基于想象運(yùn)動(dòng)思維的腦電信號(hào)分析研究.pdf

1、腦-機(jī)接口技術(shù)(Brain-Computer Interface，BCI)是現(xiàn)如今研究的一個(gè)熱點(diǎn)，有別于人類大腦正?？刂朴芍車窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)和肌肉組織組成的傳統(tǒng)輸出途徑，它是把腦電活動(dòng)轉(zhuǎn)化成電腦、機(jī)器人等設(shè)備能夠識(shí)別的控制信號(hào)來控制機(jī)器來完成人與外部環(huán)境進(jìn)行信息交流的新型控制系統(tǒng)，為大腦正常而無行為活動(dòng)能力的人們提供了一種新的與外部進(jìn)行交流的通道，在生物醫(yī)學(xué)工程和醫(yī)療康復(fù)鄰域中得到廣泛的關(guān)注和重視。在腦-機(jī)接口研究方法中，對(duì)腦電信號(hào)的分析是研

2、究的核心部分，而基于運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)的腦-機(jī)接口技術(shù)存在操作簡單，無危險(xiǎn)的優(yōu)點(diǎn)，倍受研究員的青睞，具有深遠(yuǎn)的研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本研究基于想象運(yùn)動(dòng)思維的腦電信號(hào)分析研究，主要是對(duì)腦電信號(hào)的預(yù)處理、特征提取和模式分類三個(gè)方面展開研究，期望達(dá)到能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)識(shí)別腦電信號(hào)的目的。首先設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，采集腦電信號(hào)。針對(duì)所研究的課題內(nèi)容，設(shè)計(jì)相應(yīng)的大腦意識(shí)任務(wù)實(shí)驗(yàn)，按照實(shí)驗(yàn)要求，本文利用上海諾誠醫(yī)療器械 NCERP系列腦電圖與誘發(fā)電

3、位儀的16導(dǎo)腦電采集系統(tǒng)采集3名被試者的腦電數(shù)據(jù)，選擇信號(hào)明顯的腦電數(shù)據(jù)來展開研究工作，然后結(jié)合腦電信號(hào)的特點(diǎn)，采用有限脈沖響應(yīng)濾波器進(jìn)行0.5-30Hz的帶通濾波和總能量均值變換法來進(jìn)行通道選擇，去除其中的部分高頻的肌電和工頻干擾等，提取了有效信息，結(jié)合大腦的解剖與功能可知，選擇的通道是有效合理的，并且在減輕后期研究的工作量和難度取得了較好的效果，接著針對(duì)于腦電信號(hào)的特征提取問題，結(jié)合腦電信號(hào)的混沌特性和節(jié)律能量性，采用混沌分析法計(jì)算

4、最大 Lyapunov指數(shù)和關(guān)聯(lián)維數(shù)，用離散小波變換計(jì)算小波子帶能量和以及用小波包變換計(jì)算小波包節(jié)律能量均值與小波包能量熵這三種方法對(duì)所研究的想象意識(shí)任務(wù)進(jìn)行特征提取，并且提出了混沌分析法分別與離散小波變換和離散小波包變換相結(jié)合的兩種組合特征提取方法來完成腦電特征的提取，為下一步的識(shí)別測試做準(zhǔn)備。最后針對(duì)于腦電信號(hào)的模式分類問題，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、二叉樹支持向量機(jī)和極限學(xué)習(xí)機(jī)三種分類方法完成對(duì)不同特征提取方法所得到的特征向量進(jìn)行識(shí)別探討