波序列码的函数。所述解调器通过基于峰值边带比从调制诱发生物信号中提取真实的诱发生物信号来生成真实的诱发生物信号。附图说明图1是根据示例性实施方案的用于使用高度自相关的载波序列码(HACS)进行生物信号处理的系统的示例性框图；图2是根据示例性实施方案的用于使用HACS进行生物信号处理的调制和解调的示例性示意图；图3A是根据示例性实施方案的使用HACS和逻辑“与”(AND)门的示例性生物信号卷积的示意图；图3B是根据示例性实施方案的使用HACS和逻辑“或”(OR)门的示例性生物信号卷积的示意图；图4是根据示例性实施方案的使用HACS来进行调制和解调的示例性生物信号迹线的示意图；图5是根据另一示例性实施方案的使用HACS来进行调制和解调的添加有模拟的“尖峰”噪声的示例性生物信号迹线的示意图；图6A示出在没有使用HACS的情况下在现实世界应用中测量诱发生物信号的示例性图形输出；图6B示出通过使用HACS并改变预定的采样率在现实世界应用中测量诱发生物信号的示例性图形输出。图7是根据示例性实施方案的使用二进制补码HACS和逻辑“异或”(XOR)门的示例性生物信号卷积的示意图；图8是根据另一示例性实施方案的使用HACS进行调制和解调的具有正弦噪声源的示例性生物信号迹线的示意图，其中噪声的边带与信号的边带重叠；图9是根据示例性实施方案的用于使用高度自相关的载波序列码(HACS)进行生物信号处理的示例性方法的流程图；图10是根据示例性实施方案的用于对调制诱发生物信号滤波的示例性方法的流程图；以及图11是根据示例性实施方案的用于使用高度自相关的载波序列码(HACS)进行生物信号处理的不同的示例性方法的流程图。具体实施方式下文包括本文采用的所选择术语的定义。定义包括落在术语范围内并且可用于实现方式的部件的各种实例和/或形式。实例不意图进行限制。另外，本文讨论的部件可被组合、省略或与其他部件组织或组织成不同的架构。“计算机通信”，如本文所使用，是指两个或更多个计算装置(例如，计算机、个人数字助理、蜂窝电话、网络装置)之间的通信并且可为例如网络传输、文件传输、小应用程序传输、电子邮件、超文本传输协议(HTTP)传输等。计算机通信可通过例如无线系统(例如，IEEE802.11)、以太网系统(例如，IEEE802.3)、令牌环系统(例如，IEEE802.5)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、点对点系统、电路交换系统、分组交换系统以及其他发生。如本文所用，“计算机可读介质”是指存储指令和/或数据的非暂时性介质。计算机可读本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生物信号记录的计算机实现的方法，其包括：将来自传感器的发送器的控制信号发送到传输源，其中所述传输源根据所述控制信号向对象发送能量；响应于从所述对象返回的能量反射在所述传感器的接收器处接收诱发生物信号，其中所述诱发生物信号是模拟信号；通过以预定的采样率对所述诱发生物信号进行采样来计算采样诱发生物信号；利用载波序列码对所述采样诱发生物信号进行调制从而产生调制诱发生物信号，所述载波序列码具有自相关函数；通过计算所述调制诱发生物信号与所述载波序列码的卷积来对所述调制诱发生物信号进行解调从而产生诱发生物信号谱，所述诱发生物信号谱具有作为所述载波序列码的函数的峰值边带比；计算所述采样诱发生物信号的每个元素与所述峰值边带比之间的偏差；基于所述偏差从所述采样诱发生物信号中过滤噪声伪影；以及基于所述过滤输出真实的诱发生物信号。

【技术特征摘要】
2015.12.07 US 14/961,2771.一种用于生物信号记录的计算机实现的方法，其包括：将来自传感器的发送器的控制信号发送到传输源，其中所述传输源根据所述控制信号向对象发送能量；响应于从所述对象返回的能量反射在所述传感器的接收器处接收诱发生物信号，其中所述诱发生物信号是模拟信号；通过以预定的采样率对所述诱发生物信号进行采样来计算采样诱发生物信号；利用载波序列码对所述采样诱发生物信号进行调制从而产生调制诱发生物信号，所述载波序列码具有自相关函数；通过计算所述调制诱发生物信号与所述载波序列码的卷积来对所述调制诱发生物信号进行解调从而产生诱发生物信号谱，所述诱发生物信号谱具有作为所述载波序列码的函数的峰值边带比；计算所述采样诱发生物信号的每个元素与所述峰值边带比之间的偏差；基于所述偏差从所述采样诱发生物信号中过滤噪声伪影；以及基于所述过滤输出真实的诱发生物信号。2.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其中对所述采样诱发生物信号进行调制还包括将所述载波序列码转化成二进制格式并利用二进制格式的所述载波序列码对所述采样诱发生物信号进行调制。3.如权利要求2所述的计算机实现的方法，其中对所述调制诱发生物信号进行解调还包括通过使用逻辑“与”门计算所述调制诱发生物信号与二进制格式的所述载波序列码的所述卷积来对所述调制诱发生物信号进行解调。4.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其中计算所述采样诱发生物信号还包括通过系统时钟以预定的速率对所述诱发生物信号进行采样和保持。5.如权利要求4所述的计算机实现的方法，其中对所述采样诱发生物信号进行调制还包括使用逻辑“异或”门将所述采样诱发生物信号与所述载波序列码相乘。6.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述载波序列码是巴克序列。7.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其中基于所述偏差从所述采样诱发生物信号中过滤噪声伪影还包括将所述采样诱发生物信号的每个元素的所述偏差与预定阈值进行比较，并且基于所述比较对所述采样诱发生物信号的相应元素进行过滤。8.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述诱发生物信号谱代表具有以与所述峰值边带比成比例的因子增加的振幅的所述诱发生物信号。9.一种用于生物信号记录的计算机实现的方法，其包括：将来自传感器的发送器的控制信号发送到传输源，其中根据载波序列码来发送所述控制信号，并且所述传输源根据所述载波序列码向对象发送能量，所述载波序列码具有自相关函数；响应于从所述对象返回的能量反射在所述传感器的接收器处接收诱发生物信号，其中所述诱发生物信号是模拟信号并且根据所述载波序列码对所述诱发生物信号进行调制；通过计算所述诱发生物信号与所述载波序列码的卷积来对所述诱发生物信号进行解调从而产生诱发生物信号谱，所述诱发生物信号谱具有与峰值边带比成比例的信噪比，其中所述峰值边带比是所述载波序列码的函数；通过基于所述峰值边带比从所述调制诱发生物信号中提取真实的诱发生物信号来生成所述真实的诱发生物信号。10.如权利要求9所述的计算机实现的方法，其中将来自所述传感器的所述发送器的控制信号发送到所述传输源还包括所述控制信号根据所述载波序列码驱动所述传输源的闪烁。11.如权利要求9所述的计算机实现的方法，其中所述载波序列码是各自具有不同长度的两个载波序列码...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·C·冯，T·J·迪克，C·W·小霍尔，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP