模拟阅读型脑-机接口信号分类研究

脑-机接口(BCI)研究中的一个关键问题是如何正确地对EEG信号进行模式分类,以输出控制命令.本文在对“模拟自然阅读”模式下非靶刺激和靶刺激诱发的EEG进行去均值、低通滤波、下采样和归一化等处理后,结合对视觉诱发事件相关电位时域特征分析,提取出最佳特征量,分别利用BP神经网络和线性感知器算法对这些特征模式进行了分类.最...     

脑机接口技术研究方法

脑机接口（BCI）是一种基于脑电信号实现人脑与计算机或其他电子设备通讯和控制的系统，它不依赖人体的外周神经神经系统及肌肉组织，是一种新的人机接口方式，在康复医学和控制等领域有应用前景，近年来，脑机接口技术发展迅速。概述了采用事件相关电位P300、稳态视觉诱发电位（SSVEP）、事件相关同步或去同步9ERS／ERD）皮层慢电位（SCP）、自发EEG信号、植入电极等实现脑机接口技术的研究方法，讨论和比较了各种研究方法的特点和局限，介绍了脑机接口的发展现状和存在的问题，并对其应用前景进行了展望。     

基于脑电信号的手指动作识别

分类识别技术在脑-机接口的研究中占有重要地位,本文基于在事件相关脑电图中,存在的运动感觉皮层脑电位下降和事件相关非同步现象,运用了一种基于共空域子空间分解的算法,对左右手指动作时的多通道脑电信号进行了特征提取。最后,根据提取的特征进行了手指动作的识别,在对三个人的脑电数据识别中,平均识别率达到了75.6%。     

视觉诱发事件相关脑电位实验装置的研制

介绍了自制的利用微机和４４００信号处理装置 成的视觉发事件相关脑电位的实验装置，它具有实验模式和作业信息调整方便，数据采集精度高的特点，并且克服了４４００信号处理系统依靠２输入信号本身触发且仅能进行单点采集的缺点，在视觉，诱发事件脑电位的实验研究中取得了满意的效果。     

基于最优化少量电极的思维任务脑机接口

为减少脑机接口的电极数量,采用基于最优化少量电极的共空间模式(CSP)算法提取不同思维任务下的脑电信号(EEG)特征值.首先,根据事件相关(去)同步化现象观察时频特性;然后,运用熵准则对单个电极进行可分性度量;最后,根据可分性排序,利用基于最优化少量电极的CSP算法和支持向量机算法对不同电极组合的特征值进行提取和分类,得出最优化的电极组合.结果表明,进行心算和想像空间旋转2种思维任务时被试的EEG信号在顶叶和枕叶区域存在明显的能量差异,6个被试可分性最高的电极均位于这2个区域;与传统的EEG信号处理算法相比,基于最优化少量电极的算法可以使系统使用的电极数减少至3.3个,并且分类正确率提高5.4%.因此,采用基于最优化少量电极的算法可以减少电极数目,改善思维任务脑机接口的性能.     

基于视觉双特征的并行联合脑-机接口范式的研究

基于多特征的并行联合脑-机接口与单一特征脑-机接口相比,能利用更多信息和并行方式提高特征提取和系统执行效率。提出了一种基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)和运动起始视觉诱发电位(MVEP)的双特征并行联合脑-机接口范式,通过设计3×3字符拼写范式,矩阵中纵列白色竖条按设定频率闪烁诱发SSVEP,横行中白色竖条随机运动诱发MVEP。实验表明,被试者关注目标字符时,两种特征脑电信号被同时诱发出来,并且对两种脑电信号进行特征识别能够检测出被试者选取的目标字符。联合范式并行的刺激编码方式有效节约了刺激诱发时间,为构建更为实用的联合脑-机接口提供了一种实现方法。     

基于P300的脑-机接口: 视觉刺激强度对性能的影响

脑-机接口(BCI)是大脑与外部世界直接的交流通道.为了研究视觉刺激强度对基于P300的脑-机接口性能的影响,设计并实现了一种基于5个选择oddball的P300诱发电位范式的脑-机接口系统,并在此系统中研究2种不同强度下视觉刺激(高强度和低强度)下脑-机接口的信息传输率差异.9名受试者参加了实验,每位受试者在高低2种强度视觉刺激下各采集40组数据,数据在预处理后使用支持向量机进行分类,最终的目标识别率分别为84%和81%.平均波形表明在所设计的范式下2种强度视觉刺激均可以诱发出稳健的P300电位,离线分析表明高强度视觉刺激下平均信息传输率可以达到4.9 bit/min, 而低强度视觉刺激下为 4.5 bit/min.     

