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.     

“模拟阅读”脑-机接口信号的核Fisher分类

采用"模拟阅读"视觉诱发事件相关脑电位的实验模式进行了脑-机接口实验,记录受试者在靶标和非靶标刺激下的脑电信号并进行了模式分类.首先对原始的脑电信号进行预处理、提取最优特征,然后利用核Fisher准则对采集到的脑电信号进行分类.为了验证这种方法的有效性,同时还对信号进行了感知准则和Fisher准则的分类.对5名受试者测试的结果表明:核Fisher准则分类器的正确率分别为92.98%,88.85%,76.32%,78.33%和95.52%,分别高出Fisher准则、感知准则约20%、10%,表明核Fisher准则对含有非线性可分的脑电信号的分类效果比单纯的线性方法更为优越.     

基于特征筛选的经验模式分解脑电信号分类方法

脑-机接口已成为一种独立于正常周围神经和肌肉的从大脑到输出设备的新型通信方式.而脑电信号处理是其中的关键技术之一.利用小波变换和经验模式分解对脑电信号进行分解重构出8个内涵模态分量(IMF),然后再对分解后的IMF计算排列熵,运用比较特征值的显著性差异(Pearson系数)筛选出特征冗余小的IMF熵值,并利用遗传算法优化支持向量机进行分类,准确率达到97.64％.     

基于主成分分析和Fisher准则的脑电信号分类

脑-机接口(brain-computer interaction,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拼写范式是脑机接口中的一种常用方法。将遗传算法和支持向量机用于脑电信号的分类。选取三个实验者的实验数据作为处理对象,采用主成分分析和Fisher准则相结合提取特征。在用主成分分析降维后,Fisher准则进一步提取有效特征,提升分类准确率。本文采用用支持向量机对特征数据分类。Fisher准则在特征提取中良好的效果。     

主成分分析法和Fisher判别方法在汽油分类分析过程中的应用

应用主成分分析(principal component analysis,PCA)法对从90#和93#两种汽油的50个实验样所取的特征数据进行降维处理,再结合Fisher判别方法对这两种汽油进行分类,并将分类结果与不采用PCA法而直接计算数据所得出的Fisher判别结果进行比较,前者的分类正确率达到100%,而后者却只有50%.结果说明采用PCA方法事先对数据处理可以大大的提高汽油分类的准确性.     

基于验证集辅助的脑电信号包裹式降维

当今时代信息技术的高速发展促使人们对人机交互领域投以更多的目光,随时监测操作者脑力负荷情况并依此对操作者的任务工作量进行调整,在当下有着重要意义。有研究表明,脑电信号功率谱密度对于脑力负荷分类任务较为适用,但脑电特征维数较高,极易出现维度灾难。目前机器学习中降维方面应用最广泛的算法为主成分分析(principal component analysis, PCA),针对主成分分析在脑电信号分类上的不适应性和支持向量机(support vector machine, SVM)对特征间关系的敏感性,提出了基于PCA-SVM与逐阶枚举法的包裹式降维方法,在特征工程阶段引入固定验证集概念辅助包裹式降维,以验证集精度为指标调整特征工程方案,以此提高数据降维后的可分性。由于引入了监督学习概念,实验结果表明,基于PCA-SVM与逐阶枚举法降维过后的数据分类精度要普遍高于只依靠传统PCA的降维方式,以此为高维生物电数据降维提供了新思路。     

一种基于支持向量机和主成分分析的多光谱图像的分类方法

多光谱图像分类方面,由于普通的SVM方法没有考虑多光谱图像具有高维度和冗余的特点,因此难以实现令人满意的分类精度．本文提出了一种基于SVM和主成分分析相结合的多光谱的图像分类方法．并用5幅6波段两类地形的多光谱图像进行实验．实验结果表明,这种分类方法与普通的SVM方法相比提高了多光谱图像的分类精度．     

基于Fisher准则的SVM参数选择算法

支持向量机(support vector machine,SVM)分类性能主要受到SVM模型选择(包括核函数的选择和参数的选取)的影响,目前SVM模型参数选择的方法并不能较好地确定模型参数。为此基于Fisher准则提出了SVM参数选择算法。该算法利用样本在特征空间中的类别间的线性可分离性,结合梯度下降算法进行参数寻优,并基于Matlab实现选择算法。实验结果表明参数选择算法既提高了SVM训练性能,又大大减少了训练时间。     

一种基于支持向量机和主成分分析的多光谱图像的分类方法

多光谱图像分类方面,由于普通的SVM方法没有考虑多光谱图像具有高维度和冗余的特点,因此难以实现令人满意的分类精度.本文提出了一种基于SVM和主成分分析相结合的多光谱的图像分类方法.并用5幅6波段两类地形的多光谱图像进行实验.实验结果表明,这种分类方法与普通的SVM方法相比提高了多光谱图像的分类精度.     

