腦-機(jī)系統(tǒng)中特征提取方法的研究.pdf

1、意識(shí)任務(wù)的識(shí)別就是根據(jù)采集到腦電(Electroencephalogram，EEG)信號(hào)解讀出意識(shí)活動(dòng)者的意愿，腦一機(jī)接口(Brain-computer interfaces，BCI)就是實(shí)現(xiàn)這種目的的一種系統(tǒng)。許多患有諸如腦癱等神經(jīng)肌肉障礙疾病的人與外界傳遞信息的通道被阻斷了，他們基本的活動(dòng)功能和正常的交流能力往往都被剝奪了，最為嚴(yán)重的是這些表達(dá)意愿的信息可能被完全阻斷在體內(nèi)從而使患者不能以任何方式傳遞出去。BCI的研究目的就是通過獲

2、取與人的意識(shí)任務(wù)活動(dòng)相關(guān)的EEG信號(hào)，建立一種不依賴于人體外圍神經(jīng)系統(tǒng)及肌肉組織而在人與周圍環(huán)境間進(jìn)行信息交流與控制的新型通道。本文在綜述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上對(duì)基于EEG的左右手(擊鍵)動(dòng)作的意識(shí)任務(wù)識(shí)別在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究討論： (1)基于頻-空濾波的功率譜估計(jì)提取特征的方法對(duì)EEG信號(hào)的來源、產(chǎn)生機(jī)理和結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，運(yùn)用經(jīng)典功率譜估計(jì)，AR模型功率譜估計(jì)等方法對(duì)想象左右手意識(shí)動(dòng)作的腦電信號(hào)進(jìn)行特征提取，以頻帶能量作為

3、特征并比較其性能。實(shí)驗(yàn)表明對(duì)基于ERD/ERS(event-related desynchronization/event-related synchronization，ERD/ERS)的腦電信號(hào)進(jìn)行頻．空濾波后采用AR模型功率譜估計(jì)提取的特征在左右手意識(shí)動(dòng)作識(shí)別中取得了比較好的結(jié)果。 (2)腦電信號(hào)在時(shí)域的特征分布BP(Bereitschaftspotential，BP)是與人的肢體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的、構(gòu)成大腦皮層電位的主要成分，它

4、是在肢體實(shí)際動(dòng)作之前大腦皮層電位緩慢變化的一種生理現(xiàn)象。在左右手實(shí)際動(dòng)作之前，分布于大腦皮層的BP電位在一些電極的變化是相當(dāng)明顯的，有比較大的差距，而且這種差距是隨時(shí)間變化的。因此，在時(shí)域中我們根據(jù)腦電信號(hào)BP電位波形幅值的變化作為特征提取的依據(jù)，提取時(shí)域的一些特征并取得了比較好的結(jié)果。 (3) BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模式的識(shí)別一個(gè)重要特點(diǎn)就是它能夠有效的解決很多非線性問題。對(duì)基于腦電這種復(fù)雜的非平穩(wěn)、非線性隨機(jī)信號(hào)的