(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211117053.2 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 燕山大学 地址 066004 河北省秦皇岛市海港区河北 大街438号 (72)发明人 付荣荣　路斌　王世伟　 (74)专利代理 机构 石家庄众志华清知识产权事 务所(特殊普通 合伙) 13123 专利代理师 张建 (51)Int.Cl. G06K 9/00(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 基于多元变分模态分解与黎曼几何的脑电 意图识别方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于多元变分模态分解 与黎曼几何的脑电意图识别方法， 首先对所采集 的多通道脑电信号进行预处理； 然后利用多元变 分模态分解算法将多通道脑电信号分解为多个 本征模态 函数分量， 根据所分解的本征模态函数 分量的中心频率选择合适的分量， 并将所选择的 本征模态函数分量相加， 获得重构脑电信号； 随 后利用重构后的脑电信号构建样 本协方差矩阵， 并基于特征缩减技术估计对称正定矩阵； 最后利 用所估计的对称正定矩 阵在黎曼流行中提取黎 曼几何特征， 利用线性判别分类器对 所提取的黎 曼几何特征进行分类， 从而实现对脑电意图的识 别。 该方法结构简单， 易于建立与实现， 能够有效 识别脑电意图， 具有科学合理， 适用性强， 效果佳 的优点。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115456022 A 2022.12.09 CN 115456022 A 1.基于多元变分模态分解与黎曼几何的脑电意图识别方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： (a)对采集的多通道 脑电信号做相应的预处 理， 获得预处理后的多通道 脑电信号； (b)利用多元变分模态分解将预处理后的多通道脑电信号分解为多个本征模态函数分 量； (c)选择合适的本征模态函数分量， 并将所选择的本征模态函数分量相加作为重构脑 电信号； (d)利用重构脑电信号构建样本协方差矩阵， 并基于特 征缩减技术估计对称正定矩阵； (e)利用特征缩减技术所估计的对称正定矩阵提取黎曼几何特征， 并利用线性判别分 类器对黎曼几何特 征进行分类。 2.根据权利要求1所述的一种基于多元变分模态分解与黎曼几何的脑电意图识别方 法， 其特征在于， 所述步骤(a)， 首先对多通道脑电信号Xraw(t)∈RC×L进行中值滤波基线校 正、 0.5～ 45Hz带通滤波以及50Hz陷波滤波， 然后从滤波处理后的多通道脑电信号中截 取时 长为1.5～4.5秒之间且运动想象信息 最丰富的脑电数据X(t)∈RC×L， 其中R表示实数域， C表 示通道数， L表示时长 。 3.根据权利要求1所述的一种基于多元变分模态分解与黎曼几何的脑电意图识别方 法， 其特征在于， 所述步骤(b)和步骤(c)， 通过调整本征模态函数的带宽， 利用多元变分模 态分解算法将14通道脑电数据X(t)∈RC×L分解为5个本征模态函 数分量， 然后根据所 分解的 本征模态函数分量的中心频率去除不合适的分量， 将剩余合适的分量重构， 得到重构后的 脑电信号D(t)∈RC×L。 4.根据权利要求3所述的一种基于多元变分模态分解与黎曼几何的脑电意图识别方 法， 其特征在于， 通过调整本征模态 函数分量的分解个数与带宽参数， 将预 处理后的脑电信 号X(t)分解 为5个本征模态函数分量， 多元变分模态分解过程如下 所示： 多元变分模态分解的目的是从包含C个通道的脑电信号X(t)中提取出K个多元调制振 荡uk(t)， 即本征模态函数分量， 其中， X(t)＝{x1(t),x2(t),...,xc(t)},uk(t)＝{u1(t),u2(t),...,uc(t)} 变分模型使所有分解的模型的带宽总和最小， 同时通过模型相加重构输入的脑电信 号， 多元变分模态分解的约束优化问题可以表示 为 通过引入二次惩罚因子α 与拉格朗日乘子 λ， 获得增广拉格朗日函数L；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115456022 A 2从交替方向乘子中寻找增广矩阵上式的鞍点， 从而得到各个本征模态函数分量的uk,c (t),ωk(t)与 λc的更新形式； 直到 时， 迭代收敛； uk,c(t),ωk(t)与 λc的更新过程如下 5.根据权利要求3所述的一种基于多元变分模态分解与黎曼几何的脑电意图识别方 法， 其特征在于， 根据所分解的本征模态函数分量选择其中心频率位于 μ和β 节 律中的分量， 其中μ为8～13Hz， β 为13～25Hz， 并将所选择的本征模态函数分量相加作为重构脑电信号D (t)∈RC×L。 6.根据权利要求1所述的一种基于多元变分模态分解与黎曼几何的脑电意图识别方 法， 其特征在于， 所述步骤(d)， 首先利用重构脑电信号D(t)∈RC×L构建样本协方差矩阵 然后根据样本协方差矩阵 的对角元素计算对角矩阵RD， 并计算估计参数α ∈(0,1)， 最后根据 构建对称正定矩阵， 表示所估计的对称正定矩阵。 7.根据权利要求6所述的一种基于多元变分模态分解与黎曼几何的脑电意图识别方 法， 其特征在于， 对称正定矩阵估计的具体过程如下： 1)计算重构脑电信号D(t)的样本协方差矩阵， 计算公式为 2)根据样本协方差矩阵 计算对角矩阵RD， 对角矩阵RD的计算公式为权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115456022 A 3