运动想象脑电波数据分析

发布时间：2020-12-11 01:25

　　准确高效地对脑电信号（Electroencephalogram,EEG）进行分析处理,对于探索大脑功能、治疗脑科疾病和实现脑机接口具有重要的意义和价值。脑电信号处理的速率和准确率是制约脑电技术研究和应用的瓶颈,有鉴于此,本文对脑电波信号处理进行了研究,利用支持向量机（Support Vector Machine,SVM）方法,并选取了线性、非线性以及多项式三种核函数,分别计算了单次运动想象脑电波信号的分类准确率。本文的主要内容包括脑电信号的相关知识概述、实验、总结与展望三个板块。其中第一板块主要介绍了脑电信号的产生机制、采集方法和过程以及国内外的研究进展。第二个板块实验与分析是本文的重点。实验采集了21位19-23岁的被试在想象向前、向后等五个不同方向运动时的脑电波信号,对采集到的信号进行滤波、独立成分分析以及手动去噪等严格的预处理后,再利用SVM对数据进行分类。SVM中三种不同的核函数分类结果可知,线性核函数的分类正确率为77%,一类错误率为9%,二类错误率为14%,相比非线性核函数和多项式核函数分类结果更好。因此,在使用SVM对运动想象脑电波数据进行分类时可以选择线性核函数。第三个... 

【文章来源】：贵州师范大学贵州省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

神经元电场和磁场

33棉签、纸、75%医用酒精。图2脑电采集系统硬件设备注：左图为电源、系统和放大器，右图为加密狗、采集分析系统被试准备：实验前被试需要保证头皮干燥洁净、身心状态良好，实验前24小时内未服用任何药物。实验前实验员需要给被试详细讲解实验过程并向被试演示实验流程，被试清晰了解实验过程之后方可为被试佩戴电极帽和进行实验前的降阻（在电极位置注射导电膏）。开始实验时需要被试配合显示器上的提示和相关要求进行操作，尽量保持身体不发生大幅度的活动，被试注意力集中但尽可能不要过度紧张。4.2.2刺激程序设计为获取相关的诱发电位需要对被试进行特殊的刺激，实验程序借助E-prime3软件进行编程。实验选取了五张分别指示前、后、左、右、以及停止五个方向的图片作为方向视觉刺激来源，在显示每个方向刺激中间插入一张白色图片作为间隔,每张刺激图片停留时间为125ms，间隔图片的停留时间设置为600ms，每个方向刺激图片随机出现，连续五次方向视觉刺激作为一个trial，每次实验共经历20个trial，即每位被试经历100次视觉刺激，每次实验目标刺激（靶刺激）共

3420次，非目标刺激（非靶刺激）80次（图3）。实验中刺激总时长为72.5s。图3视觉刺激方向与刺激时间4.2.3脑电信号数据采集参与实验的被试均为年龄在19-23岁的在校大学生，共计21名，其中男生12名，女生9名。参与实验时需要被试保持干净的头皮状态，并且在实验前24小时内不服用任何药物。要求参与实验的被试身体、心理状态良好，无心理疾玻实验前将实验流程完整清晰地告知被试，并进行演示实验。采集步骤：（1）准备所需要的实验器材与设备。打开主机、电源盒（power）与系统盒（system），将与system相连的信号传输线与放大器相连接，并将64导联的电极帽与放大器相连。（2）由于P300成分主要位于头皮顶枕部[15]，因此我们在CURRY8中选择对F3、FZ、F4、C3、CZ、C4、P7、P8、PZ、P3、P4、PO8、OZ、PO7这14个导联进行处理，建立通道文件。（3）设置采样频率：1000Hz（1s采集1000个点）。（4）鉴于脑电信号的微弱性与易受干扰性，为避免因阻抗过高而影响数据质量，我们要求被试情绪平稳，头部清洁、干燥、无油脂与头屑，以电极帽CZ导联和被试头顶中央为参考中心，将电极帽佩戴于被试头部，打导电膏并调整阻抗，阻抗值一般在1-10千欧均可用，且阻抗值越低对信号干扰越小，之后开始试验。（5）打开在E-prime3软件中已设计好的刺激程序，先采集一个方向的脑电波（以左方向为例），在进入实验内容前，要求被试心情放松，视线注视于刺


本文编号：2909646