基于约束独立分量分析的脑电特征提取

针对脑机接口(brain computerinterface,BCI)系统特征提取较慢的现状,提出基于约束独立分量分析(constrainedindependentcomponentanalysis,cICA)的P300特征提取方法.首先,针对各位P300实验被试,通过EEG图像研究其特有P300时域特性;然后,根据P300特性构建参考信号,并将参考信号与独立分量分析(independentcomponentanalysis,ICA)方法结合,基于64导联EEG,提取出与P300相关度最大的独立分量;最后,依据提取出的独立分量构造3维特征向量进行分类.实验采用线性分类器,针对BCICompetitionIIdatasetIIb和BCICompetitionIIIdatasetII两组公共数据集进行了验证.结果表明,提出方法在3次叠加平均下识别正确率达671%,15次达952%,在相同实验条件下,分类时间也较其他方法缩短.     

非监督特征学习方法在脑电身份识别中的应用

设计并实现了采用非监督特征学习方法对模拟阅读事件相关电位实验中多名受试者脑电信号的特征提取,并对提取的特征向量进行了模式分类.实验中共采集5名受试者脑电信号,每名受试者的特征样本集由其接受模拟阅读靶视觉刺激后100⁴00ms在通道PO3、O1、Oz、O2、PO4、P4、P8、CP6的脑电信号样本组成,各受试者样本集均含400个试次样本.非监督特征学习过程由含6个神经节的BP神经网络完成,后选用支持向量机作为分类器.对比了1试次,2试次、5试次、10试次样本叠加等几种不同情况下采用非监督特征学习方法提取特征的分类正确率.实验结果表明:采用多神经节人工神经网络对5名使用者5试次叠加信号样本提取的特征向量的分类正确率高于90%,显著优于对各单通道时域特征向量的分类正确率,该方法可为以脑电信号为特征的身份识别系统提供一种可行的特征提取方式.     

用FastICA和Fisher准则提取脑电信号特征

脑-机接口(BCI)利用脑电信号实现人脑与计算机或其它电子设备的通讯和控制,P300拼写范式是一种常用的脑-机通信方法.它介绍了一种基于P300视觉诱发电位的脑电信号特征提取方法,选取三名实验者的数据用于实验分析.采用独立分量分析的固定点算法(FastICA)和Fisher准则进行特征提取,用支持向量机对提取的特征数据分类,并与主分量分析和Fisher准则相结合的特征提取方法作了比较,FastICA有很好的特征提取能力.     

基于独立分量分析的声发射信号去噪方法

针对声发射信号比较微弱,实际检测信号中常含有强背景噪声的问题,提出了基于独立分量分析(ICA)的信号去噪方法.该方法首先对观测信号进行FastICA分解,得出多导独立分量;再根据一定的时域及频域先验知识,将独立分量中的噪声信号通道置零,利用解混矩阵反演出去噪后的信号.文中通过断铅声模拟发射信号去噪仿真和埋地水管泄漏声发射信号去噪实验,对该方法进行定性和定量分析.结果表明,与常规的去噪方法比较,ICA去噪方法受噪声强度影响较小,能够得到更高的信噪比和更好的相关系数,有利于提高埋地水管泄漏点的定位精度.     

基于EMD的桩基缺陷信号去噪改进研究

针对桩基检测环境复杂,存在复杂噪声的问题.提出一种基于峭度准则和信号相关性分析的经验模态分解(EMD)去噪改进算法,通过峭度准则判断分量包含特征信息的多少,通过信号相关性分析判断分量是否为噪声分量,利用改进EMD时空去噪方法对信号进行第一次去噪,在此基础上,利用EMD小波阈值法对信号进行二次去噪,两次去噪构成本文完整的基于EMD的信号去噪改进算法.实验仿真显示该去噪方法对于桩基微弱信号在保留信号特征信息的前提下取得了显著的去噪效果.信号的去噪效果将直接影响到桩基缺陷信号的识别检测,具有重要的应用价值和研究意义.     

基于小波包和独立分量分析的微弱多源故障声发射信号分离

针对旋转机械设备中同时存在的裂纹、摩擦等多故障源信号难以检测和分离的问题,提出了一种基于小波包分析(WPA)与独立分量分析(ICA)的多源故障信号提取方法,即首先用WPA对含噪线性混合信号降噪预处理,由db2小波基函数进行5层分解后保留62.5~187.5kHz频段信号,然后采用ICA中的FastICA算法对降噪后的混合信号分离,最后对各通道分离出的信号用收缩函数进行频段内去噪处理.对不同输入信噪比的含噪微弱裂纹和摩擦信号进行提取和分析的结果表明,该方法能有效提取出输入信噪比大于-15dB的裂纹和摩擦信号.当混合信号信噪比为-15dB时,裂纹和摩擦信号的输出信噪比分别为-1.31和-1.36dB,相关系数分别为0.62和0.63,提取效果好于结合小波包和FastICA分离方法(信噪比分别为-1.74和-2.06dB,相关系数分别为0.59和0.59)以及单独采用FastICA算法(信噪比分别为-4.57和-4.31dB,相关系数分别为0.17和0.19).因此,所提出的综合WPA和ICA的方法是一种较好的多源微弱信号提取方法.     

