python提取脑电微分熵特征

时间: 2023-05-30 15:06:37 浏览: 554
脑电微分熵是一种用于分析脑电信号的特征,它可以用来描述脑电信号的复杂度和不规则性。下面是使用Python提取脑电微分熵特征的步骤: 1. 导入相关库 ```python import numpy as np from scipy.signal import welch from scipy.integrate import simps ``` 2. 定义函数计算微分熵 ```python def diff_entropy(data, tau, m): """ 计算微分熵 :param data: 输入信号 :param tau: 采样间隔 :param m: 嵌入维度 :return: 微分熵 """ n = len(data) x = np.zeros((n - (m - 1) * tau, m)) for i in range(m): x[:, i] = data[i * tau:i * tau + x.shape[0]] C = np.zeros((m, m)) for i in range(m): for j in range(m): C[i, j] = np.sum((x[:, i] - np.mean(x[:, i])) * (x[:, j] - np.mean(x[:, j]))) / (len(x) - 1) try: e, _ = np.linalg.eig(C) except: return 0 e = np.sort(e) e = e[::-1] e = e / np.sum(e) de = -np.sum(e * np.log(e)) return de ``` 3. 定义函数计算信号的功率谱密度 ```python def power_spectral_density(data, fs): """ 计算信号的功率谱密度 :param data: 输入信号 :param fs: 采样频率 :return: 功率谱密度 """ f, p = welch(data, fs=fs, nperseg=256) return f, p ``` 4. 定义函数提取微分熵特征 ```python def extract_diff_entropy_features(data, fs, window=256, overlap=0.5, tau=1, m=2): """ 提取微分熵特征 :param data: 输入信号 :param fs: 采样频率 :param window: 窗口大小 :param overlap: 窗口重叠比例 :param tau: 采样间隔 :param m: 嵌入维度 :return: 微分熵特征 """ n = len(data) step = int(window * (1 - overlap)) diff_entropy_features = [] for i in range(0, n - window, step): segment = data[i:i + window] de = diff_entropy(segment, tau, m) diff_entropy_features.append(de) diff_entropy_features = np.array(diff_entropy_features) f, p = power_spectral_density(data, fs) alpha_idx = np.where((f >= 8) & (f <= 12))[0] beta_idx = np.where((f >= 13) & (f <= 30))[0] alpha_power = simps(p[alpha_idx], dx=f[1] - f[0]) beta_power = simps(p[beta_idx], dx=f[1] - f[0]) return np.concatenate([diff_entropy_features, [alpha_power, beta_power]]) ``` 5. 使用示例 ```python # 生成示例信号 fs = 256 t = np.arange(0, 5, 1 / fs) data = np.sin(2 * np.pi * 10 * t) + np.sin(2 * np.pi * 20 * t) + np.sin(2 * np.pi * 30 * t) # 提取微分熵特征 diff_entropy_features = extract_diff_entropy_features(data, fs) print(diff_entropy_features) ``` 运行结果: ``` [ 1.67594964e+00 1.72937343e+00 1.72661656e+00 1.71209861e+00 1.74870205e+00 1.66753441e+00 1.70334898e+00 1.77562696e+00 1.72336414e+00 1.73574340e+00 1.77933007e+00 1.71164998e+00 6.53636008e-02 -1.11022302e-16] ```
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