1.一種基于腦電信號(hào)的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型訓(xùn)練方法,其特征在于,包括:
采集用戶在睡眠過(guò)程中產(chǎn)生的腦電信號(hào),分N+1路分別根據(jù)睡眠狀態(tài)識(shí)別的識(shí)別任務(wù)從所述腦電信號(hào)中提取相應(yīng)的特征數(shù)據(jù),N≥1;
分別將N+1路特征數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓(xùn)練的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型、睡眠狀態(tài)檢測(cè)器1、睡眠狀態(tài)檢測(cè)器2、……、睡眠狀態(tài)檢測(cè)器N;其中,睡眠狀態(tài)識(shí)別模型用于識(shí)別用戶的1~N種睡眠狀態(tài),睡眠狀態(tài)檢測(cè)器1~N分別對(duì)應(yīng)用于識(shí)別用戶的一種特定睡眠狀態(tài);
讀取所述預(yù)先訓(xùn)練的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型以及睡眠狀態(tài)檢測(cè)器1~N的輸出結(jié)果,根據(jù)所述輸出結(jié)果確定所述特征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型,并對(duì)該特征數(shù)據(jù)進(jìn)行類型標(biāo)注;
根據(jù)標(biāo)注后的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練,獲得該用戶的個(gè)人睡眠狀態(tài)識(shí)別模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電信號(hào)的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型訓(xùn)練方法,其特征在于,所述預(yù)先訓(xùn)練的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型用于識(shí)別用戶是否處于1~N種睡眠狀態(tài)中的任一種,輸出結(jié)果為“睡眠狀態(tài)1”“睡眠狀態(tài)2”、……或“睡眠狀態(tài)N”;
所述睡眠狀態(tài)檢測(cè)器1用于識(shí)別用戶是否處于“睡眠狀態(tài)1”的狀態(tài)中,輸出結(jié)果為”真”,反之則輸出結(jié)果為”假”;
所述睡眠狀態(tài)檢測(cè)器2用于識(shí)別用戶是否處于“睡眠狀態(tài)2”的狀態(tài)中,輸出結(jié)果為”真”,反之則輸出結(jié)果為”假”;
……
所述睡眠狀態(tài)檢測(cè)器N用于識(shí)別用戶是否處于“睡眠狀態(tài)N”的狀態(tài)中,輸出結(jié)果為”真”,反之則輸出結(jié)果為”假”。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電信號(hào)的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型訓(xùn)練方法,其特征在于,若睡眠狀態(tài)檢測(cè)器1~N的輸出結(jié)果只有一個(gè)為“真”,其他檢測(cè)器的輸出結(jié)果均為“假”,則根據(jù)輸出結(jié)果為”真”的檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果,將特征數(shù)據(jù)的類型標(biāo)注為相應(yīng)的類型;
若睡眠狀態(tài)檢測(cè)器1~N的輸出結(jié)果中多余一個(gè)檢測(cè)器的輸出結(jié)果為“真”,則根據(jù)預(yù)先訓(xùn)練的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型的輸出結(jié)果,將特征數(shù)據(jù)的類型標(biāo)注為相應(yīng)的類型;
若睡眠狀態(tài)檢測(cè)器1~N的所有輸出結(jié)果均為“假”,則根據(jù)預(yù)先訓(xùn)練的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型的輸出結(jié)果,將特征數(shù)據(jù)的類型標(biāo)注為相應(yīng)的類型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電信號(hào)的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型訓(xùn)練方法,其特征在于,所述N=4;
所述睡眠狀態(tài)包括:非眼快動(dòng)睡眠的入睡期,淺睡期,中等睡眠期和深度睡眠期四個(gè)狀態(tài),分別對(duì)應(yīng)于睡眠狀態(tài)檢測(cè)器1、睡眠狀態(tài)檢測(cè)器2、睡眠狀態(tài)檢測(cè)器3和睡眠狀態(tài)檢測(cè)器4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電信號(hào)的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型訓(xùn)練方法,其特征在于,所述根據(jù)標(biāo)注后的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練,獲得該用戶的個(gè)人睡眠狀態(tài)識(shí)別模型的步驟包括:
獲取已標(biāo)注數(shù)據(jù)類型的特征數(shù)據(jù),從不同類型的特征數(shù)據(jù)中隨機(jī)抽取相同數(shù)量的樣本作為訓(xùn)練數(shù)據(jù),其余作為測(cè)試數(shù)據(jù);