基于脑电的脑机接口刺激系统的研制

脑机接口(BCI)是在人脑和外界之间建立不依赖于常规大脑信息输出通路的一种通讯系统.脑机接口刺激系统的作用是通过对受试者施加一定的外界刺激来诱发具有一定特征的脑电波.本研究基于多种刺激模式的脑机接口视觉刺激器,采用计算机编程,在计算机屏幕上实现了基于VEP、P300、想象运动的3类刺激模式.该系统能够通过特定的刺激从而有效地诱发出可识别特征的脑电信号,采用XML技术使得该刺激系统具有较强的可扩展性,可以满足脑机接口实验的需要.     

基于傅里叶变换的脑机接口系统实现方法

脑机接口系统要求实时的处理速度和较高的准确识别率.在对脑电信号进行幅频分析和相同步分析的基础上,提出一种意识任务识别在线脑机接口系统实现方法.提取谱峰和相同步相干性指数作为反映大脑运动意识任务状态的特征参量,设计基于信息积累的时变线性分类器,对左右手想象意识任务进行识别,获得了满意的结果,最大分类正确率达到90.72%.研究结果表明,谱峰特征是事件相关去同步/同步的一个敏感的量化参数,结合相同步相干性指数能够提供更多反映大脑意识任务状态的信息.该方法采用快速傅里叶变换和线性判别式分析,特征提取和分类算法简单,计算速度快.为在线脑机接口系统的实现提供了新的思路和途径.     

艺术家创作过程的脑电原理分析

用常用的短音信号和特殊的图形信号为靶,测量普通人和艺术家饮酒前后脑部事件相关电位波形的变化,从脑电的角度探索艺术家适量饮酒后能创作出高水平作品的原因。结果发现普通人饮酒后脑电波峰出现时间延迟,波幅降低;艺术家饮酒后在常用信号刺激下脑电波峰出现时间延迟,波幅降低,但饮用适量酒后在他们感兴趣的图形信号刺激下脑电波峰时间延迟,波幅升高,波形面积增大。     

一类瞬态信号的时变滤波在诱发电位最优估计上的应用

本文研究了诱发电位等一类瞬态信号的最优估计问题。考虑到信号的时变特性,将维纳滤波的时不变特性修改为时变(f,t)滤波,使滤波过程具有自适应特、性。对仿真信号及豚鼠诱发电位波形的处理结果表明,在相同估计指标下,该方法能大大减少所需样本数目。     

睡眠剥夺对脑认知和脑电复杂性的影响

为研究睡眠对大脑功能的影响，考察了正常睡眠与睡眠剥夺情况下脑认知能力的变化，分析了两种状态下自发脑电和事件相关电位复杂性的差异．通过事件相关电位P300的潜伏期与幅度反映不同状态下的脑认知能力，采用小波熵方法分析其复杂性．实验采用数字脑电图仪记录19导脑电信号，用OB序列诱发视觉事件相关电位．结果发现，睡眠剥夺组的靶刺激反应时间明显增长，而P300幅度显著降低、潜伏期明显增加；小波熵分析结果表明，与正常睡眠组比较，睡眠剥夺组自发脑电的256点小波熵和事件相关电位的32点小波熵均值都显著降低．故得出结论：睡眠剥夺对人的认知和脑电复杂性均产生了负向影响．因此，睡眠对维持大脑的功能具有重要作用．     

An event-related potential study of working memory in children

Working memory refers to temporary storage and manipulation of “on-line” information in the brain,which is central to a large range of cognitive capabili- ties[1]. Visual working memory involves processes such as maintaining, updating and manipulating b…     

一种基于事件相关电位的时频表示方法

生物信号的非平稳特性使得经典的时域分析方法和频域分析方法不能更好地描述信号的局部特征,而联合时频表示可以有效地反映信号的瞬时频率特性.事件相关电位(ERP)是指在特定认知任务下获取的脑电信号,它与刺激所引起的皮层电位直接相关,ERP信号的时频分析将有助于从更深层次上解读其中蕴涵的丰富信息.本文在对几种典型时频表示方法的比较基础上,提出了一种基于滤波器组-Hilbert变换的信号时频表示方法,将这几种方法应用到模拟信号的结果表明,该方法可以更好地保留信号时频特征的细节.因此通过将滤波器组-Hilbert变换方法应用到心理学经典Stroop任务的ERP信号分析中,除了可以得到与心理学传统ERP分析一致的结果外,还可以获取比之更为丰富的信息.     