应用独立分量分析的胎儿心电信号提取

针对独立分量分析(independent component analysis,ICA)的基本生成模型,在采用负熵的快速定点ICA算法的基础上,应用渐近正交化的FastlCA算法,对3导从孕妇腹部测得的含有孕妇及其胎儿心电分量的观测信号进行了有效的分离,提取出胎儿心电分量;通过调用Matlab小波消噪程序,对分离所得的胎儿心电分量用db2小波对其做8层分解,获取默认软闽值,消噪处理.结果表明,渐近正交化的FastICA算法收敛速度快,只经过7、3、2次的迭代,便将3个源分量分离出来;结合小波阈值消噪,将分离后胎儿心电中的干扰进一步去除.     

基于RSIFICA的行星齿轮箱故障诊断方法

为了对行星齿轮箱进行故障检测和诊断,提出了一种基于共振稀疏快速独立分量的分析方法(RSIFICA).该方法首先采用共振稀疏分解对信号进行降维预处理,进行二次共振稀疏分解,构造虚拟通道增加传感器通道数目,同时引入牛顿-辛普森公式对快速独立分量分析方法进行改进.该方法减少包含瞬态冲击的宽带信号的影响,实现信号中振源信号数目的降维.同时,二次分解增加输入FastICA的通道数,解决了独立分量分析方法在提取行星齿轮箱故障特征频率过程中出现欠定盲源和收敛速度缓慢问题,同时提高了FastICA的运算效率.将该方法应用到行星齿轮箱的故障诊断中,包络谱分析结果表明,RSIFICA能准确地提取行星齿轮箱断齿故障特征频率,有效地解决了FastICA的问题,计算效率提高了21.49%.对比实验表明,相比于EMD-FastICA联合方法,RSIFICA能够对齿轮微弱故障特征进行更为有效的提取.     

事件相关电位中P300成分的提取及分析研究

本论文中以实验为基础来研究P300,实验采用诱发P300的经其实验模式——Oddball模式,通过视觉刺激诱发得到P300波形。ERP数据的分析以时域的数据统计分析为主,从中提取了ERP信号中P300成分的两个特征参量——幅值和潜伏期,并时不同捌激序列诱发产生的P300,不同被试或同一被试在不同导联处的P300的特征参量进行分析对比。发现随着刺激序列难度的增加,P300的潜伏期延长。P300的幅值在大脑顶区达到最大值,并通过ERP的电压地形图分析对上述结果进行对比印证。     

一种新的复杂细胞启发下的特征提取方法

鉴于V1区复杂细胞具有提取外界刺激不变本质的能力,设计了一个提取目标图像局部不变特征的方法.该方法首先使用提出的无监督算法(PCICA),从图像中学习出类似于复杂细胞感受野的滤波器集合.然后利用这些滤波器组成的复杂细胞描述子,提取目标图像各个位置的不变特征.最后对图像特征图进行分块统计,将各区域的直方图序列作为图像的最终描述.测试结果表明,PCICA具有类似于快速独立分量分析算法(FastICA)三阶收敛的特点,从图像中学习出的滤波器集合,表现出复杂细胞感受野的拓扑结构.这些滤波器对于局部图像的微小变化并不敏感,对于检测不变特征十分有利,并在MNIST手写体数据库上取得0.84%的识别错误率.     

基于改进 FastICA 的冲击波工频干扰消除算法

在火炮冲击波信号测试领域中, 为解决陷波算法消除工频干扰损失有效信号成分的问题, 提出了一种改 进的 FastICA 算法消除工频干扰。 采用五阶收敛的牛顿迭代形式改进基于负熵的 FastICA 算法, 使其不仅具备 负熵算法的高精准度, 而且收敛速度快, 迭代次数少。 仿真结果表明, 该算法的相似系数和信噪比达到 0. 999 99和 45 dB, 较传统陷波算法的 0. 996 和 21 dB 有明显的优势。 相比于基于负熵的 FastICA 算法, 改进算 法与其精准度相同, 但迭代次数减少了 26. 7%; 与收敛速度较快的峭度算法相比, 改进算法迭代次数更少, 收 敛速度更快, 稳定性更高。 该算法具备精准度高、 收敛速度快和迭代次数少等优势, 因此适用于实时处理冲击 波的测试场合。     

基于FastICA的语音盲源分离方法

独立分量分析（ICA）在处理盲信号分离中被广泛使用,但其收敛速度较慢.为此文章重点介绍了一种更为有效的盲源分离方法——快速独立分量分析(FastICA).文章在介绍了FastICA的基本理论和方法之后,将其应用到语音分离中.在采集了三个实际的声音信号后,将三个原始信号进行混叠,在matlab仿真环境下用FastICA方法对混叠信号进行分离,将分离结果与原始信号波形进行比对,结果说明该算法具有良好的分离效果.     