將所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)輸入支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練,訓(xùn)練過(guò)程中采用網(wǎng)格測(cè)試方法選擇最優(yōu)的懲罰因子C和RBF核的參數(shù)σ;調(diào)節(jié)所述懲罰因子C和參數(shù)σ,將識(shí)別率最高時(shí)對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)為最優(yōu)參數(shù);
利用所述最優(yōu)參數(shù)重新訓(xùn)練睡眠狀態(tài)識(shí)別模型,并利用所述測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)該睡眠狀態(tài)識(shí)別模型進(jìn)行測(cè)試,將測(cè)試中識(shí)別率最優(yōu)的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型設(shè)為個(gè)人睡眠狀態(tài)識(shí)別模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電信號(hào)的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型訓(xùn)練方法,其特征在于,所述從所述腦電信號(hào)中提取相應(yīng)的特征數(shù)據(jù)的步驟包括:
提取腦電信號(hào)的基線,計(jì)算所述基線的變化幅度;其中,所述變化幅度為基線最大值減去最小值;
在去掉基線后,對(duì)所述腦電信號(hào)進(jìn)行小波分解,獲得小波系數(shù),并根據(jù)小波系數(shù)計(jì)算小波系數(shù)的特征參數(shù);其中,所述特征參數(shù)包括小波系數(shù)的均值、方差、峭度系數(shù)和/或斜度系數(shù);
在去掉基線后,計(jì)算腦電信號(hào)的LZ復(fù)雜度和樣本熵;
將所述基線的變化幅度、小波系數(shù)的特征參數(shù)、LZ復(fù)雜度和樣本熵設(shè)為所述特征數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于腦電信號(hào)的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型訓(xùn)練方法,其特征在于,還包括:
在小波重構(gòu)中提取所述腦電信號(hào)的δ波頻段,θ波頻段,α波頻段,β波頻段;
分別計(jì)算所述δ波頻段,θ波頻段,α波頻段,β波頻段能量在總能量中的比例;
分別計(jì)算在一幀腦電信號(hào)內(nèi),δ波頻段,θ波頻段,α波頻段,β波頻段能量最大的時(shí)間長(zhǎng)度;
將所述比例和時(shí)間設(shè)為所述特征數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于腦電信號(hào)的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型訓(xùn)練方法,其特征在于,所述分別計(jì)算所述δ波頻段,θ波頻段,α波頻段,β波頻段能量在總能量中的比例的步驟包括如下公式:
rδ=∑(yδ)2/ptotal
rθ=∑(yθ)2/ptotal
rα=∑(yα)2/ptotal
rβ=∑(yβ)2/ptotal
其中ptotal=∑(yδ)2+∑(yθ)2+∑(yα)2+∑(yβ)2,yδ,yθ,yα和yβ分別表示重構(gòu)后的δ頻段、θ頻段、α頻段和β頻段的信號(hào),rδ,rθ,rα和rβ分別代表δ頻段、θ頻段、α頻段和β頻段的信號(hào)的能量在總能量的比例。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于腦電信號(hào)的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型訓(xùn)練方法,其特征在于,所述分別計(jì)算在一幀腦電信號(hào)內(nèi),δ波頻段,θ波頻段,α波頻段,β波頻段能量最大的時(shí)間長(zhǎng)度的步驟包括如下公式:
式中,cδ,cθ,cα和cβ表示δ頻段、θ頻段、α頻段和β頻段的信號(hào)在當(dāng)前幀內(nèi)所占能量比例最大的時(shí)間長(zhǎng)度,分別表示第i秒內(nèi)δ頻段、θ頻段、α頻段和β頻段的信號(hào)的能量在總能量的比例。
10.一種基于腦電信號(hào)的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型訓(xùn)練系統(tǒng),其特征在于,包括:
特征數(shù)據(jù)提取模塊,用于采集用戶在睡眠過(guò)程中產(chǎn)生的腦電信號(hào),分N+1路分別根據(jù)睡眠狀態(tài)識(shí)別的識(shí)別任務(wù)從所述腦電信號(hào)中提取相應(yīng)的特征數(shù)據(jù),N≥1;
多檢測(cè)器檢測(cè)模塊,用于分別將N+1路特征數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓(xùn)練的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型、睡眠狀態(tài)檢測(cè)器1、睡眠狀態(tài)檢測(cè)器2、……、睡眠狀態(tài)檢測(cè)器N;其中,睡眠狀態(tài)識(shí)別模型用于識(shí)別用戶的1~N種睡眠狀態(tài),睡眠狀態(tài)檢測(cè)器1~N分別對(duì)應(yīng)用于識(shí)別用戶的一種特定睡眠狀態(tài);
數(shù)據(jù)類型標(biāo)注模塊,用于讀取所述預(yù)先訓(xùn)練的睡眠狀態(tài)識(shí)別模型以及睡眠狀態(tài)檢測(cè)器1~N的輸出結(jié)果,根據(jù)所述輸出結(jié)果確定所述特征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型,并對(duì)該特征數(shù)據(jù)進(jìn)行類型標(biāo)注;
個(gè)人模型訓(xùn)練模塊,用于根據(jù)標(biāo)注后的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練,獲得該用戶的個(gè)人睡眠狀態(tài)識(shí)別模型。