基于有监督学习的概率神经网络的脑电信号分类方法

针对脑机接口(BCI)研究中脑电信号(EEG)的模式识别问题,提出了一种基于有监督学习的概率神经网络(PNN)的分类方法.该方法用学习矢量量化对各类训练样本进行聚类,对平滑参数和距离各类模式中心最近的聚点构造区域,并采用遗传算法在构造的区域内训练网络.利用BCI2003竞赛的标准数据,该方法使得EEG的识别正确率达到93.8%,与竞赛的最好结果(88.7%)相比提高了5.1%,为BCI研究中脑电信号的分类提供了有效的手段.     

基于AAR模型和累积频带能量的特征提取方法

提出了一种自适应自回归（AAR）模型参数和累积频带能量相结合的特征提取方法,该特征应用于基于运动想象脑．机接口（BCI）之中,实现左右手运动想象分类,改善BCI系统的性能．首先,对头皮EEG数据进行小波分解和重构,去除EEG中的噪声,得到不同频带的EEG数据．然后,提取EEG数据的AAR模型参数特征和不同频带的频带能量特征,提出了累积频带能量特征和AAR与累积频带能量相结合的特征提取方法,分别以AAR模型参数、频带能量、累积频带能量和AAR＋累积频带能量为特征,利用线性判别分析（LDA）分类器对左右手运动想象任务进行特征分类．最后,对不同特征的分类结果进行比较,得出以AAR＋累积频带能量作为特征在BCI系统中的优越性能．     

基于ICA与PSD的ERD／ERS信号检测

介绍一种基于独立分量分析（ICA）空间滤波结合功率谱密度（PSD）曲线分析法用于提取大脑在想象动作时产生事件相关去同步／同步（ERD／ERS）信号的方法．其检测流程为：先对想象动作诱发的脑电（EEG）信号进行ICA分解得到独立分量与相应的解混矩阵,再按特征频段取其主要分量得到滤波后数据,然后采用短时傅里叶变换计算相关导联EEG信号在特征时段与频段的PSD曲线,引入ERD／ERS系数作为量化指标以进行想象动作的识别．计算结果表明,上述方法能够显著增强运动想象脑电信号的ERD／ERS特征信息,且通过实际分类验证,采用该方法可以获得更高的识别正确率,较传统信息检测方法平均提高8％以上．     

基于AR模型和SVM的脑电信号分类

 基于P300事件相关电位的脑机接口（BCI）系统中,有效的P300特征提取及分类是系统开展后续工作的关键。应用时间序列自回归（AR）模型及支持向量机（SVM）算法对脑电信号进行P300分类;对10导联脑电数据分别分段,并对每段建立AR模型;采用最小二乘法进行AR模型系数估计,由估计出的系数序列构成特征向量,送入SVM进行模式分类。实验针对BCI Competition Ⅲ dataset Ⅱ数据集进行了方法验证,提出的方法在15试次情况下识别正确率达93.5%。实验及数据分析结果表明,应用SVM分类器对AR模型提取出的系数序列特征向量进行分类,具有较好的系统识别正确率,可为实现基于P300的BCI系统实际应用奠定理论和实验基础。     

基于CSSD和SVM脑电分类技术的研究

本文研究的BCI实验是基于BC12003竞赛数据来对脑电信号分类。本文提出了一种脑电信号趋势的概念,使用支持向量机（SVM）作为分类器的算法。首先将BC12003竞赛数据通过中值滤波器和由小波函数构成的带通滤波器,然后用时间窗进行时域上地过滤,选取对于大脑思维活动现象表现最明显的一段数据,再通过共空域子空间分解（CSSD）从脑电信号中提取特征,最后基于提取的特征,通过SVM训练后,进行分类识别,分类识别率达到了85％～96％。实验中采用的特征提取方法和分类方法对于脑电信号的分类识别准确率提高了不少。     

基于时频分析自动识别睡眠脑电的梭形波

为了识别睡眠脑电图（EEG）中出现的梭形波，使用Choi-Williams分布对EEG信号进行时频变换，根据瞬时频谱估计局部范围里EEG的波形特征，在此基础上设计了一个自动识别睡眠EEG梭形波的方法，对实际睡眠EEG中的梭形波进行识别，识别正确率为85．04％，并且能够提供梭形波的定量指标。实验结果表明，经过进一步完善，这种方法可以作为神经内科专家用于研究睡眠生理变化的一种辅助工具。     

基于邻域空间模式的运动相关电位特征提取新方法

模式分类是基于脑电图（EEG）的脑-机接口(BCI)研究的重要环节之一.针对不同的BCI任务,所采用的分类特征和分类算法也不同.其中,运动相关电位（MRPs）现象是BCI想象肢体运动分类算法中的所用到的重要分类特征.针对BCI研究中的采集EEG数据分布复杂,和训练样本不足重要问题,本文提出一种新的MRPs特征提取方法—邻域空间模式 (NSP),利用邻域关系和类别信息,有效提取了分类性能更强的MRPs特征.最后的实验结果证明了NSP算法能更有效提取分类特征.     