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。     

单个汉字认知过程中事件相关电位的特征表现

通过分析单个汉字结尾笔画匹配与非匹配事件相关电位(ERP)的差异,探讨汉字与英文在认知过程中的差异以及汉字认知的特点．研究结果表明,结尾笔画匹配和非匹配时的ERP波形存在着明显的差异：其一,非匹配的ERP波形中出现了明显的P300,这是匹配组中大多数电极位置上没有出现的成分(P＜0．05)；其二,汉字结尾笔画非匹配N400的波幅明显高于匹配组(P＜0．05),N400分布在除右侧颞叶以外的大脑其余各区,左侧波幅偏高．但是,由单个汉字非匹配组与匹配组的ERP相减所得的差异波N400的波幅并无大脑半球之间的明显差异,进一步证实了汉字的认知是左右脑半球并用的认知加工过程,与英文认知加工过程中的左半球优势存在着差异．同时,还发现在所有的电极上,非匹配组N400以后的其他负性成分的波幅比匹配组N400以后的相对应的负性成分的波幅都要高,提示N400以后的其他负性成分也可能与汉字词汇后水平的整合加工过程有关．     

延迟干扰对空间工作记忆信息再认的影响

通过延迟匹配的实验方式,要求被试完成空间工作记忆任务和延迟干扰任务,主要对空间工作记忆再认阶段的行为和ERP数据进行分析.实验发现：延迟干扰任务对空间工作记忆的再认速度产生影响,正探测条件下,位置不同条件显著快于位置相同条件,而负探测条件则正好相反.正探测条件在枕区诱发的P1和N1的波幅大于负探测条件.此外,还发现不同实验条件下,P300的潜伏期存在差异,正探测条件下,位置相同条件的P300潜伏期显著长于位置不同条件;而在负探测条件下,位置相同条件的P300潜伏期显著短于位置不同条件.实验结果说明延迟干扰任务对空间工作记忆再认的影响主要出现在刺激评估和反应决策阶段.     

一次性“健身气功·六字诀”锻炼对事件相关电位P300的影响

目的：探讨健身气功六字诀对事件相关电位P300的影响,为六字诀锻炼对认知功能影响的评价提供实验支持。方法：采用上海海神医疗电子仪器厂生产的NDI-200（海神号）神经电检诊仪记录并分析了18名女性受试者分别进行健身气功六字诀和瑜伽完全呼吸锻炼前及锻炼后即刻Pz点的视觉诱发事件相关电位及反应时。结果：与锻炼前相比,锻炼后即刻P300潜伏期显著性缩短（P〈0．05）,而波幅和反应时都无显著性差异。结论：健身气功六字诀对认知功能具有正向影响效应,表现为P300潜伏期显著缩短。     

基于P300电力线载波模块的智能住宅系统

介绍了基于P300电力线载波模块的智能住宅系统的构成方案,通过论述Intellon公司的SSCP300网络接口控制器的工作原理,给出了网络数据传输及扩频技术在信息家电系统中的应用方法。     

精神分裂症患者攻击行为与事件相关电位P300的相关性研究

目的探讨P300作为精神分裂症患者攻击行为的脑电生理学预测因子的可行性。方法采用病例对照研究方法,收集30对有或无攻击行为的精神分裂症男性患者。对两组患者的人口学资料、简明精神病量表（BPRs）各因子分、修改版外显攻击行为量表（MOAS）总分和各因子分、冲动量表（BIS-11）总分、敌意量表（BDHI）总分和各因子分、P300潜伏期及P300振幅进行比较和分析。结果①两组在婚姻状况、文化程度、职业、精神分裂症首次发病年龄、病期、治疗情况、自杀史、早年不良家庭环境方面的分布差异均无统计学意义（P〉0．05）。②研究组MOAS总分、MOAS自身及对他人攻击因子分、BIS-11总分、BDHI总分、BDHI躯体攻击因子分及易激惹因子分均高于对照组,差异均有统计学意义（P〈0．01）。③研究组中央顶部（Cz）事件相关电位P300振幅比对照组降低,P300潜伏期比对照组延长,差异有统计学意义（P〉0．05）。结论有攻击行为的男性精神分裂症患者比非攻击对照组事件相关电位P300（CZ）潜伏期延长,振幅降低,提示男性精神分裂症攻击个体可能存在更严重的认知功能障碍。     

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．     

Effects of self evaluation on late ERP components

High-density event-related potentials (ERPs) were measured when participants were required to evaluate oneself, significant others (father and mother) and the most familiar public figures (Lei Feng and Jiang Qing) based on trait adjectives. There were three referential conditions and a non-referential control condition including self-evaluation (SE), significant other-evaluation (SOE), general other-evaluation (GOE), and semantic positivity-evaluation (SPE). The behavioral data showed that RTs to GOE condition were longer than the other three conditions. Scalp ERP analysis revealed that (1) SPE condition elicited a more negative N2 than SE condition, which was associated with inhibition of responses; (2) SE condition elicited a more positive P300 than SPE condition, which was an index of attention to self-relevant stimuli; (3) there was no difference on the amplitude and latency of P300 between SE and SOE conditions, which reflected that the concept of “self” included intimate others (e.g., father and mother) in Chinese culture.     

矿工疲劳的ERP特征

煤矿井下设备操作不仅要求矿工保持警戒状态,而且需要持续地将注意力集中在单调枯燥的操作任务和体力作业任务上。由于长时间的轮班和重复性任务,矿工极易出现精神和生理疲劳。为了研究矿工疲劳对其安全能力的影响,应用事件相关电位(ERP)技术,研究Oddball任务下一线矿工下井前后脑电特征变化,从而获取疲劳评价的客观指标。通过测试和采集自愿参加实验的14名夜班矿工下井前后的主观疲劳水平、行为表现指标和脑电信号数据,对诱发ERP特征的波幅和潜伏期进行分析,从而确定矿工疲劳的主要影响因素。从主观疲劳评价和行为表现指标的角度分析可得,夜班矿工下井前后精神状态差异较大; 进一步分析矿工ERP特征的变化,发现上井后P300的潜伏期显著增加,波幅明显下降,说明井下一线高负荷连续作业任务导致矿工的精神疲劳增加。ERP方法可用来研究矿工的疲劳程度; P300可以作为评价一线矿工疲劳的有效指标,从而为研究矿工疲劳的对抗措施提供依据。