CN109431496A - 一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统及方法 - Google Patents

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江南
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Abstract

本发明公开了一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统及方法，本发明的方法的核心思想在于通过合理分析评估被测者在不同测试测试环境下的脑电信号，得出被测者大脑能力的综合报告。评估系统系统由脑电信号采集装置和数据处理装置两部分组成。其中脑电信号采集装置包括脑电信号采集模块、信号发射接收模块；数据处理装置包括信号预处理模块、脑电信号处理模块和评估生成模块。本发明具有操作简单、适用面广、定制性强的优点。

Description

一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统及方法
技术领域
本发明涉及脑神经科学技术领域和信号处理技术的综合应用，尤其涉及一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统及方法。
背景技术
随着生物信息技术的快速发展，脑电波信号处理及应用已成为脑神经学的重要研究方向。脑电信号是由大脑内部众多神经元在大脑皮层活动的综合反映，能直接反映大脑的活动情况，不同的思维状态和情绪变化在不同的大脑皮层位置反映出不同的脑电信号，因此，脑电信号含有丰富的有用信息。
科学研究显示，当接受到外界刺激(听觉、视觉刺激)或进行某些神经意识活动时，人大脑中的神经细胞会产生神经电信号，这些脑电信号经传导至大脑皮层后，会产生规律性或空间分布的特征。
通过合理规划被测者的测试环境，可得到被测者在不同测试条件下的脑电信号，经过分析整合后可得到出被测者大脑能力的综合报告。
发明内容
本发明涉及一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统及方法，本发明是脑神经科学技术领域和信号处理技术的综合应用，使用本发明可通过对脑电信号的合理检测对大脑能力进行评估。
以下实现的本发明的技术方案：
一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统，包括脑电信号采集装置和数据处理装置：
所述脑电信号采集装置包括脑电信号采集模块、信号发射接收模块，脑电信号采集模块与信号发射接收模块之间进行交互连接；所述数据处理装置包括信号预处理模块、脑电信号处理模块和评估生成模块，信号预处理模块、脑电信号处理模块和评估生成模块之间进行交互连接：
所述脑电信号采集模块用于脑电信号的采集；
所述信号发射接收模块用于脑电信号采集模块和数据处理装置间的数据传输；
所述信号预处理模块用于对脑电信号采集模块采集的脑电信号进行初步处理；
所述脑电信号处理模块用于对信号预处理模块得到的数据进行分析和评估；
所述评估生成模块用于生成大脑能力的评估结果。
所述信号发射接收模块所使用的数据传输方案采用无线传输的方式，无线传输的方式为蓝牙、WiFi、ZigBee或LoRa，或其他无线传输技术。
为了更好地实现功能，所述脑电信号处理模块具有自动比对功能，可根据被测者的实时测试情况判断是否进入下一阶段测试。
本发明还提出了一种应用脑电信号评估大脑能力的评估方法，以下是实现本发明方法的具体步骤：
S1：被测者佩戴非侵入式脑电信号采集装置在评估期间连续采集脑电信号；
S2：评估期间，被测者通过收听和/或收看几段一定时长的音频和视频信息完成交互任务；
S3：信号发射接收模块将采集到的所述脑电信号传输到信号预处理模块；
S4：信号预处理模块对采集到的所述脑电信号进行预处理，得到预处理数据；
S5：脑电信号处理模块通过分析所述预处理数据，完成被测者脑电信号的数据分析和评估，根据被测者脑电信号的实时测试情况判断是否提前进入下一阶段测试；
S6：评估生成模块通过对脑电信号处理模块处理后的被测者在不同测试环境下地数据进行综合汇总，完成被测者大脑能力的综合报告。
为了更好地实现功能，所述步骤S4中的脑电信号预处理包括对采集到脑电信号中的干扰信号进行去噪处理及对去噪后的脑电信号进行特征提取。其中：去噪方法为独立分量分析、小波变换法、主成分分析法、自适应滤波法中的一种或几种；对脑电信号的特征提取方法为小波变化法、自回归AR模型法、功率谱分析法、主成分分析法中的一种或几种。
本发明的目的在于设计一种为人方便的一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统及方法。
与现有技术相比本发明可获得以下有益效果：
本发明是一项脑神经科学技术领域和信号处理技术的综合应用，本发明提供的应用脑电信号评估大脑能力的评估系统操作简单、适用性强，通过有效地分析评估被测者地脑电信号得出科学客观的评估结果，评估方案和测试内容为客户需求所定制；本发明提出的应用脑电信号评估大脑能力的方法具有定制性强、普及面广的优点，通过合理规划被测者接收的信息，可得到被测者在不同测试条件下的脑电信号，同时给出被测者大脑能力多方面的综合报告。
附图说明
图1为应用脑电信号评估大脑能力的评估系统的运行结构图。
图2为应用脑电信号评估大脑能力方法的步骤示意图。
图3为应用脑电信号评估大脑能力的评估系统的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1为应用脑电信号评估大脑能力的评估系统的运行结构图。第一步，在开始每阶段的测试前的过渡时间里，由脑电信号处理模块根据被测者实时脑电信号分析判断其是否适宜开展下一阶段的测试，若被测者脑电信号采集正常，状态稳定则进行开始测试，否则继续等待。第二步，在进行各阶段测试时，系统采集并分析被测者脑电信号进行评估，同时由脑电信号处理模块根据被测者实时脑电信号分析判断其是否仍适宜当前测试，若当前阶段测试满时结束或脑电信号处理模块判断被测者不再适宜当前测试，则结束当前阶段测试，否则，继续当前测试直至该阶段测试结束。第三步，判断被测者是否完成全部测试，若已完成，则结束全部测试，并给出报告，否则，进行返回第一步。
如图2为应用脑电信号评估大脑能力方法的步骤示意图。该示意图给出被测者脑电信号在应用脑电信号评估大脑能力的系统的处理流程。被测者脑电信号由脑电信号采集模块采集后经信号发射接收模块传输至信号预处理模块，脑电信号在信号预处理模块完成对干扰信号进行去噪处理及对去噪后的脑电信号进行特征提取，经信号预处理模块处理后的脑电信号在脑电信号处理模块通过数据库比对法给出被测者在当前测试阶段的大脑能力报告。需要补充的是脑电信号处理模块具有自动比对功能，可根据被测者的实时测试情况判断是否结束当前阶段测试或进入下一阶段测试。
如图3为应用脑电信号评估大脑能力的评估系统的结构示意图。系统包括脑电信号采集装置和数据处理装置，脑电信号采集装置包括脑电信号采集模块、信号发射接收模块；数据处理装置包括信号预处理模块、脑电信号处理模块和评估生成模块。脑电信号采集装置和数据处理装置之间通过信号发射接收模块完成信号传输。