基于非线性参数的意识任务分类

研究了非线性参数作为脑电（EEG）信号特征时对意识任务分类的作用，使用的3种非线性参数特征为最大Lyapunov指数、轨道平均周期和轨道平均初始距离，分类方法为Fisher线性判别式．对4个实验对象共60个任务对进行了分类处理．使用3种参数在2s数据段上取得的平均分类精度分别为82．3％、90．7％和93．3％．在较短（1s）的数据段上，应用轨道平均初始距离参数进行分类取得了平均为90．8％的正确率，分类精度接近于Anderson取得的实验结果．轨道平均周期和轨道平均初始距离算法具有较小的运算量，能够应用于在线系统．     

多光谱卫星云图的SOFM-PNN网络耦合的云分类模型

针对单一类型的神经网络分类器难以正确区分和有效识别复杂云类特征的缺陷,本文基于静止气象卫星云图多光谱云类样本,通过计算、分析云图灰度、梯度与纹理特征,提取了云分类最佳判别因子,建立了自组织网络（SOFM）与概率神经网络（PNN）的综合云分类器优化模型．该分类器首先利用自组织网络对云类样本进行无监督初始分类,确定出相似样本子集;随后用概率神经网络对初始分类误差进行有监督修正和分类结果的二次优化判别．试验结果表明,该分类器可有效提高云类判别效果,分类结果的总正确率达到92．4％,Kappa系数为90．82,明显优于单一的统计分类器判别效果．     

基于欧式空间-加权逻辑回归迁移学习的运动想象EEG信号解码

基于脑电图（Electroencephalography,EEG）信号的运动想象（Motor Imagery,MI）意图识别是脑机接口（BrainComputer Interface,BCI）研究中的重要问题.然而,EEG信号存在严重的个体性差异,不同被试之间的EEG信号特征空间分布差异很大,不同被试之间的分类模型不能通用.针对这一问题,提出一种基于欧式空间的加权逻辑回归迁移学习方法,算法首先将不同被试的EEG数据进行欧几里得空间对齐,使各信号更加相似,减少差异性,然后计算特定被试共空间模式（Common Spatial Pattern,CSP）获得不同的特征值,并计算这些特征值的KL(Kullback-Leibler)散度,进而利用KL散度调整迁移学习的加权逻辑回归算法,得到分类模型.实验结果表明：对于BCI竞赛IV中的数据集2a,提出的方法可以极大地提升BCI的学习性能,算法分类准确率比基线算法（线性判别分析）高出15%.在数据样本增多的情况下,被试的分类准确性也得到了明显的提升,和同类算法相比,分类准确率提升4%,说明提出的算法能进一步提高BCI的学习性能,改善分类模型的通用性问...     

EEG classification based on probabilistic neural network with supervised learning in brain computer interface

Aiming at the topic of electroencephalogram (EEG) pattern recognition in brain computer interface (BCI), a classification method based on probabilistic neural network (PNN) with supervised learning is presented in this paper. It applies the recognition rate of training samples to the learning progress of network parameters. The learning vector quantization is employed to group training samples and the Genetic algorithm (GA) is used for training the network’s smoothing parameters and hidden central vector for determining hidden neurons. Utilizing the standard dataset I(a) of BCI Competition 2003 and comparing with other classification methods, the experiment results show that the best performance of pattern recognition is got in this way, and the classification accuracy can reach to 93.8%, which improves over 5% compared with the best result (88.7%) of the competition. This technology provides an effective way to EEG classification in practical system of BCI.     

基于S变换与傅里叶变换的电能质量多扰动分类识别

提出了一种基于S变换、加窗插值快速傅里叶变换(FFT)和概率神经网络(PNN)的电能质量扰动检测和分类方法.应用S变换和加窗插值FFT对电能质量多扰动信号进行时频分析,获取信号的特征量.通过训练信号集上获得的特征量,训练了一个概率神经网络用于扰动分类.训练好的网络在测试信号集上的测试结果表明,对正常电压和常见的电能质量扰动,该方法具有较高的分类准确率,在训练样本数较少、噪声影响大和多扰动信号并存时仍能取得较好的分类效果.     

Feature combination for classifying single-trial ECoG during motor imagery of different sessions

The input signals of brain-computer interfaces(BCIs)may be either scalp electroencephalogram(EEG)or electrocor- ticogram(ECoG)recorded from subdural electrodes.To make BCIs practical,the classifiers for discriminating different brain states must have the ability of session-to-session transfer.This paper proposes an algorithm for classifying single-trial ECoG during motor imagery of different sessions.Three features,derived from two physiological phenomena,movement-related potentials(MRP)and event-related desynchronization(ERD),and extracted by common spatial subspace decomposition(CSSD)and waveform mean,are combined to per- form classification tasks.The specific signal processing methods utilized are described in detail.The algorithm was successfully applied to Data SetⅠof BCI CompetitionⅢ,and achieved a classification accuracy of 91% on test set.     

