基于独立成分分析和流形学习的眼电伪差去除

针对眼电伪差严重干扰脑电(EEG)信号的理解和分析的问题,提出了一种新的方法用于实时地去除脑电中的眼电伪差.该方法使用独立成分分析(ICA)分解EEG信号,提取独立成分的地形图和功率谱作为特征,并采用基于模板的Isomap算法降低特征的维数.将新的特征样本送到分类器中以识别眼电伪差独立分量,几个典型分类器的分类结果显示,基于模板的Isomap算法结合使用最近邻算法进行分类时,识别伪差的正确率最高.实验结果表明,提出的方法在有效去除眼电伪差的同时,很好地保留了大脑神经信号,也证明了新的Isomap算法用于眼电伪差特征的降维的有效性.     

去除脑电信号眨眼伪差的独立成分时域相关算法

针对脑电信号易受眨眼动作干扰的问题,提出了一个自动地去除眨眼伪差的独立成分时域相关算法.该算法使用独立成分进行分析,并分解脑电信号,然后利用眨眼伪差独立成分与某些导联的脑电信号之间在时域存在较大相关性的特点,计算每个独立成分与前额附近的5个导联(Fp1,Fp2,F3,F4,Fz)信号的相关值的累加值,并对该值进行排序,将具有最大值的独立成分识别为眨眼伪差独立成分,将其设置为0,最后重建干净的脑电信号.通过对脑电信号的去除伪差实验表明:眨眼伪差引起的干扰基本被消除,伪差检测算法的敏感度和特异度分别是97.7％和98.3％,同时该算法能有效保持脑电信号基本不变.     

实时脑电信号眼电伪差去除方法的研究

基于信号的小波包分解方法 ,提出了一种实时性好、滤波效果佳的脑电信号眼电伪差去除的新方法 .该算法在采用小波包分析将脑电信号在频域做精细划分的基础上 ,用统计学的理论选取阈值 ,对信号的特定成分进行选择性滤波 ,并选用与眼电 (EOG)伪差相关度最大的FP1作为参考信号 ,来避免算法本身引入的新伪差 ,以达到快速有效去除眼电伪差的效果 .试验结果表明 ,相对于其他几种常用的算法 ,本算法不仅具有更好的去伪效果 ,而且运算速度也比独立分量分析 (ICA)算法快 2～ 3倍 ,具有良好的临床应用前景     

基于整系数滤波器的40Hz认知脑电信号的提取

基于MATLAB软件,设计了整系数带通滤波器来提取40 Hz的EEG信号;由于采集到的脑电信号中可能混杂有头皮、眼动等肌电干扰,对40 Hz的EEG在频率上完全覆盖,所以在提取40 Hz EEG时要考虑肌电干扰的影响,以80 Hz超出一定阈值作为肌电干扰存在的标志,对80 Hz和40 Hz两通道信号采用一致性检测方法,当某两段重合率达到一定程度时剔除40 Hz中对应段,最后留下的视为阵发性40 Hz EEG,从而实现40 Hz EEG的自动检测。     

独立分量分析去除EEG中眼动伪差的方法研究

对独立分量分析(ICA)方法中推广的最大熵(Extended Infomax)算法和奇异值分解(SVD)技术分离脑电图(EEG)中眼动伪差的效果进行了比较，确证ICA方法在极低信噪比时有更好的抗干扰性。同时，使用该算法成功地对16导联早老性痴呆症患者EEG信号中的眼动伪差进行了提取和分离。结果表明，ICA在生物医学工程，尤其是临床医学工程中具有潜在的重要应用价值。     

支持向量机方法在运动意识识别中的应用

为有效识别与运动想像相关的脑电模式,提出基于支持向量机(SVM)的运动意识分类新算法,利用sym2小波基函数对脑电(EEG)信号进行6尺度分解后,从每级分解中提取绝对值最大的小波系数作为信号特征,构成有效特征向量输入SVM分类器,实现基于EEG的运动想像模式识别.实验数据采用脑机接口竞赛(2003)的脑电数据,实验结果表明采用径向基核函数的SVM分类器可有效地对EEG进行运动想像分类,具有良好的泛化推广能力,为脑机接口的运动意识分类提供了新思路.     

