基于稳态视觉诱发电位脑机接口的空域滤波算法研究
发布时间：2021-06-14 09:40
脑机接口（brain-computer interface,BCI）是在大脑和计算机或其它外部设备之间建立的不依赖于外周神经或肌肉组织的直接通信系统。本文主要研究基于稳态视觉诱发电位（steady-state visual evoked potential,SSVEP）BCI 的空域滤波算法。典型相关分析（canonical correlation analysis,CCA）广泛用于估计使用多通道SSVEP信号进行空域滤波的空域滤波器。在现有的基于CCA方法中,训练数据用于构造刺激目标的模板,在模板信号和单次实验测试信号之间估计空域滤波器。但是,对比新提出的任务相关分量分析（task-related component analysis,TRCA）算法,由于空域滤波器依赖于测试数据导致CCA的分类性能较低。研究表明,如果仅使用训练数据估计空域滤波器,则CCA的性能与TRCA相当。并且从理论上证明了 CCA估计的两个空域滤波器彼此等效。使用来自35个受试者的基准SSVEP数据集进行了基于CCA的三种方法的分类实验。结果表明,新提出的基于CCA的方法效果最好。进一步研究发现,只使用训练数据...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１脑机接口的系统框图??１）视觉刺激器??
生的倍号稳定性高Ｈ８１。目前基于ＳＳＶＥＰ的ＢＣＩ系统??使用低频段的刺激的更多。??％??——■—?????――——？￣?????—???＾??ｕ?，?＊?＊療始缠?＊缭始鐘??—橡舍值?“?．?？?？?＿?—雜，含―??气：，ｗ，／?ｖ晶??ｍ?ｍ?＆?，?，ｓ?■??网頻?Ｉ??＊ｓ?ｔ？?ｓｉ?？?ｓｓ?？?？?？?？＊?＊?ｓ．?￣ｔｏ?ｔｉ?Ｓｒ?？?￣ｉｉ?５?ｉＳ?ｉｓ??刺漾铴李射澂頻樂（Ｈｄ??图２．丨幅频响应（ａ）及信噪比（ｂ）摘自文献１５｜１??当然，低频段也存在一些缺点。第一，低闪烁的刺激会引起用户视觉疲劳，??大大地降低了舒适度；第二，９至１８Ｈｚ间的闪烁易诱发癫痫；第三，由于人的??自发脑电集中在低频段较多，会干扰该频段的ＳＳＶＥＰ信号的检测，造成假阳性??误判。??为解决上述视觉疲劳的问题，众多科研工作者研宄了基于高占空比视觉刺??激的ＳＳＶＥＰ的ＢＣＩ系统１５２＿５３］。发现在高占空比视觉刺激中，用户舒适度高且??ＳＳＶＥＰ信号较强［５２１。同样也存在较多缺点：不同频段受占空比的影响存在区别，??不能明确占空比对不同频段的刺激会怎样影响系统的性能；由于受试者自身的??差异，占空比对不同受试者的影响也不全相同，因而需在实验前对不同的受试??者利用大量训练实验得到最佳的占空比。??２．４实验数据来源??２．４．１受试者??本论文中使用的数据集是从基于ＳＳＶＥＰ的ＢＣＩ脑控字符拼写实验中获得??１４??
?第２章基于视觉诱发电位的脑机接口???的基准数据集［５４１。这个数据集包含了?３５个健康受试者，其中男性１８位，女性??１７位，平均年龄为２２岁，并且８个受试者有参加过ＢＣＩ实验的经验，２７个人??以前从未参加过任何ＢＣＩ实验。??２．４．２视觉刺激??视觉刺激器的布局图如图２．２所示，视觉拼写器包括４０个刺激丨丨标，并使??用频率和相位联合调制ＵＦＰＭ）方法进行编码刺激频申：的范Ｈ；｜为８?Ｈｚ到??１５．８?Ｈｚ，频率Ｎ隔为０．２?Ｈｚ，相位范围为０?ｒａｄ和１．５?ｍｄ之间，而两个扣邻频??率间的相位差为０．５７Ｃ。每个受试者进行了?６个ｂｌｏｃｋ的实验，每个ｂｌｏｃｋ包括??４０次实验，对应４０个刺激目标。被注视的丨〗丨标以随机方式出现，并山视觉提??示进行引导。每次实验都以刺激目标变为红色并持续０．５?ｓ的视觉提示开始，受??试者尽快将士光转向Ｈ标。然后，每次实验的刺激时间为５?ｓ。视觉刺激结朿后，??屏幕空白０．５秒钟，进入下－个实验。提示受试者在刺激期间尽量避免眨眼＜■??Ｍ吋为避免视觉疲劳，允许受试者在两个连续的ｂｌｏｃｋ间休总儿分钟。??ｌｌ？?ＩＩ??Ａ?｜?Ｂ?｜?Ｕ?Ｅ?｜?Ｆ?丨＾?義?Ｈ??１１＾１?ｋＩｌ?１＾１?ｎ｜°?｜ｐ??￣?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??６１７?１８１９?ＩＴ?－１?？?１?＾??■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■Ｉ??图２．２视觉刺激器的布局图摘卜文献ｌ５４ｌ??２．４．３脑电采集方式??本研究米用的是ｎ）０（）ｌ丨／，米样牛
本文编号：3229560
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１脑机接口的系统框图??１）视觉刺激器??
