一种睡眠微觉醒的识别方法、设备及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种睡眠微觉醒的识别方法、睡眠微觉醒的识别系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，涉及生物医学技术领域。其中，睡眠微觉醒的识别方法包括：对原始脑电信号进行前处理，得到多帧信号；对每帧信号以预设的短时窗口为单位进行变换，得到多帧变换域信号；根据所述变换域信号进行睡眠微觉醒的初步判读；对所述初步判读的微觉醒信号进行识别，确定出微觉醒信号。本发明专利技术由于在识别的过程中充分考虑了各种原因导致的可能发生的误判，因此实现了对微觉醒始末时间的准确检测，且在检测过程中可以大大降低运行时间。

A Recognition Method, Equipment and System for Sleep Microarousal

【技术实现步骤摘要】
一种睡眠微觉醒的识别方法、设备及系统
本专利技术关于生物医学
，特别是关于生物医学中信号的处理技术，具体的讲是一种睡眠微觉醒的识别方法、睡眠微觉醒的识别系统、计算机设备以及计算机可读存储介质。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。微觉醒是可能导致清醒或引起一过性睡眠中断的短暂现象。之所以判读觉醒是因为即使总睡眠时间正常，频繁微觉醒也可能导致病人白天嗜睡。脑电图(EEG)是用来检测微觉醒的重要信号。在N1、N2期和N3(NREM)期，如果EEG频率突然改变，出现包括α、θ波和/或频率＞16Hz(但不包括梭形波)的波，至少持续3s，频率改变前至少有10s稳定睡眠即可判读为微觉醒。R期微觉醒判读要求EEG改变的同时至少有1s颏EMG增高。由于觉醒规则复杂、脑电信号规律性不强且不同个体间差异明显，因此，如何提供一种新的睡眠微觉醒的识别方案，其能够正确设定微觉醒判定条件，避免各种类型的误判并标注出微觉醒发生的具体时间是本领域亟待解决的技术难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种睡眠微觉醒的识别方法、睡眠微觉醒的识别系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，通过对原始脑电信号进行前处理，以预设的短时窗口为单位进行变换，获取频域信息，在检测阶段经过初步判读和最终的识别，确定出微觉醒信号，由于在识别的过程中充分考虑了各种原因导致的可能发生的误判，因此实现了对微觉醒始末时间的准确检测，且在检测过程中可以大大降低运行时间。本专利技术的目的之一是，提供一种睡眠微觉醒的识别方法，包括：对原始脑电信号进行前处理，得到多帧信号；对每帧信号以预设的短时窗口为单位进行变换，得到多帧变换域信号；根据所述变换域信号进行睡眠微觉醒的初步判读；对所述初步判读的微觉醒信号进行识别，确定出微觉醒信号。本专利技术的目的之一是，提供一种睡眠微觉醒的识别系统，包括：信号前处理模块，用于对原始脑电信号进行前处理，得到多帧信号；信号变换模块，用于对每帧信号以预设的短时窗口为单位进行变换，得到多帧变换域信号；初步判读模块，用于根据所述变换域信号进行睡眠微觉醒的初步判读；信号识别模块，用于对所述初步判读的微觉醒信号进行识别，确定出微觉醒信号。本专利技术的目的之一是，提供一种计算机设备，包括：适于实现各指令的处理器以及存储设备，所述存储设备存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行一种睡眠微觉醒的识别方法。本专利技术的目的之一是，提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行一种睡眠微觉醒的识别方法。本专利技术的有益效果在于，提供了一种睡眠微觉醒的识别方法、睡眠微觉醒的识别系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，通过对原始脑电信号进行前处理，以预设的短时窗口为单位进行变换，获取频域信息，在检测阶段经过初步判读和最终的识别，确定出微觉醒信号，由于在识别的过程中充分考虑了各种原因导致的可能发生的误判，因此实现了对微觉醒始末时间的准确检测，且在检测过程中可以大大降低运行时间。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种睡眠微觉醒的识别系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种睡眠微觉醒的识别系统中信号前处理模块的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种睡眠微觉醒的识别系统中初步判读模块的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种睡眠微觉醒的识别系统中标签向量确定模块的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种睡眠微觉醒的识别系统中信号判读模块的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种睡眠微觉醒的识别系统中信号识别模块的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种睡眠微觉醒的识别系统中微觉醒信号剔除模块的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种睡眠微觉醒的识别系统中微觉醒识别模块的结构示意图；图9为本专利技术实施例提供的一种睡眠微觉醒的识别系统中初步判读信号识别模块的结构示意图；图10为本专利技术实施例提供的一种睡眠微觉醒的识别方法的流程示意图；图11为图10中的步骤S101的具体流程示意图；图12为图10中的步骤S103的具体流程示意图；图13为图12中的步骤S301的具体流程示意图；图14为图12中的步骤S304的具体流程示意图；图15为图10中的步骤S104的具体流程示意图；图16为图15中的步骤S601的具体流程示意图；图17为图15中的步骤S603的具体流程示意图；图18为图17中的步骤S803的具体流程示意图；图19为本专利技术提供的具体实施例中分割后的某一帧脑电信号示意图；图20为本专利技术提供的具体实施例中对1s的时历脑电信号进行快速傅里叶变换后的频谱图；图21为本专利技术提供的具体实施例中对标签向量进行腐蚀、膨胀操作前对微觉醒判读的示意图；图22为本专利技术提供的具体实施例中对标签向量进行腐蚀、膨胀操作后对微觉醒判读的示意图；图23为本专利技术提供的具体实施例中对睡眠微觉醒判读的示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性示例实施例，更加全面地说明本专利技术的示例实施例和它们的多种特征及有利细节。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。本专利技术省略了已知材料、组件和工艺技术的描述，从而不使本专利技术的示例实施例模糊。所给出的示例仅旨在有利于理解本专利技术示例实施例的实施，以及进一步使本领域技术人员能够实施示例实施例。因而，这些示例不应被理解为对本专利技术的实施例的范围的限制。除非另外特别定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。此外，在本专利技术各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。下面参考本专利技术的若干代表性实施方式，详细阐释本专利技术的原理和精神。图1为本专利技术实施例提供的一种睡眠微觉醒的识别系统的结构示意图，请参见图1，所述睡眠微觉醒的识别系统包括：信号前处理模块100，用于对原始脑电信号进行前处理，得到多帧信号。信号变换模块200，用于对每帧信号以预设的短时窗口为单位进行变换，得到多帧变换域信号。在本专利技术的一种实施方式中，信号变换模块通过建立短时检测窗口，对已获得的多帧信号进行遍历。对该窗中的信号进行变换，得到变换域信号，此处的变换包括但不限于离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、离散余弦变换、离散小波变换。对每帧脑电信号以预设的短时窗口为单位(在本专利技术的一个实施例中，短时窗口诸如为1s)进行快速傅里叶变换，具体的，对信号进行划窗，做快速傅里叶变换。构建1s的视窗，以1s为步长对每帧的脑电信号进行快速傅里叶变换，并取频谱的前半部分进行分析。进行快速傅里叶变换后的频谱如图20所示。快速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种睡眠微觉醒的识别方法，其特征在于，所述方法包括：对原始脑电信号进行前处理，得到多帧信号；对每帧信号以预设的短时窗口为单位进行变换，得到多帧变换域信号；根据所述变换域信号进行睡眠微觉醒的初步判读；对所述初步判读的微觉醒信号进行识别，确定出微觉醒信号。

