科创中国
一种脑电数据的压缩方法及其系统、存储介质和处理器
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-14 17:10:40
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-10-07 11:31:46
本申请适用脑电数据传输技术领域，提供了一种脑电数据的压缩方法及其系统、存储介质和处理器，其中方法利用较少的数据位来表示出动作电位发生的时间和动作电位发放的通道位置。具体为基于对脑电原始数据进行模数转换，并通过相对平均值将数据码值预处理为新值，再基于压缩阈值来将新值进行类似归一化的压缩。能够有效降低每次采集的128通道数据甚至更多通道数据时，无线数据传输的压力；降低蓝牙负载率，减少蓝牙传输过程中电流消耗，避免蓝牙在满传输速率下造成数据丢失，有效提升了脑电数据的无线传输效率。
权利要求
1.一种脑电数据的压缩方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
s1.在每一个采样周期中，根据脑电采集设备的采集通道排序对脑电原始数据进行顺序采集；每个周期设置一个对应的时间戳；
s2.依次对每个通道的脑电原始数据进行模数转换，获得该通道的数据码值；
s3.计算所述数据码值的相对平均值，所述数据码值与所述相对平均值的差为所述数据码值对应的新值；
s4.计算所述新值与压缩阈值的差来判断所述数据码值对应的压缩值，当差值大于等于0则所述压缩值为1，当差值小于0则所述压缩值为0；
s5.将所有的压缩值按对应的通道顺序组成该采样周期的压缩数据，加上所述时间戳、所述新值和所述压缩阈值后发送给上位机。
2.如权利要求1所述的压缩方法，其特征在于，所述相对平均值为一周期内的所有通道对应的数据码值进行求和后，再除以通道的数量得到的值。
3.如权利要求1所述的压缩方法，其特征在于，所述相对平均值为多个周期内的一个通道对应的数据码值进行求和后，再除以周期数量得到的值。
目前，在脑机接口想象-运动解码中，通常可以利用动作电位(action potential,AP)信号或场电位(field potential)信号来表征脑电信息。峰电位(spikepotential)是动作电位(AP)的主要组成部分，峰电位持续时间约1ms，若探测峰电位，目前主流采用的采样频率在每秒10000赫兹以上。目前较成熟的脑机接口电极阵列已经达到128通道，甚至1000通道以上，若要将这些采集到的信号传输至上位机，会构成相当大的数据传输量。采用有线传输不利于开放环境中自由活动动物的研究，而采用蓝牙传输系统传输信号，难以同时解决低功耗和高速传输的问题。现有技术存在不足。
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本申请基于对脑电原始数据进行模数转换，并通过相对平均值将数据码值预处理为新值，再基于压缩阈值来将新值进行类似归一化的压缩。相较于现有技术对一个通道的数据需要2-3字节来存储的方式，本申请一个通道的数据只需要一个比特来存储。能够有效降低每次采集的128通道数据甚至更多通道数据时，无线数据传输的压力，降低蓝牙负载率，减少蓝牙传输过程中电流消耗，避免蓝牙在满传输速率下造成数据丢失，有效提升了无线数据传输效率。
同时，压缩后的数据量也使得蓝牙芯片可以以最小的负载电流上传脑电数据至上位机，实现延迟脑电采集芯片使用寿命的技术效果。
技术合作
本申请还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述的脑电数据的压缩方法。
在本申请实施例中，该脑电数据的压缩方法可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本申请。各单元的具体实施方式可参考实施例一的描述，在此不再赘述。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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