Brain dynamic mechanisms on the visual attention scale with Chinese characters cues

The temporal dynamics in brain evoked by the scale of visual attention with the cues of Chinese characters were studied by recording event-related potentials (ERPs). With the fixed orientation of visual attention, 14 healthy young participants performed a search task in which the search array was preceded by Chinese characters cues, “大, 中, 小” (large, medium, small). 128 channels scalp ERPs were recorded to study the role of visual attention scale played in the visual spatial attention. The results showed that there was no significant difference in the ERP components evoked by the three Chinese characters cues except the inferoposterior N2 latency. The targets evoked P2, N2 amplitudes and latency have significant differences with the different cues of large, middle and small, while P1 and N1 components had no significant difference. The results suggested that the processing of scale of visual attention was mainly concerned with P2, N2 components, while the P1, N1 components were mainly related with the processing of visual orientation information.     

小波时频滤波器用于事件关联电位单次提取的研究

从单次脑诱发响应记录中提取有效信息，可以从根本上避免叠加平均法的弊端．在对听觉事件关联电位时－频域特性分析的基础上，结合相关分析方法，设计出了基于多分辨分析的样条小波时频滤波器，用以完成ＥＲＰ单次提取．大量提取实验表明，小波时频滤波器可以有效地从强背景噪声中提取单次ＥＲＰ．     

微动信号波形特征自动分析系统设计

为方便在野外微动勘探实验中进行现场整理数据及波形特征分析, 设计一种微动信号波形特征自动分析系统。该系统采用Matlab编写相应程序对微动信号记录数据进行时域和频域分析, 并采用面向对象的C#编程语言设计软件界面, 系统可对信号特征波形进行量化处理、 自动拾取, 生成相关数据分析文件和结果图形。应用结果表明, 微动信号波形特征自动分析系统能对微动信号进行相关的数据分析, 可满足用户的实际需求。     

基于耦合映像格子模型的ERP分析

利用改进的时变耦合映像格子模型计算了固定位置区域提示下视觉注意范围等级的事件相关电位(Event-related Potentials,ERP)的最大时变李雅普诺夫指数,得到了能够反映系统整体特征的量化参数。     

听觉诱发电位与声舒适度的关联性初探

为了研究声舒适度与听觉诱发电位的关系,使用诱发电位仪记录了不同频率和不同声压级刺激下的听觉诱发电位。结果表明：随着声音频率的提高,诱发电位的波峰越密集,这与声音本身的频率特性相匹配;随着声压级的增大,诱发电位幅值增大,这解释了人体主观烦恼度随着声压级增大而增加的现象。在不同频率和不同声压级刺激下,Ⅴ波较其他波形稳定,说明人体脑桥上段或中脑下端对声音特性更敏感。该研究可为不同声环境下人体声舒适度机理研究做参考。     

深部灰岩劈裂破坏的声发射损伤表征

开展深部岩石的损伤破裂信息识别研究对岩体稳定性监测预警具有重要的指导意义。通过开展深部灰岩巴西劈裂声发射试验,分析了试验采集到的声发射实测全波形演化特征,在信号频域内提取了波形的主频,在时域内计算了特征参数的RA-AF值。研究结果表明:通过声发射实测全波形,可将岩石损伤过程细分为微损伤萌生阶段,裂纹扩展阶段和结构破坏阶段;低幅值波形多为连续型信号,高幅值波形则多为突发型信号;声发射频谱结构与损伤量及损伤程度密切相关,主频具有聚类分布特征,能够对应岩石微观及宏观破坏;基于声发射主频划分的RA-AF分界线,促进了声发射信号表征岩石破裂模式由定性分析向定量分析的转变。