【技术特征摘要】
1.一种睡眠微觉醒的识别方法，其特征在于，所述方法包括：对原始脑电信号进行前处理，得到多帧信号；对每帧信号以预设的短时窗口为单位进行变换，得到多帧变换域信号；根据所述变换域信号进行睡眠微觉醒的初步判读；对所述初步判读的微觉醒信号进行识别，确定出微觉醒信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对原始脑电信号进行前处理，得到多帧信号包括：对所述原始脑电信号以预设的第一固定时长为单位进行分割，得到多帧信号；将存在伪迹干扰的帧信号进行剔除，得到剔除后的多帧信号；对剔除后的多帧信号去除基线漂移。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述变换域信号进行睡眠微觉醒的初步判读包括：对所述变换域信号进行赋值，得到标签向量；对所述标签向量进行膨胀和腐蚀操作；获取预设的定长信号；根据膨胀和腐蚀操作后的标签向量以及所述定长信号初步判读出微觉醒信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述变换域信号进行赋值，得到标签向量包括：获取预设的频率强度阈值以及预设频率；根据所述变换域信号确定出超过所述预设频率的频率强度总和；当所述频率强度总和超过所述频率强度阈值时，将所述变换域信号的标签赋值为第一赋值；当所述频率强度总和未超过所述频率强度阈值时，将所述变换域信号的标签赋值为第二赋值；所述变换域信号的标签组成标签向量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据膨胀和腐蚀操作后的标签向量以及所述定长信号初步判读出微觉醒信号包括：判断所述膨胀和腐蚀操作后的标签向量中是否存在连续且数量不少于所述定长信号的第一赋值；当判断为是时，将所述变换域信号标记为初步判读出的微觉醒信号；记录所述初步判读出的微觉醒信号出现的始末时间。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述初步判读的微觉醒信号进行识别，确定出微觉醒信号包括：根据所述始末时间对所述初步判读的微觉醒信号进行剔除；获取剔除后的所述初步判读的微觉醒信号所处的睡眠状态；根据所述睡眠状态对所述初步判读的微觉醒信号进行识别。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述始末时间对所述初步判读的微觉醒信号进行剔除包括：获取预设的第二固定时长；根据所述始末时间计算所述初步判读的微觉醒信号的间隔；当所述间隔小于所述第二固定时长时，将所述初步判读的微觉醒信号识别为误判，剔除所述初步判读的微觉醒信号。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述睡眠状态对所述初步判读的微觉醒信号进行识别包括：当所述睡眠状态为W期时，判定所述初步判读的微觉醒信号为误判，删除所述初步判读的微觉醒信号；当所述睡眠状态为REM期时，根据时间索引得到所述初步判读的微觉醒信号对应的颏肌电图信号；根据所述颏肌电图信号对所述初步判读的微觉醒信号进行识别。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述颏肌电图信号对所述初步判读的微觉醒信号进行识别包括：获取预设的幅度阈值以及固定值；将所述颏肌电图信号中超过所述幅度阈值的样本点标记为第一数值；将所述颏肌电图信号中低于所述幅度阈值的样本点标记为第二数值；统计所述颏肌电图信号中标记为第一数值的样本点的个数；当所述第一数值的样本点的个数不大于所述固定值时，判定所述初步判读的微觉醒信号为误判，删除所述初步判读的微觉醒信号。10.一种睡眠微觉醒的识别系统，其特征在于，所述系统包括：信号前处理模块，用于对原始脑电信号进行前处理，得到多帧信号；信号变换模块，用于对每帧信号以预设的短时窗口为单位进行变换，得到多帧变换域信号；初步判读模块，用于根据所述变换域信号进行睡眠微觉醒的初步判读；信号识别模块，用于对所述初步判读的微觉醒信号进行识别，确定出微觉醒信号。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述信号前处理模块包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴军，卢宗庆，唐文海，陈阳，冯发润，黄海平，李庆，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，东莞见达信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44