脑电信号频谱图的理想参数是什么？

Question

我正在尝试绘制采样率为 1000Hz 并使用 14 - 70 Hz 带通滤波的 EEG 信号的频谱图，信号长度为 440（而且我无法增加信号）。信号（数据link here）看起来像这样：

我尝试了以下参数值来绘制频谱图：

#plot spectrogram for a single channel
fs = 1000
nperseg = 200

plt.figure(figsize=(10,10))

f, t, Sxx = signal.spectrogram(Oz[0], fs, nperseg=nperseg, noverlap=nperseg-1)

plt.pcolormesh(t, f, Sxx, shading='gouraud')
plt.ylim([0,70])
plt.ylabel('Frequency [Hz]')
plt.xlabel('Time [sec]')
plt.show()

给出了这样的情节：

任何人都可以建议理想的参数设置来提高频谱图分辨率吗？

编辑： 为了增强我的查询，我想知道 nperseg、nfft、window_size[ 等参数的值=35=]和noverlap决定了。如果我有 采样率 (fs) 和 信号长度 .

，它们将如何关联

Answer 1

我不知道你期望的输出是什么，但可以尝试更改 pcolormesh 的阴影。您还可以将 window 添加到频谱图的计算中。您还可以使用 cmap 更改用于表示频谱图的颜色。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from scipy import signal

my_data = np.genfromtxt('signal_value_spectro.csv', delimiter=',',skip_header=0)

Oz=my_data[1:,0]
fs = 1000
t = np.arange(len(Oz))/fs


# nperseg = len(Oz[0])-1
nperseg=50
f50, t50, Sxx_50 = signal.spectrogram(Oz, fs, nperseg=nperseg , noverlap=nperseg-1,window=signal.get_window('hann',nperseg))
nperseg=150
f150, t150, Sxx_150 = signal.spectrogram(Oz, fs, nperseg=nperseg , noverlap=nperseg-1,window=signal.get_window('hann',nperseg))
nperseg=350
f350, t350, Sxx_350 = signal.spectrogram(Oz, fs, nperseg=nperseg , noverlap=nperseg-1,window=signal.get_window('hann',nperseg))

plt.figure(figsize=(10,10))
plt.subplot(211)
plt.plot(np.arange(len(Oz))/fs,Oz)  
plt.subplot(234)
plt.pcolormesh(t50, f50, Sxx_50, shading='auto',cmap = 'inferno')
plt.ylim([0,70])
plt.ylabel('Frequency [Hz]')
plt.xlabel('Time [sec], nperseg = 50')
plt.subplot(235)
plt.pcolormesh(t150, f150, Sxx_150, shading='auto',cmap = 'inferno')
plt.ylim([0,70])
plt.ylabel('Frequency [Hz]')
plt.xlabel('Time [sec], nperseg = 150')
plt.subplot(236)
plt.pcolormesh(t350, f350, Sxx_350, shading='auto',cmap = 'inferno')
plt.ylim([0,70])
plt.ylabel('Frequency [Hz]')
plt.xlabel('Time [sec], nperseg = 350')


plt.show()

但是你的大问题是信号的长度。您受到 time-frequency 分辨率的限制。基本上，您将获得的频带数是 nperseg 的长度除以 2，分布在区间 [0, FS/2] 上。由于您的信号是 440 个样本，因此 nperseg 应该是情人。但是如果你将 nperseg 增加太多，你会失去时间分辨率。例如nperseg = 50，则有390个时间点，但id nperseg = 350，则只有90个时间点。

文档中提供了信息 https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/generated/scipy.signal.spectrogram.html

脑电信号频谱图的理想参数是什么？

what is the ideal parameters for spectrogram of eeg signal?

python

signal-processing

scipy

spectrogram

time-frequency