用于腦-機接口的腦電信號特征提取及分類的研究.pdf

1、近十幾年來，腦-機接口(Brain-Computer Interface)技術(shù)的研究在國際上引起了廣泛的興趣并獲得了快速的發(fā)展。它可以為神經(jīng)肌肉損傷患者提供一種不依賴正常的外圍神經(jīng)和肌肉輸出通道的新的通訊工具，也可以為正常人提供輔助控制通道或在特殊環(huán)境下的控制通道，因此具有巨大的社會價值和應(yīng)用前景。信號分析與處理環(huán)節(jié)是實現(xiàn)BCI系統(tǒng)、提高系統(tǒng)可靠性與性能的關(guān)鍵，也是本文研究的主要內(nèi)容。 本文首先介紹了腦電信號的有關(guān)概念和特性等，

2、并對腦電信號的處理技術(shù)的研究進展進行了綜述。然后重點討論了腦電信號的特征提取和分類的方法。主要對以下幾個問題做了研究和討論： (1) 通過小波變換方法對左右手運動想象腦電信號進行降噪。在對各種小波閾值降噪方法(固定閾值形式‘Sqtwolog’及硬閾值法；使用Birge-Massart 懲罰函數(shù)的閾值形式及軟閾值法；使用分層閾值及改進的閾值法)的討論比較之后，給出一種改進方案。然后對不同降噪方法處理后的腦電信號用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行分

3、類。實驗證明該降噪方案的降噪效果優(yōu)于其它方法。 (2) 研究了左右手想象運動任務(wù)的60 導(dǎo)誘發(fā)腦電信號在不同時段的幅值變化規(guī)律，對將腦部熱區(qū)移動軌跡作為運動想象腦電信號特征的可行性作了探討。同時，設(shè)想了一種新方法——質(zhì)心法在不同想象運動任務(wù)的腦電信號圖中的應(yīng)用，證明了不同時段的腦電圖存在不同的質(zhì)心，進一步驗證了進行不同的想象思維任務(wù)的時候，熱區(qū)會隨著不同時間發(fā)生移動的規(guī)律，并可作為輔助分類方法。 (3) 研究了腦電誘發(fā)電

4、位提取的基本方法，并利用小波多尺度分解與重建方法對誘發(fā)電位進行了提取，實驗中對誘發(fā)電位進行疊加平均處理，在一定程度上提高了信噪比，實驗分類效果更好。然后，利用腦電圖分析實驗的結(jié)果，選取熱區(qū)內(nèi)的左中央、右中央、左頂、右頂四個導(dǎo)聯(lián)的信號進行了特征提取與分類實驗，利用小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所選的特征進行了測試。將各層的小波系數(shù)作為分類參數(shù)，證明了選取四導(dǎo)聯(lián)腦電信號比二導(dǎo)聯(lián)腦電信號的處理效果更好。說明在可接受的處理復(fù)雜度內(nèi)可適當(dāng)?shù)卦黾訉?dǎo)聯(lián)信號的選