基于脑电信号的意识任务的识别方法研究.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
基于脑电信号的意识任务的识别方法研究
姓名:赵予晗
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:张爱华
20050501
摘要、关键词:脑一计算机接口,脑电信号,相同步,线性判别式分析,支持向量机体外周神经系统及肌肉组织,建立在人与周围环境间信息交流与控制的新型通道。近年来,基于脑电信号,的际跻殉晌?复领域新的研究热点。本文在综述国内外研究现状的基础上对基于脑电信号的意识任务的识别进行了以下几个方面的研究讨论:对藕诺睦丛矗恚峁固卣鞯冉蟹治觯擞镁涔β势坠兰疲嗤接τ糜谀缘缧藕诺奶卣魈崛人脑的脑电信号活动集中在运动皮层体现为“波~性谑泳跗形的减小,这个减小叫做“,只需很少的样本数目就能获得可靠的分类结果。在这里我们将该方法应用于方法对信号特征量进行分类,取得了较好的效果。С窒蛄炕掷嗥基于经验风险最小化原则为前提的分类方法只有在样本数趋向无穷大时其性能才有理论上的保证。由于脑电信号十分复杂,人们难以获得足够的特征数据对分类器进行训练,因此该原则在实际的小样本情况下的应用中有较大的局限要求最优分类面将两类样本无错误的分开,而且要使类间间隔最大,从而保证真实风险最小,较好地解决了小样本的分类问题。在这里我们将支持向量机理论应用于脑电信号的分类中,取得与惴ㄏ嘟男Ч脑一计算机接口珺梢蕴峁┮恢植灰览涤谌崛∧缘缧藕诺亩喔鎏卣髁P凸β势坠兰疲珹P筒问藕拍芰浚〔氐榷嘀址椒ǘ韵胂笞笥手动作的脑电信号进行特征提取,并比较其性能。实验表明采用模型功率谱估计的峰值及信号能量作为特征可获得较好的识别效果。层体现为卢波。人在运动或者想象运动的时候都会伴随着∥波和∥波”,并且,这一现象的发生根据不同的运动同时反映在大脑的不同区域。根据这一特性,我们联想到可以分别利用两导信号之问相同步的信息作为特征量对运动意识任务进行分类,并在实验中证实了这⋯信息在意识任务识别中的可行性及有效性。,为代表的线性分类算藕诺姆掷嘀胁⒍云浼右愿慕没贛距离的分类性。而支持向量机琒酝臣蒲袄砺畚;。唤以线性判别式分析兰州理工大学硕士学位论文
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第一章绪论课题研究背景及意义蹦Ⅺ凸庋С上竦取H欢琈,琭凸庋С上裾庑┓椒ǘ约际跻G择来恢复患者向外界传递信息的功能:第一是增强剩下的通路的功能,例如通过琈缱臃⑸涠喜在当今社会,关于神经肌肉障碍的疾病困扰着越来越多的入的生活。例如脑中风、脑部或者脊髓外伤、脑瘫、肌肉萎缩、多发性硬化等很多种脑部及脊髓疾病都会损伤控制肌肉运动的神经通路或者损害肌肉本身。这类疾病最严熏时将导致患者完全失去对肌肉的控制能力,甚至连眼球的转动和呼吸运动都可能被完全阻断在体内从而使患者不能以任何方式传递信息。如今这些疾病困扰着大约二百万美国人,而在全世界范围内就更多了。并且,现代的生命维持系统可以使大多数患者甚至是植物人活的更长,从而也大大的延长和加重了患者自身以及由此带给经济和社会上的负担。在现代医疗手段还无法完全治疗这些疾病的情况下,我们有三种方式可以选眼球的移动来回答问题,提出简单的要求;第二种方法是使控制肌肉活动的神经通路绕过阻断的部分。对于脊髓损伤的病人来说,在损伤部位以上的肌肉发出的肌电活动可以给瘫痪的肌肉以直接的电刺激,因此可以恢复运动功能。在以上方法都无法顺利的实现时,我们可以应用最后一种方法,即向大脑提供一种不依赖于人体的外周神经系统及肌肉组织,建立在人与周围环境间信息交流与控制的新型通道,即一个直接的脑一计算机接口聪蛲獠渴澜绱托畔⒑椭噶頪。各种用来监测大脑活动的方法都可以用来构成低常庑┓椒ㄓ心缘缤法珽约案泳哂星秩胄缘牡缟硌Х椒ǎ耗源琶杓欠,,功能性核磁共振都很高,并且价格昂贵。进一步来说,这些方法都要依赖于血液流动,而这是一个长期的常量,并不适合于快速豹信息交流。因此,在目前,只有推湎喙方法、具有相对较短的常量、只需相对简单而廉价的设备、同时还适用于很多场合,给我们提供了一种切实可行的非肌体的通讯和控制的通道,~种实用的自从发表的第一篇论文以来,饕S美丛诹俅上评价神经失常和在实验室中探索大脑的功能,而基于耐ㄑ兑恢钡阶罱引起科学界的足够重视。其原因主要有以下三点:第一:既然从沉舜竽缘幕疃源永砺凵辖玻说囊庠甘怯Ω媚芄从脑电信号中检测得到的,但是从自发脑电信号中检测到的信息,其分辨力和可靠性均要受到诸多因素的限制:比如大量神经元的电活动,大脑和头部的几何的电学结构,从一次实验到下一次实验脑功能的变化等等。因此,想要从这些复杂的、失真了的、变化的信号中检测出单一的消息和指令,其可能性微乎其微。第二:基于耐ㄑ兑G缶哂卸訣信号实时分析的能力,但长期以来,这种技