一种单通道脑电信号实时伪迹抑制方法及系统与流程

本发明涉及生物医学信号处理，特别是涉及一种单通道脑电信号实时伪迹抑制方法及系统。

背景技术：

1、脑电信号能够反映大脑在不同状态下的电活动特征，是脑机接口、癫痫监测、麻醉深度评估等场合广泛使用的生理信号。在采集与传输过程中，脑电信号极易混入电源干扰、咀嚼咬肌等肌肉活动及电极接触不稳等多种来源的伪迹成分，这些伪迹在幅值和频率上往往与真实脑电节律相互交叠，若不能被及时识别和抑制，将影响后续信号解读与实时决策的可靠性，尤其在需要连续、实时输出的应用场景下，伪迹污染问题表现得更加突出。

2、现有的伪迹处理方式，或依赖对整段记录进行离线的批量分析，难以满足实时场景对处理时延的要求；或采用固定参数的滤波方案，在压制伪迹的同时容易连带削弱真实脑电成分，难以兼顾抑制效果与信号保真度；在伪迹造成信号缺损的情形下，现有的简单插补方式也往往忽略脑电本身固有的节律特征，导致修复结果与真实生理波形存在明显差异，且现有方案普遍缺少对处理后信号整体可靠性的量化评估手段，使下游应用难以判断某一时段信号是否可信。

技术实现思路

1、本发明提供一种单通道脑电信号实时伪迹抑制方法及系统，旨在解决现有方案在实时性、抑制精度与节律保真度之间难以兼顾、且缺乏结果可靠性评估的问题。该方法通过建立工频校准基线并识别伪迹特征，对信号中的干扰成分进行差异化抑制，结合脑电节律特征对受损片段进行修复，最终输出附带质量评估信息的伪迹抑制信号，在保证实时处理能力的同时提升了伪迹抑制的准确性与信号可用性。

2、本发明第一方面提出一种单通道脑电信号实时伪迹抑制方法，包括：

3、将单通道脑电实时采集序列进行分帧处理得到脑电帧序列，利用所述脑电帧序列提取工频稳定段建立实时校准基线；

4、依据所述实时校准基线开展逐帧基线漂移幅度量化形成漂移幅度序列，根据所述漂移幅度序列定位漂移陡变位点生成肌电伪迹候选集，针对所述肌电伪迹候选集标注模板形态高一致区段得到伪迹形态特征集；

5、基于所述伪迹形态特征集实施高重叠频段陷波深度差异化削减输出陷波滤波参数，通过所述陷波滤波参数解析自身振铃拖尾跨度获得滤波污染区段，依据所述滤波污染区段划定残余伪迹与脑波共存边界获得残余保护分区；

6、将所述残余保护分区按可分离程度划定安全修复片段边界构建修复候选序列，针对所述修复候选序列执行节律相位锚定补全形成插值修复序列，利用所述插值修复序列以修复率最低片段为基准判定可疑静默区段；

7、基于所述可疑静默区段分析脱落覆盖风险输出信号质量评级，针对所述信号质量评级实施难分离频叠段落降级标记建立分级脑电序列，根据所述分级脑电序列执行未抑制段落显式缺口标注输出抑制脑电序列。

8、本发明第二方面提出一种单通道脑电信号实时伪迹抑制系统，包括：

9、校准建立单元，用于将单通道脑电实时采集序列进行分帧处理得到脑电帧序列，利用所述脑电帧序列提取工频稳定段建立实时校准基线；

10、特征归集单元，用于依据所述实时校准基线开展逐帧基线漂移幅度量化形成漂移幅度序列，根据所述漂移幅度序列定位漂移陡变位点生成肌电伪迹候选集，针对所述肌电伪迹候选集标注模板形态高一致区段得到伪迹形态特征集；

11、滤波保护单元，用于基于所述伪迹形态特征集实施高重叠频段陷波深度差异化削减输出陷波滤波参数，通过所述陷波滤波参数解析自身振铃拖尾跨度获得滤波污染区段，依据所述滤波污染区段划定残余伪迹与脑波共存边界获得残余保护分区；

12、插值修复单元，用于将所述残余保护分区按可分离程度划定安全修复片段边界构建修复候选序列，针对所述修复候选序列执行节律相位锚定补全形成插值修复序列，利用所述插值修复序列以修复率最低片段为基准判定可疑静默区段；

13、序列输出单元，用于基于所述可疑静默区段分析脱落覆盖风险输出信号质量评级，针对所述信号质量评级实施难分离频叠段落降级标记建立分级脑电序列，根据所述分级脑电序列执行未抑制段落显式缺口标注输出抑制脑电序列。

14、本发明的有益效果体现在以下几点：1.传统做法多依赖单一幅值或斜率阈值判断伪迹是否发生，容易将渐进式基线漂移与突发肌肉收缩混为一谈；本发明先以工频稳定段建立校准基线并剥离工频，使基线漂移的方向性偏移与肌电的瞬时突跳在同一序列上分离开，再叠加波形形态匹配做二次确认，候选片段须先触发突跳判据、后通过形态核验方可计入，不再依赖单一维度的数值波动，提高了伪迹识别的准确性。2.现有陷波设计按统一深度压制目标频段，压制强度足够即视为处理完成，却忽视了深度越大、滤波器自身冲激响应拖尾越容易超出预期、进而污染邻近数据；本发明据此按脑波占比反推陷波深度上限，并对每处陷波实测冲激响应划出污染区段，降低了陷波对脑电节律的损伤，避免了滤波器自身失真被当作有效信号使用。3.插值修复与缺陷标注并非彼此排斥的两种处理方式，本发明在按节律相位规划插值路径完成修复的同时，进一步依据修复率相对中位水平的偏低程度与原始波形的静默特征判断哪些片段不可靠，将其显式标注为缺口而非悄悄留在已处理数据里，相较于仅用插值掩盖缺陷或整段丢弃的做法，改善了修复片段与真实脑电节律的一致性，提高了输出质量判断的可追溯性。

1.一种单通道脑电信号实时伪迹抑制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述脑电帧序列提取工频稳定段建立实时校准基线，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述实时校准基线开展逐帧基线漂移幅度量化形成漂移幅度序列，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述肌电伪迹候选集标注模板形态高一致区段得到伪迹形态特征集，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述伪迹形态特征集实施高重叠频段陷波深度差异化削减输出陷波滤波参数，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述陷波滤波参数解析自身振铃拖尾跨度获得滤波污染区段，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述修复候选序列执行节律相位锚定补全形成插值修复序列，包括：

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用所述频段重叠分布图进行分区陷波深度上限压制形成受限陷波配置，包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述节律锚定点集规划跨缺陷段的相位连续性约束路径生成相位过渡方案，包括：

10.一种单通道脑电信号实时伪迹抑制系统，其特征在于，包括：