基于HHT和改进PNN的CSI人体动作识别研究

为了有效判别真实摔倒动作与疑似摔倒动作、提高动作识别准确度,提出基于希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)和改进概率神经网络(probabilistic neural networks,PNN)的信道状态信息(channel state information,CSI)人体动作识别算法。对CSI的幅度与相位融合信号进行数据预处理,利用HHT来提取区分人体动作信息的瞬时幅值和瞬时频率作为分类特征构建特征矩阵,在遗传算法(genetic algorithm,GA)优化的PNN神经网络中训练出能有效检测真实摔倒和疑似摔倒动作的GA-PNN人体动作识别模型;利用训练好的识别模型对输入的CSI数据进行摔倒动作的判别。仿真实验表明,提出的算法能有效地检测真实摔倒和疑似摔倒动作,其识别准确度可达到97.18%,且误报率较低。     

Feature combination for classifying single-trial ECoG during motor imagery of different sessions

The input signals of brain-computer interfaces (BCIs) may be either scalp electroencephalogram (EEG) or electrocorticogram (ECoG) recorded from subdural electrodes. To make BCIs practical, the classifiers for discriminating different brain states must have the ability of session-to-session transfer. This paper proposes an algorithm for classifying single-trial ECoG during motor imagery of different sessions. Three features, derived from two physiological phenomena, movement-related potentials (MRP) and event-related desynchronization (ERD), and extracted by common spatial subspace decomposition (CSSD) and waveform mean, are combined to perform classification tasks. The specific signal processing methods utilized are described in detail. The algorithm was successfully applied to Data Set I of BCI Competition III, and achieved a classification accuracy of 91% on test set.     

基于图像色彩特征融合的绝缘子污秽等级检测

针对绝缘子污秽状态非接触检测问题,提出基于可见光图像RGB(red green blue)和HSI(hue saturation intensity)空间信息特征级融合的污秽等级检测方法.利用最佳熵阈值分割法(OET)提取绝缘子盘面区域,分别在RGB和HSI色彩空间进行特征计算,根据Fisher准则进行特征选择,得到可以有效表征污秽状态的特征量,利用核主元分析(KPCA)对两个色彩空间特征的组合进行降维融合,得到三维融合特征向量,结合概率神经网络(PNN)实现污秽等级识别.实验分析表明,基于核主元分析的图像信息特征级融合能够全面地反映绝缘子污秽状态,与单独利用RGB或HSI特征进行识别相比,其准确率有显著提高,可以实现绝缘子污秽等级的有效识别,为绝缘子污闪防治提供了新的方法.     

基于多生理信息迁移学习的脑力负荷分类

在复杂的人机系统中,保持对实验人员脑力负荷状态的监测对于维护人机系统的安全、高效运行具有极为重要的理论和应用意义。针对现有脑力负荷分类方法识别率低及实际应用时测试样本数据偏移问题,本研究提出采用迁移学习及脑电和心电特征融合的脑力负荷分类识别方法,基于多任务航空情境操作的MATB-II平台同步采集12名健康受试者的脑电信号和心电信号,分别从时域和频域上提取各生理信息特征并进行融合,在此基础上引入迁移学习,基于迁移成分分析(Transfer Component Analysis,TCA)方法进行特征空间变换,实现源域和目标域的边缘分布适配,并进行脑力负荷分类。实验结果表明,基于多生理信息特征融合识别率高于传统脑力负荷识别方法,使用迁移学习可取得较高的识别准确率,为多生理信息脑力负荷分类研究提供了新方法。     

基于MEMD的运动想象脑电信号的特征提取与分析

对于传统特征提取算法对运动想象脑电信号识别能力不足的问题,采用多元经验模式分解(multivariate empirical mode decomposition,MEMD)的方法用于分析运动想象的脑电信号.目前此方法主要应用在股票收益与宏观经济关系分析上,MEMD将标准经验模式拓展到多通道信号处理,适合于分析多元时间序列,并能够同时处理多通道的多尺度分解,进而在不同尺度下对多元时间序列的时间频率特性进行比较.通过Emotiv传感器对自定义的左右运动想象任务采集数据,采用MEMD提取相关脑电特征的边际谱,使用支持向量机对相关特征量进行分类.实验表明,此方法增强了定位脑电信号的频率信息的准确性,能够有效地提高对脑电信号的识别能力.     

单次运动想象脑电的特征提取和分类

为了实现脑-计算机接口(BCI)系统,对运动想象脑电信号的特征进行了提取和分类.将大脑C3,C4处采集的二路运动想象脑电信号分成4段,分别建立六阶AR参数模型进行功率谱估计,再对每段数据的功率谱求和构造特征矢量,提供给误差反向传播算法进行左右手运动想象脑电模式分类.结果表明,该方法提取的特征向量较好地反应了运动想象脑电信号的事件相关去同步(ERD)和事件相关同步(ERS)的变化时程.另外,该方法识别率高,复杂性低,适合在线脑-计算机接口的应用.