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基于多频带路径签名特征的癫痫脑电图信号分类方法

Epilepsy Electroencephalogram Signal Classification Method Based on Multi-Band Path Signature Features

作     者:郭礼华 杨辉 吴倩仪 茅海峰 GUO Lihua;YANG Hui;WU Qianyi;MAO Haifeng

作者机构:华南理工大学电子与信息学院广东广州510640 广州医科大学附属第二医院神经内科广东广州510260 广州医科大学附属第二医院急诊科广东广州510260 

出 版 物:《华南理工大学学报(自然科学版)》 (Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition))

年 卷 期:2024年第52卷第7期

页      面:9-18页

核心收录:

学科分类:12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术(可授工学、理学学位)] 

基  金:广东省基础与应用基础研究基金资助项目(2022A1515011549 2023A1515011104) 

主  题:脑电图分析 癫痫发作分类 路径签名 信号分析 

摘      要:基于脑电图(EEG)信号的癫痫自动检测对癫痫的临床诊断和治疗有很大的帮助。由于大部分癫痫识别算法忽略了EEG信号的时序关系,为此,文中提出了一种基于多频带路径签名特征的癫痫EEG信号分类方法。此方法首先将EEG信号分解成5个不同频段的频带信号,再通过路径签名算法进行特征提取,然后采用局部主成分分析去除特征相关性并进行特征融合,最后将融合特征送入集成分类器中进行预测分类。由于路径签名可以更深入地挖掘EEG信号的相关关系,结合局部主成分分析后,文中方法可以获取更有鉴别性的癫痫分类特征。分别在时长超过2 000 s癫痫发作片段的本地医院私有数据集和开源的CHB-MIT癫痫数据集上,选用10折交叉进行实验验证,结果表明:在私有数据集上,文中方法的平均分类准确率达到97.25%,比经典的基于经验模态分解(EMD)的方法提高了3.44个百分点,比最新的基于长短期记忆网络(LSTM)+卷积神经网络(CNN)的方法提高了1.35个百分点;在CHB-MIT数据集上,文中方法的平均分类准确率达到98.11%,比经典的基于EMD的方法提高了5.20个百分点,比最新的基于LSTM+CNN的方法提高了2.64个百分点;在两个数据集上文中方法的分类准确率均优于其他对比方法。

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