頻率同步特征與SVM-HMM混合模型在腦-機(jī)接口中的應(yīng)用研究.pdf

1、腦-機(jī)接口（Brain-ComputerInterface，BCI）是新的大腦與外界環(huán)境進(jìn)行直接通信的通路。隨著各個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)的共同發(fā)展，綜合了諸多學(xué)科的腦-機(jī)接口已經(jīng)從最初主要的醫(yī)療、康復(fù)等應(yīng)用領(lǐng)域拓展到了軍事、交通、娛樂(lè)等新的領(lǐng)域?，F(xiàn)在腦-機(jī)接口不僅能夠?yàn)闅堈先耸刻峁┹o助，而且還能夠?yàn)檎Ｈ巳禾峁┮环N新的娛樂(lè)、工作方式。基于腦-機(jī)接口這門綜合學(xué)科的重要研究?jī)r(jià)值以及腦-機(jī)接口在人類社會(huì)中的廣泛應(yīng)用前景，美國(guó)、歐盟等世界發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)

2、提出了多種大腦研究計(jì)劃。隨著這些大腦計(jì)劃的提出，腦-機(jī)接口正成為世界范圍內(nèi)的重要研究領(lǐng)域。
　　論文主要對(duì)基于運(yùn)動(dòng)想象的腦-機(jī)接口進(jìn)行研究。在基于運(yùn)動(dòng)想象的腦-機(jī)接口中，特征提取和模式識(shí)別是最為關(guān)鍵的兩個(gè)部分。這兩個(gè)部分直接影響腦-機(jī)接口的性能，所以論文對(duì)這兩個(gè)部分進(jìn)行了重點(diǎn)探討。
　　論文根據(jù)在腦電信號(hào)中廣泛應(yīng)用的相位同步特征，衍生出了頻率同步特征的概念。由于大腦不同區(qū)域的活動(dòng)變化體現(xiàn)出節(jié)律性，論文就期望通過(guò)直接利用這種節(jié)

3、律的變化來(lái)提取腦電信號(hào)的特征。論文根據(jù)鎖相值（PhaseLockingValue，PLV）的定義，定義了鎖頻值（FrequencyLockingValue，F(xiàn)LV），其中FLV包括互鎖頻值（Mutual-FrequencyLockingValue，MFLV）和自鎖頻值（Self-FrequencyLockingValue，SFLV）。論文將PLV與MFLV和SFLV應(yīng)用到BCI競(jìng)賽20082b數(shù)據(jù)集和自主采集的腦電信號(hào)中，并做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)

4、，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示新的頻率同步特征比相位同步特征更好地表達(dá)了大腦活動(dòng)的變化，當(dāng)MFLV和SFLV作為腦電信號(hào)特征時(shí)能夠獲得更好的分類正確率。
　　SVM（SupportVectorMachine，SVM）和HMM（HiddenMarkovModel，HMM）都以統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的概率模型為基礎(chǔ)。根據(jù)SVM的基本理論，SVM的最優(yōu)分類函數(shù)主要體現(xiàn)了樣本類與類之間的差異，而HMM則通過(guò)同一類樣本建模，體現(xiàn)了一類樣本類內(nèi)的相似性。論文將這兩種方

5、法結(jié)合建模，創(chuàng)建了SVM/HMM混合模式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并將這種新的模式識(shí)別方法應(yīng)用到實(shí)際的腦電信號(hào)中。實(shí)驗(yàn)采用BCI競(jìng)賽20082a數(shù)據(jù)集和自主采集的腦電信號(hào)，通過(guò)與SVM分類結(jié)果的比較，驗(yàn)證了SVM/HMM混合模式對(duì)兩類腦電信號(hào)和四類腦電信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別的有效性。
　　論文對(duì)腦-機(jī)接口中最為核心的特征提取和模式識(shí)別兩部分進(jìn)行了研究。在BCI競(jìng)賽數(shù)據(jù)和自主采集的腦電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析和討論了頻率同步特征和SVM/HMM混合模式應(yīng)