基于腦電的運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)識(shí)別及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、基于腦電(EEG)的腦機(jī)接口(BCI)是在人腦和計(jì)算機(jī)或其它電子設(shè)備之間建立不依賴于常規(guī)大腦信息輸出通路(外周神經(jīng)和肌肉組織)的全新對(duì)外信息交流和控制技術(shù)。及時(shí)有效地提取和識(shí)別與運(yùn)動(dòng)想象相關(guān)的腦電模式可以幫助嚴(yán)重癱瘓病人控制光標(biāo)或輔助運(yùn)動(dòng)設(shè)備以替代其受損的運(yùn)動(dòng)功能,建立一種與外界交流溝通的新途徑。
　　腦機(jī)接口技術(shù)是一種涉及神經(jīng)科學(xué)、信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理、模式識(shí)別等多學(xué)科的交叉技術(shù)。一個(gè)BCI系統(tǒng)是由信號(hào)采集、特征提取、分類算法、命

2、令輸出等單元組成。其中特征提取和分類算法是其最為重要的研究?jī)?nèi)容。想象左右手運(yùn)動(dòng)和實(shí)際做這個(gè)運(yùn)動(dòng),會(huì)以同樣的方式改變大腦主要感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)域的神經(jīng)活動(dòng),引起腦電相關(guān)頻率成分的特征變化,如事件相關(guān)同步/去同步。依據(jù)這一生理現(xiàn)象,及時(shí)地提取和識(shí)別這些與運(yùn)動(dòng)想象相關(guān)的腦電特征可以幫助我們有效地分析人腦的意識(shí)。
　　本文主要對(duì)人腦進(jìn)行左右手運(yùn)動(dòng)想象的腦電模式進(jìn)行識(shí)別,屬于兩類任務(wù)分類,我們引入模式識(shí)別技術(shù)LDA算法,以EEG(C3,C4)兩個(gè)通

3、道的μ節(jié)律能量作為特征向量,對(duì)左右手運(yùn)動(dòng)想象腦電模式進(jìn)行識(shí)別。在研究左右手運(yùn)動(dòng)想象腦電的基礎(chǔ)上,本文對(duì)多通道的四類運(yùn)動(dòng)想象腦電進(jìn)行了研究。提出了采用表面Laplacian對(duì)多通道腦電進(jìn)行預(yù)處理,從而消除各導(dǎo)聯(lián)之間的相關(guān)性,提高信號(hào)的信噪比。然后使用基于獨(dú)立分量分析的CSP(Common Spatial Patterns)方法,對(duì)四類運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)的腦電信號(hào)進(jìn)行特征提取,并應(yīng)用設(shè)計(jì)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)對(duì)提取的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類。

4、>　　對(duì)所研究的方法進(jìn)行了理論分析之后,為檢驗(yàn)這些方法的有效性,首先對(duì)2003年和2005年腦機(jī)接口國(guó)際競(jìng)賽的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理來初步驗(yàn)證,然后依據(jù)建立的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。本論文分別設(shè)計(jì)了基于兩類運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)(想象左手拍籃球,想象右手拍籃球)和基于四類運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)(想象左手拍籃球,想象右手拍籃球,想象右腳踩剎車,想象吐舌頭)的實(shí)驗(yàn)。以分類正確率為指標(biāo),結(jié)果表明研究的方法能夠取得很好的效果。
　　本文