Claims (10)

1.一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统，其特征在于：包括脑电信号采集装置和数据处理装置：
所述脑电信号采集装置包括脑电信号采集模块、信号发射接收模块，脑电信号采集模块与信号发射接收模块之间进行交互连接；所述数据处理装置包括信号预处理模块、脑电信号处理模块和评估生成模块，信号预处理模块、脑电信号处理模块和评估生成模块之间进行交互连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统，其特征在于：所述脑电信号采集模块用于脑电信号的采集。
3.根据权利要求1所述的一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统，其特征在于：所述信号发射接收模块用于脑电信号采集模块和数据处理装置间的数据传输。
4.根据权利要求1所述的一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统，其特征在于：所述信号预处理模块用于对脑电信号采集模块采集的脑电信号进行初步处理。
5.根据权利要求1所述的一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统，其特征在于：所述脑电信号处理模块用于对信号预处理模块得到的数据进行分析和评估。
6.根据权利要求1所述的一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统，其特征在于：所述评估生成模块用于生成大脑能力的评估结果。
7.根据权利要求1所述的一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统，其特征在于：所述信号发射接收模块所使用的数据传输方案采用无线传输的方式，无线传输的方式为蓝牙、WiFi、ZigBee或LoRa。
8.根据权利要求1所述的一种应用脑电信号评估大脑能力的评估系统，其特征在于：所述脑电信号处理模块具有自动比对功能，根据被测者的实时测试情况判断是否进入下一阶段测试。
9.利用权利要求1所述系统进行的一种应用脑电信号评估大脑能力的评估方法，其特征在于：本方法的具体步骤如下：
S1：被测者佩戴非侵入式脑电信号采集装置在评估期间连续采集脑电信号；
S2：评估期间，被测者通过收听和/或收看几段一定时长的音频和视频信息完成交互任务；
S3：信号发射接收模块将采集到的所述脑电信号传输到信号预处理模块；
S4：信号预处理模块对采集到的所述脑电信号进行预处理，得到预处理数据；
S5：脑电信号处理模块通过分析所述预处理数据，完成被测者脑电信号的数据分析和评估，根据被测者脑电信号的实时测试情况判断是否提前进入下一阶段测试；
S6：评估生成模块通过对脑电信号处理模块处理后的被测者在不同测试环境下地数据进行综合汇总，完成被测者大脑能力的综合报告。
10.根据权利要求9所述的一种应用脑电信号评估大脑能力的评估方法，其特征在于：所述步骤S4中的脑电信号预处理包括对采集到脑电信号中的干扰信号进行去噪处理及对去噪后的脑电信号进行特征提取；去噪方法为独立分量分析、小波变换法、主成分分析法、自适应滤波法中的一种或几种；对脑电信号的特征提取方法为小波变化法、自回归AR模型法、功率谱分析法、主成分分析法中的一种或几种。
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