基于想象運動思維的腦電信號分析研究.pdf

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

2、究的核心部分，而基于運動想象腦電信號的腦-機接口技術(shù)存在操作簡單，無危險的優(yōu)點，倍受研究員的青睞，具有深遠的研究意義和實際應用價值。
　　本研究基于想象運動思維的腦電信號分析研究，主要是對腦電信號的預處理、特征提取和模式分類三個方面展開研究，期望達到能夠準確、實時識別腦電信號的目的。首先設(shè)計試驗方案，采集腦電信號。針對所研究的課題內(nèi)容，設(shè)計相應的大腦意識任務實驗，按照實驗要求，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)合腦電信號的特點，采用有限脈沖響應濾波器進行0.5-30Hz的帶通濾波和總能量均值變換法來進行通道選擇，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，接著針對于腦電信號的特征提取問題，結(jié)合腦電信號的混沌特性和節(jié)律能量性，采用混沌分析法計算

4、最大 Lyapunov指數(shù)和關(guān)聯(lián)維數(shù)，用離散小波變換計算小波子帶能量和以及用小波包變換計算小波包節(jié)律能量均值與小波包能量熵這三種方法對所研究的想象意識任務進行特征提取，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，為下一步的識別測試做準備。最后針對于腦電信號的模式分類問題，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡、二叉樹支持向量機和極限學習機三種分類方法完成對不同特征提取方法所得到的特征向量進行識別探討