基于小波包变换的特征提取方法分析fMRI数据
1 周口师范学院物理与电子工程系, 周口 466001
2 周口师范学院附属医院, 周口 466001
3 哈尔滨工业大学威海校区汽车工程学院, 威海 264209
Feature Extraction of fMRI Data Based on Wavelet Packet Transform
1 Department of Physics and Electronic Engineering, Zhoukou Normal University, Zhoukou 466001, China
2 The Hospital Affiliated toZhoukou Normal University, Zhoukou 466001, China
3 School of Automobile Engineering, Harbin Institute of Technology, Weihai 264209, China
摘要 多尺度特征提取(MFE)利用时频特性各异的小波变换尺度分割fMRI数据的频谱,藉此准确提取激活信号和去除干扰。但在多尺度分析中,小波包变换较小波变换分割频带更精细,因此更适合MFE分析fMRI数据。为此,基于小波包变换构建新的MFE,并设计小波包的矩阵算法代替逐体素的迭代算法快速提取激活信号,后用相关分析进行检测。分析听觉fMRI试验数据的结果表明,新MFE检测的激活区位置与原有MFE和国际权威方法统计参数图(SPM8)检测的位置相同,但检测的激活体素个数较原有MFE多13.2%,较SPM8多30.8%。而且新MFE采用矩阵算法分析听觉数据仅消耗31 s,采用逐体素迭代算法耗时48.5 min,SPM8耗时77 s。因此,小波包变换和矩阵算法赋予MFE更好的性能分析fMRI数据。
关键词 :
功能磁共振成像 ,
小波包变换 ,
特征提取 ,
相关分析
Key words :
fMRI
wavelet packet transform
feature extraction
correlation analysis
基金资助: 河南省教育厅自然科学基金项目(2007310024,2008A180040);周口师院博士科研基金项目(2006SRFD002)
[1]尧德中, 罗程, 雷旭, 等. 脑成像与脑连接 [J]. 中国生物医学工程学报, 2011, 30(1): 6-10.
[2]包尚联. 脑功能成像物理学 [M]. 郑州:郑州大学出版社, 2006: 200-207.
[3]Friston KJ, Holmes AP, Worsley KJ, et al. Statistical parametric maps in functional imaging: a general linear approach [J]. Hum Brain Mapping, 1995, 2(4):189-210.
[4]Bullmore E, Fadili J, Maxim V, et al. Wavelets and functionalmagnetic resonance imaging of the human brain [J]. NeuroImage, 2004, 23(1):S234-S249.
[5]代煜, 张建勋, 雪原. 基于小波变换的脊柱振动特征分析 [J]. 中国生物医学工程学报, 2012, 31(3): 461-465.
[6]王永轩, 邱天爽, 刘蓉. 基于小波分析方法的脑电诱发电位单导少次提取 [J]. 中国生物医学工程学报, 2011, 30(1): 34-39.
[7]Donoho DL, Johnstone IM. Adapting to unknown smoothness via wavelet shrinkage [J]. J Am Stat Assoc, 1995, 90(432): 1200-1224.
[8]Wink AM, Roerdink JBTM. Denoising functional MR images: a comparison of wavelet denoising and Gaussian smoothing [J]. IEEE Trans Med Imaging, 2004, 23(3): 374-387.
[9]Meyer FG. Waveletbased estimation of a semiparametric generalized linear model of fMRI timeseries [J]. IEEE Trans Med Imaging, 2003, 22(3):315-322.
[10]Van De Ville D, Seghier ML, Lazeyras F, et al. WSPM: waveletbased statistical parametric mapping [J]. NeuroImage, 2007, 37(4): 1205-1217.
[11]支联合, 李玉晓, 赵书俊, 等. 基于离散小波变换的fMRI数据特征提取 [J]. 中国医学影像技术, 2010, 26(6):1151-1154.
[12]杨建国. 小波分析及其工程应用 [M]. 北京: 机械工业出版社, 2005: 107-128.
[1]
支联合1* 周文刚2 谭素敏3 . 基于多尺度特征提取的t检验方法分析fMRI数据 [J]. 中国生物医学工程学报, 2015, 34(4): 492-495.
[2]
张小飞 陶凌 邓娟 龙伟* . 基于希尔伯特-黄变换的白细胞信号分 [J]. 中国生物医学工程学报, 2014, 33(1): 57-62.
[3]
高云园* 高发荣 罗志增. 融合生物运动信息的上肢运动功能康复诊断方法研究 [J]. 中国生物医学工程学报, 2013, 32(6): 692-698.
[4]
谢平1 陈晓玲1 苏玉萍2 梁振虎1 李小俚1* . 基于EMD-多尺度熵和ELM 的运动想象脑电特征提取和模式识别 [J]. 中国生物医学工程学报, 2013, 32(6): 641-648.
[5]
李真真* 吴效明. 基于分数阶Hilbert 变换二维纹理特征的罗音检测算法 [J]. 中国生物医学工程学报, 2013, 32(3): 299-304.
[6]
任玉强1 李丽 毛雪岷* 张婷婷 蔡传晰 李琼. 基于ARMA模型的心电聚类算法 [J]. 中国生物医学工程学报, 2012, 31(6): 816-821.
[7]
王金甲* 胡备. 脑机接口的广义核线性判别分析方法研究 [J]. 中国生物医学工程学报, 2012, 31(1): 75-82.