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．     

多参考信号的ICA方法及其在去除脑电伪差中应用

为消除脑电信号中的心电、眼电等伪差,在已有的不动点算法和带参考信号的独立分量分析算法的基础上,提出了一种多参考信号的独立分量分析方法.该方法通过计算各伪差在各路观测信号中的比重,去除伪差对观测信号的影响,从而得到较为纯净的脑电信号,所提方法相对于传统的fast ICA算法具有更小的计算量,并且不需要对分离的独立源进行人工干预,同时也是对ICA-R算法的一种扩展,解决了其只能提取单路源信号的缺点.仿真实验证明该方法更切合实际情况,而且能够更加有效地去除脑电信号中的多个伪差.     

EEG数据信号的Matlab滤波仿真设计分析研究

在处理脑电图(Electroencephalogram,EEG)过程中,对采集到脑电信号的预处理特别重要.文中利用信号分析与处理知识,在Matlab软件平台上仿真分析了不同小波基函数对脑电信号分解和重构的影响,以及利用db5小波基函数对EEG进行5层多尺度分解和重构,仿真信号颤动情况.通过采用不同阈值进行降噪和与低通滤波器的消噪仿真比较,对特定频带仿真结果进行分析和研究.研究结果表明:小波分析在EEG信号预处理降噪中可有效地提取脑电微信号,对EEG在更广的领域里发挥作用具有实用意义.     

基于非线性特征提取的EEG信号支持向量分类器

为提高癫痫脑电(EEG)信号的正确识别率,设计了一种基于非线性特征提取的EEG信号支持向量分类器.分类器首先将EEG信号通过四层小波包变换分解到不同频段,然后计算各频段小波系数的近似熵(ApEn)值,作为特征向量,最后使用支持向量机(SVM)进行分类.实验结果显示该分类器能有效提高正确识别率.     

多通道脑电信号眼电伪迹自适应去除方法

针对现有方法在眼电伪迹自动去除中存在有用信息丢失,伪迹分量识别困难的问题,提出了一种结合粒子群优化算法、独立成分分析和小波变换的伪迹自适应去除算法。首先,采用均方根误差和Pearson相关系数设计了粒子群优化算法的适应度函数,利用优化算法实现了两个样本熵阈值的自适应设置;然后利用快速独立成分分析算法将脑电信号分解为统计独立分量,根据第一个样本熵阈值自动识别含伪迹分量,含伪迹分量经过四层小波分解得到五个小波分量,根据第二个样本熵阈值自动识别伪迹分量,将识别的伪迹分量置零;最后经过小波重构和逆变换,获得去除眼电伪迹的脑电信号。采用Graz data set A数据集进行实验验证,结果表明提出的方法能够实现多通道脑电信号伪迹的自动去除;采用Klados数据集进行实验验证,结果表明,与SE-CEEMDAN方法相比,采用提出方法实验获得的均方根误差降低了4.816,约38.2%,Pearson相关系数提高了0.025,约2.97%。     

一种新的基于小波变换的EEG视觉伪信号修正方法

提出了一种在基准EEG信号和视觉信号未知条件下,基于小波阈值去噪的方法来修正EEG信号中出现的视觉伪信号(OA)的新方法。这种方法实现了对原始EEG信号进行平稳小波变换(SW T);对低频系数进行两次阈值去噪;对去噪后的信号进行重构。实验结果表明:这种新方法在基准EEG信号和视觉信号未知条件下能有效去除OA,同时适用于眨眼和眼球运动所产生的伪信号。通过不同方法对采集的信号处理后进行比较,说明该方法的有效性。     

基于脑电的实时疲劳监测算法的研究

疲劳驾驶是造成交通事故的一个重要因素。基于脑电波传感器采集到的脑电(EEG)信号,提出了一种基于特征节律波样本空间距离的实时驾驶疲劳监测算法。该算法通过提取脑电特征信号并建立相应的特征样本空间,然后通过将实时采集的脑电信号与样本空间之间的距离来判别驾驶员是否处于疲劳状态;并结合多次实验结果,使用ROC曲线分析方法获得确定疲劳判别的阈值,由此实现对驾驶者疲劳状态的实时监测。实验结果显示,该算法能有效地、实时地对疲劳进行监测,且具有较好的鲁棒性和准确性。     

经验模态分解和Kolmogorov测度的癫痫预测算法

针对头皮脑电信噪比低的缺点,提出了一种新的癫痫发作预测算法.首先对头皮脑电进行经验模态分解,去除伪差,保留包含主要癫痫预测信息的固有模态分量,然后用Kolmogorov测度来反映大脑的非线性动力学特征变化,并发现在癫痫发作之前,仅位于病灶区域附近导联的Kolmog-orov测度明显降低.通过对3例癫痫病人共5段长程头皮脑电信号的分析表明,这3例病人的平均发作预测时间为338 s,敏感性为66.7%,特异性为19.2%,因此该算法具有良好的临床应用前景.     

