腦電時頻分析I 譜分析

2021-10-18 04:07:49 字數 2224 閱讀 2657

這個波段主要是有可能軀體感覺皮層,進行乙個多通道的感覺輸入的i訊號處理,比如我們同時處理視覺和聽覺訊號的處理,而且γ波與我們記憶的形成有關

除此之外,還有乙個特殊的波段,8~12hz的mu波段主要是特指我們在感覺運動皮層的α段的活動,主要是跟運動相關,比如我們在執行單側肢體運動的時候,mu波段會在大腦感覺運動皮層同側的地方出現 乙個明顯的power值的增加,而對側就會有乙個power值的降低,所以說mu波段可以作為感覺運動皮層啟用或者失活的指標

當我們思維越活躍,大腦皮層出現的power值的頻率也會更加高

時間、空間、頻率、功率、相位

一般我們採取的eeg資料就是只有時間和空間電極導的資訊,我們需要一些方法提取出頻域方面的一些特徵資訊

為了提取出特徵我們需要通過一系列的頻譜 & 時頻分析方法

前面四個屬於譜分析的方法,後面屬於時頻分析方法

2.1、頻譜分析 vs 時頻分析

譜分析的圖反應出來的是在各個不同的頻段上面它的power值的分布,但是這個power值時間的變化情況是不能根據這個譜分析看出來的,所以我還需要進一步通過時頻分析,去看在各個頻段上面它的power值隨著時間進行怎樣的變化,如下面的圖所示

左邊是不同的頻段,右邊是代表不同power值的對應顏色,橫座標是乙個時間軸

根據上面這個原理,我們可以知道,可以從長度為n(樣本點)的時間序列中提取的頻率的數目是n/2 + 1(這個+1是用於零頻率的分量)

頻率解析度由資料段的長度(t)決定:rayleigh frquency = 1/t = ▲f = frequency resolution

案例

1、假如我的取樣頻率是1000hz,選擇段的長度是1s,那麼我能從這個1s的段裡面提取的最高的頻率是500hz,這個是符合第乙個定理的,那麼我的頻率解析度是1/1 = 1,也就是說在時長1s的段裡面,頻率解析度是1hz

2、假如我的取樣頻率是400hz,選擇段的長度是0.25s,那麼我能從這個0.25s的段裡面提取的最高的頻率是200hz,這個是符合第乙個定理的,那麼我的頻率解析度是1/0.25 = 4,也就是說在時長1s的段裡面,頻率解析度是4hz

傅利葉變換:通過計算訊號(如腦電資料)和不同頻率正弦波(kernel)之間的點積來工作

我們的腦電波是類似第乙個資料,我們想將這個腦電波進行傅里也變換,我們首先列出各個頻段的正弦波,然後進行帶點積運算,就提取出了各個頻段上面的各個power值資訊

雖然傅利葉蘊含的數學原理比較簡單,但是必須滿足乙個假設

優點:

侷限:

gibbs現象(截斷效應):

我們通常分析的時候就是擷取其中的一段資料來進行分析,所以很多時候不可避免的出現這些截斷效應,那麼這些資料在進傅利葉變換之後就會出現下面的情況

窗函式

多窗譜的分析

採用多個窗函式(taper)並結合他們的特性,用於頻域平滑,即控制頻譜洩露

對於同一段腦電訊號,進行多個窗譜分析,最後進行平均得到資料的結果,但是一般是30hz以上的頻率才會用到這個多窗譜的分析

譜分析

tapering與spectral leakage

譜分析方法

時頻分析 短時傅利葉變換

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