思维脑电的采集和特征提取方法初探

摘要

脑机接口(BCI)技术给肢体运动残疾人带来了康复的希望，基于脑电的BCI系统更是因为其结构简单，信号采集容易以及方便携带和无损成为研究的热点。
　　本文首先介绍了脑电信号的特征、脑机接口的概念和目前国内外的研究情况，在参考国外BCI实验范式的基础上对左右手臂运动想象的脑电采集的方法进行了探索，训练被试并成功采集到左右手臂运动想象的脑电特征信号。
　　为了实现运动想象意识信号特征的有效提取，我们对采集到的脑电信号进行了信号的预处理，并对信号进行了频域分析、时域分析、脑电成分分析。通过频域数据分析我们发现了C3和C4处脑电信号能量在10Hz附近有最大的区分，想象分析时人脑实行交叉控制。通过时域分析证明脑电信号确实与左右手运动想象提示相关，也实行交叉控制。通过脑电成分分析得出人脑对事情的准备时有明显的负波出现，而且延时也明显。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 人类的大脑皮层

1．2 脑电的历史和基本概念

1．3 国内外脑机接口技术的研究情况

1．4 脑电中的运动意识信号

1．5 课题研究意义和主要内容

第2章 脑电信号数据采集

2．1 脑电活动基本规律

2．1．1 脑电信号的产生机制

2．1．2 脑电信号的分类

2．1．3 脑电信号的特征

2．1．4 脑电信号常用提取方法

2．2 EEG采集原理

2．2．1 电极选取

2．2．2 电极定位法

2．2．3 脑电图机导联方式

2．3 实验仪器及环境

2．3．1 实验环境

2．3．2 实验器材

2．4 实验设计

2．4．1 实验的准备

2．4．2 实验设计方案

2．5 脑电信号采集

2．5．1 实验相关问题

2．6 本章小结

第3章 脑电信号数据预处理

3．1 脑电伪迹去除

3．1．1 独立分量分析原理

3．1．2 去噪实现及结果

3．2 脑电信号提取与处理

3．2．1 事件相关电位

3．2．2 基线校准

3．2．3 相干均值叠加

3．3 本章小结

第4章 思维脑电的时频分析

4．1 剔除C3和C4电极信号中的Cz电极成分

4．2 频域信号分析

4．2．1 节律波能量分析

4．2．2 时域信号分析

4．3 时间—频率域信号分析——时频谱图

4．4 脑电的成分分析

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

附录A 《脑电实验被试者问卷》