生的倍号稳定性高Ｈ８１。目前基于ＳＳＶＥＰ的ＢＣＩ系统??使用低频段的刺激的更多。??％??——■—?????――——？￣?????—???＾??ｕ?，?＊?＊療始缠?＊缭始鐘??—橡舍值?“?．?？?？?＿?—雜，含―??气：，ｗ，／?ｖ晶??ｍ?ｍ?＆?，?，ｓ?■??网頻?Ｉ??＊ｓ?ｔ？?ｓｉ?？?ｓｓ?？?？?？?？＊?＊?ｓ．?￣ｔｏ?ｔｉ?Ｓｒ?？?￣ｉｉ?５?ｉＳ?ｉｓ??刺漾铴李射澂頻樂（Ｈｄ??图２．丨幅频响应（ａ）及信噪比（ｂ）摘自文献１５｜１??当然，低频段也存在一些缺点。第一，低闪烁的刺激会引起用户视觉疲劳，??大大地降低了舒适度；第二，９至１８Ｈｚ间的闪烁易诱发癫痫；第三，由于人的??自发脑电集中在低频段较多，会干扰该频段的ＳＳＶＥＰ信号的检测，造成假阳性??误判。??为解决上述视觉疲劳的问题，众多科研工作者研宄了基于高占空比视觉刺??激的ＳＳＶＥＰ的ＢＣＩ系统１５２＿５３］。发现在高占空比视觉刺激中，用户舒适度高且??ＳＳＶＥＰ信号较强［５２１。同样也存在较多缺点：不同频段受占空比的影响存在区别，??不能明确占空比对不同频段的刺激会怎样影响系统的性能；由于受试者自身的??差异，占空比对不同受试者的影响也不全相同，因而需在实验前对不同的受试??者利用大量训练实验得到最佳的占空比。??２．４实验数据来源??２．４．１受试者??本论文中使用的数据集是从基于ＳＳＶＥＰ的ＢＣＩ脑控字符拼写实验中获得??１４??
?第２章基于视觉诱发电位的脑机接口???的基准数据集［５４１。这个数据集包含了?３５个健康受试者，其中男性１８位，女性??１７位，平均年龄为２２岁，并且８个受试者有参加过ＢＣＩ实验的经验，２７个人??以前从未参加过任何ＢＣＩ实验。??２．４．２视觉刺激??视觉刺激器的布局图如图２．２所示，视觉拼写器包括４０个刺激丨丨标，并使??用频率和相位联合调制ＵＦＰＭ）方法进行编码刺激频申：的范Ｈ；｜为８?Ｈｚ到??１５．８?Ｈｚ，频率Ｎ隔为０．２?Ｈｚ，相位范围为０?ｒａｄ和１．５?ｍｄ之间，而两个扣邻频??率间的相位差为０．５７Ｃ。每个受试者进行了?６个ｂｌｏｃｋ的实验，每个ｂｌｏｃｋ包括??４０次实验，对应４０个刺激目标。被注视的丨〗丨标以随机方式出现，并山视觉提??示进行引导。每次实验都以刺激目标变为红色并持续０．５?ｓ的视觉提示开始，受??试者尽快将士光转向Ｈ标。然后，每次实验的刺激时间为５?ｓ。视觉刺激结朿后，??屏幕空白０．５秒钟，进入下－个实验。提示受试者在刺激期间尽量避免眨眼＜■??Ｍ吋为避免视觉疲劳，允许受试者在两个连续的ｂｌｏｃｋ间休总儿分钟。??ｌｌ？?ＩＩ??Ａ?｜?Ｂ?｜?Ｕ?Ｅ?｜?Ｆ?丨＾?義?Ｈ??１１＾１?ｋＩｌ?１＾１?ｎ｜°?｜ｐ??￣?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??６１７?１８１９?ＩＴ?－１?？?１?＾??■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■Ｉ??图２．２视觉刺激器的布局图摘卜文献ｌ５４ｌ??２．４．３脑电采集方式??本研究米用的是ｎ）０（）ｌ丨／，米样牛
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