不同視覺刺激方式下的左右手運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)模式識(shí)別研究.pdf

1、腦機(jī)接口技術(shù)(BCI)是一種全新的革命性的交互手段，它不需要實(shí)際動(dòng)作僅憑特定模式的腦電信號(hào)就可以有效的與外界進(jìn)行通信或控制外在事物，即所謂的“意念控制”，對(duì)其的研究具有重大意義。
　　在 BCI領(lǐng)域，目前常用的控制模式可分為刺激電位和任務(wù)想象兩類，刺激電位如 P300誘發(fā)電位、穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(SSVEP)等；任務(wù)想象如運(yùn)動(dòng)想象、意識(shí)任務(wù)等。基于這些控制模式的BCI技術(shù)，國內(nèi)外學(xué)者做了諸多研究，也取得了不少成果。在視覺刺激下做運(yùn)動(dòng)

2、想象相對(duì)于單純的閉目運(yùn)動(dòng)想象而言，是一種不同的運(yùn)動(dòng)想象模式，往往具有更高的識(shí)別準(zhǔn)確率。本文嘗試在不同形式的任務(wù)相關(guān)視覺刺激下運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)的差異性方面做一些探索性研究。設(shè)計(jì)了閉目左右手運(yùn)動(dòng)想象、靜態(tài)抽象圖標(biāo)刺激下的左右手運(yùn)動(dòng)想象、靜態(tài)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景圖片刺激下的左右手運(yùn)動(dòng)想象以及動(dòng)態(tài)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景視頻刺激下的左右手運(yùn)動(dòng)想象等四種實(shí)驗(yàn)方案。并對(duì)上述四種實(shí)驗(yàn)方案的左右手運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)的多種特征參數(shù)及模式識(shí)別率進(jìn)行了對(duì)比分析，本文完成的研究工作主要包括

3、：
　　(1)以四種左右手運(yùn)動(dòng)想象實(shí)驗(yàn)方案為基礎(chǔ)，閉目想象方案為參照組，通過分析四種實(shí)驗(yàn)方案下處于運(yùn)動(dòng)感覺區(qū)的C3、C4通道腦電信號(hào)的相關(guān)特征參數(shù)及模式識(shí)別率的差異來探討不同視覺刺激形式對(duì)左右手運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)的影響。
　　(2)在腦電信號(hào)預(yù)處理方面，針對(duì)實(shí)際采集到的腦電信號(hào)是雜系混合(hybird mixture)信號(hào)的特點(diǎn)，提出一種基于小波包和DEBSS算法的腦電消噪方法。作為EASI算法的改進(jìn)，DEBSS算法通過對(duì)信號(hào)

4、的評(píng)價(jià)函數(shù)直接進(jìn)行估計(jì)解決了EASI算法不能有效分離雜系混合信號(hào)的缺陷，和常用的盲源分離算法相比，DEBSS算法性能也更加穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于小波包和DEBSS算法的腦電消噪方法可以有效地實(shí)現(xiàn)腦電信號(hào)消噪。
　　(3)針對(duì)左右手運(yùn)動(dòng)想象時(shí)出現(xiàn)的ERD/ERS現(xiàn)象，提出了可以衡量ERD/ERS現(xiàn)象出現(xiàn)程度的特征值 PF，并利用單因素方差法分析了四種實(shí)驗(yàn)方案左右手運(yùn)動(dòng)想象時(shí)PF值的差異性。結(jié)果表明：抽象圖標(biāo)和真實(shí)場(chǎng)景圖片刺激下的左右

5、手運(yùn)動(dòng)想象發(fā)生ERD/ERS現(xiàn)象的程度差異不大且略大于閉目形式，而在真實(shí)場(chǎng)景視頻刺激下，左右手運(yùn)動(dòng)想象時(shí)發(fā)生ERD/ERS現(xiàn)象的程度則要明顯大于閉目形式。
　　(4)本文使用 PF、節(jié)律能量和小波熵及AR模型系數(shù)等三種特征參數(shù)構(gòu)造了三類特征向量。分別選取這三類特征向量，并用 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、SVM支持向量機(jī)和Mahalanobis距離分類算法對(duì)四種實(shí)驗(yàn)方案的左右手運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別。結(jié)果表明：視頻刺激時(shí)，左右手運(yùn)動(dòng)想象的識(shí)