Relationship between perceptual and semantic levels of representation: An event-related potential study

An event-related potential study was conducted to make clear the relationships between perceptual and semantic levels of representation. Subjects judged the semantic relationship between a picture sample and a word match using the delayed match-to-sample paradigm. The experiment includes three types of matching trials, i.e., identical match trials, where the words had the same meanings as the pictures, categorical match trials where the words matched the pictures in category, and non-match trials where the words matched neither in identification nor in category with the pictures. The three conditions evoke significantly different N400-1ike and P300 ERP components. Specifically, for the N400-1ike negative responses, the averaged amplitude of the non-match condition is the largest and the most negative-going, that of the categorical match condition is less negative-going, and that of the identical match condition is the smallest among all three conditions. In addition, only the identical match condition evokes an early P300 component. As for the late P300 component, the averaged amplitude of the categorical match condition is more robust in the frontal brain areas. In contrast, ERPs of the non-match condition are stronger in the posterior brain areas. From 250 to 450 ms, the difference waves between the identical match and non-match conditions are located in the central areas, and the difference waves between categorical match and non-match conditions occur in the right frontal areas. Our results suggest that cross-form picture-word identical matching and categorical matching involve different underlying mechanisms. The existence of the early P300 component evokes by the identical match condition provides support for theories of template matching and facilitation model.     

湖南省残疾人体育活动的现状调查与分析

采用文献资料、问卷调查、数理统计等研究方法,对湖南省城镇残疾人参与体育活动的态度、目的、场所、方式、影响因素方面进行调查与分析．结果表明：不同类型、性别、年龄、学历的残疾人体育活动状况均有一定差异,受心理和生理以及环境的影响,城镇残疾人参与体育活动的机会少,社会对残疾人体育关注不够．最后,提出发展残疾人体育的几点建议．     

改进的独立分量分析算法

对独立分量分析算法的基本理论和FastICA算法进行了简要介绍.传统的FastICA算法只具有二阶的收敛速度,为了提高独立分量分析算法的收敛速度,减少迭代次数和运行时间,提出了一种改进的独立分量分析算法——五阶收敛的牛顿迭代法.对牛顿迭代算法加以修正,使改进的独立分量分析算法具有五阶的收敛速度.图像信号分离仿真实验表明,改进算法与传统的FastICA算法在分离效果相当的情况下,明显减少了传统的FastICA算法的迭代次数和运行时间,提高了收敛速度和运行效率.     

基于负熵最大化FastICA的心电信号提取研究

针对心电信号常被工频干扰污染问题,为了从观测信号中有效分离出心电信号,采用了基于负熵最大化的FastICA方法.仿真中,观测信号由心电信号和工频干扰通过混合矩阵线性叠加而成,无明显心电信号特征.经具体方法基于负熵最大化FastICA方法处理后,分离出的心电信号很好地逼近了理想心电信号,具有明显的心电信号特征,心电信号提...     

基于触觉P300的脑控下肢康复机器人

基于P300信号的脑机接口技术在康复医疗领域具有广阔的应用前景,但P300信号的诱发方式多为视听刺激诱发,容易导致患者视听疲劳,同时也限制了视听障碍患者的使用。针对这些不足,设计一种基于触觉P300的脑控下肢康复机器人系统,在被试的左右食指处各放置一个振动器,通过调整左右手振动器的刺激间隔、刺激时长及刺激比例让P300信号更容易诱发和区分;利用共空间模式算法和支持向量机对信号进行特征提取和分类。被试通过选择关注左手或右手的振动刺激输出不同指令,从而控制下肢康复机器人进行相应动作。实验证明,被试通过感受振动刺激可以轻松诱发脑电中的P300信号,在不进行P300信号平均叠加的条件下,分类准确率为86.50%,既保证了较高的分类准确率,又缩短了指令输出时间。每位被试均可通过下肢康复系统顺利完成训练任务,证明了该方法的可行性。     

基于独立成分分析的人脸图像特征提取与识别

特征提取是人脸识别的关键环节之一。文章首先简述了独立成分分析（ Independent Component Analysis,ICA）的基本模型和原理,介绍了快速独立成分分析FastICA方法特征提取的一般过程。然后给出了FastICA算法中分离矩阵的并行计算算法。最后,利用ORL人脸图像数据库在Matlab环境下进行了仿真实验。实验结果表明,FastICA方法是一种有效的特征提取方法,并讨论了影响分类识别的几个因素。