数据区间优化对SSVEP算法性能的影响

稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential, SSVEP)响应的个体差异性较大,不同环境下各被试者脑电信号的质量有差别.针对这个问题,研究了SSVEP中数据区间的优化对CCA(典型相关分析)和ECCA(扩展典型相关分析)方法分类结果的影响.首先通过网格搜索方法找到脑电信号的最优数据区间,然后使用CCA和ECCA方法对该区间数据进行特征识别,使得识别效果得到提升.实验结果表明,同时对数据区间起始点和终点进行优化能够有效提升信息传输率(ITR),数据区间优化后的CCA和ECCA分类平均ITRs为(61.18±27.20)bit/min和(71.37±32.24)bit/min,比使用传统的仅优化数据区间终点的方法提高了29.89%和8.3%,证明了通过数据区间优化能够提升SSVEP算法的性能.     

消除脑电图伪差的数据处理方法

本文提出了一种消除电脑电图主要伪差（肌电伪差、眼动伪差和基线漂移）的实用有效方法．即用线性Ｋａｌｍａｎ滤波未消除脑电图的肌电伪差，用ＦＩＲ数字高通滤波器抑制眼动伪差及基线漂移，取得了良好的效果，为进一步设计脑电图的计算机自动化分析和诊断系统，解决了关键性的问题．在数据处理的同时还对线性Ｋａｌｍａｎ滤波经行了改进，即去除了肌电伪差模型，使系统更为简洁，滤波效果更好．     

离散小波变换结合二阶盲辨识的眼电伪迹自动去除方法

针对传统去除眼电伪迹的方法极易丢失潜在脑电信号的问题,提出一种离散小波变换(DWT)与二阶盲辨识(SOBI)结合的眼电伪迹自动去除方法(DSOBI)。首先将多通道脑电和眼电信号进行多层DWT得到多尺度下的小波系数,在小波域利用SOBI消除小波系数统计上的相关性,有效分离脑电和眼电伪迹,根据相关系数识别出眼电伪迹源分量并置零,再依次重构得到干净的脑电信号(electroencephalography,EEG)。方法对构造的数据进行去伪迹处理,均方误差为1.93,信噪比为14.32,与传统方法相比具有显著优势;对10位被试的真实脑电数据进行处理,利用相关系数验证本方法去除眼电伪迹的有效性,同时保留更多脑电信息。     

基于脑电图的新型情绪识别特征提取方法

基于脑电图(EEG)信号对情感识别计算进行研究.针对脑电图的特征提取难和模型计算难的问题, 提出了一种从EEG信号中获得可靠区别特征的创新方法.该方法将微分熵与线性判别分析(LDA)相结合,可被应用于情绪EEG信号的特征提取.采用3类情绪EEG数据集进行实验,结果表明该方法能够有效提高EEG分类的性能:与原始数据集的结果相比,平均准确度提高了68%,比单独使用微分熵进行特征提取时的准确度高7%.总执行时间结果证明提出的方法具有较低的时间复杂度.研究结果在3类情感脑电图识别领域具有重要的实用价值,可被应用于实际的工程领域.     

一种基于SSVEP的脑-机接口阅读系统

针对目前基于脑-机接口(BCI)的应用系统较少的问题,设计了一个可以帮助严重运动障碍残疾人实现书籍阅读的系统。系统基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)脑-机接口,采用CPLD平台设计视觉刺激模块,运用典型相关分析(CCA)算法在Visual C++平台上设计一个实时在线程序采集,分析脑电信号,并产生控制信号用于控制鼠标移动和阅读器翻页等操作。通过八位受试者的实验数据表明,设计的SSVEP脑-机接口阅读系统,产生控制指令的正确率高达94.8%,信息传输率(ITR)为40.98比特/分钟。该系统可以有效改善严重运动障碍残疾人无法与外界交流的生活现状,提高残疾人的生活品质。