心冲击伪迹抑制方法研究

发布时间：2017-04-10 22:27

  本文关键词：心冲击伪迹抑制方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：脑科学研究是21世纪生命科学的前沿和热点之一,其终极目标是阐明脑和神经系统的工作原理和机制,它所蕴含的科学意义以及对人类社会发展的推动作用日益深刻地为人们所认识。近年来应用无创伤脑成像技术对活体脑内各分区神经元的活动进行检测已逐渐成为脑科学研究的一个重要发展趋势。脑电(electroencephalogram,EEG)和功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)可以无创地对全脑活动进行观察和记录,是目前研究大脑功能的两种最主要的神经成像技术。同步脑电-功能磁共振成像(EEG-fMRI)技术同时具有高时间和高空间的分辨率特性,在脑科学研究中越来越得到重视。然而,在应用同步脑电-功能磁共振成像技术时,由于磁共振扫描的影响,导致采集到的脑电信号中主要包含了梯度伪迹(gradient artifact,GA)和心冲击伪迹(ballistocardiogram artifact,BCG)两类噪声,具有信噪比低、复杂度高、随机性强以及非线性混合等特点。如何有效抑制心冲击伪迹是当前同步获取脑电信号和功能磁共振成像时的脑电信号伪迹抑制中的最具有挑战性的任务。为了抑制心冲击伪迹,本论文研究一种新的基于自适应梳状滤波与时频盲源分离技术相结合的心冲击伪迹抑制方法,采用同步采集的心电信号(electrocardiogram,ECG)为参考信号,首先估计出心电信号中的R峰位置,进而估计脑电信号中的心冲击伪迹的J峰位置,并根据该位置自适应调整梳状滤波器参数,利用自适应梳状滤波法对心冲击伪迹进行初步抑制;然后利用适合于处理非平稳信号的时频盲源分离技术,对心冲击伪迹作进一步抑制,最终获得较为清晰的脑电信号。利用本论文研究的方法分别对同步采集脑电和功能磁共振成像时所获得的脑电信号,以及合成的脑电信号进行心冲击伪迹抑制实验,采用视觉效果、峰峰比值和改进的归一化功率谱比值评价心冲击伪迹抑制方法的性能。实验结果表明,通过本论文研究的方法能成功抑制心冲击伪迹;且与基于主成份分析(PCA)、基于快速独立成份分析(FastICA)的心冲击伪迹抑制方法的对比实验结果表明,本论文研究的方法更具有优势。综上所述,本论文研究的基于自适应梳状滤波与时频盲源分离技术相结合的BCG伪迹抑制方法能够有效抑制原始脑电信号中的心冲击伪迹,且与现有方法相比具有一定的优势。
【关键词】：脑电信号 心冲击信号 伪迹抑制 自适应梳状滤波 盲源分离
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R338;TN911.7
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.3 主要研究内容13
• 1.4 论文结构安排13-14
• 2 脑电信号中心冲击伪迹抑制的基本原理14-27
• 2.1 同步EEG-f MRI技术概述14-17
• 2.1.1 EEG与fMRI14-16
• 2.1.2 同步EEG-fMRI采集的数据质量16-17
• 2.2 BCG伪迹的产生及其原理17-19
• 2.3 主成分分析19-20
• 2.4 盲源分离20-24
• 2.4.1 盲源分离基本概念20-21
• 2.4.2 独立成分分析法21-23
• 2.4.3 FastICA23
• 2.4.4 时频盲源分离23-24
• 2.5 自适应梳状滤波24-25
• 2.6 心冲击伪迹抑制方法的性能指标25-26
• 2.7 本章小结26-27
• 3 基于ACF与TFBSS相结合的BCG伪迹抑制方法27-36
• 3.1 实验数据27-32
• 3.1.1 含有BCG伪迹的脑电数据合成27-28
• 3.1.2 实际采集的实验数据28-32
• 3.2 结合ACF与TFBSS的BCG伪迹抑制方法32-35
• 3.3 参数选择35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 基于ACF与TFBSS相结合的BCG伪迹抑制实验36-57
• 4.1 基于ACF的BCG伪迹抑制方法实验36-40
• 4.1.1 合成数据的提取实验及结果分析36-38
• 4.1.2 真实数据的提取实验及结果分析38-40
• 4.2 基于ACF与TFBSS相结合的BCG伪迹抑制方法实验40-43
• 4.3 BCG伪迹抑制对比实验结果分析43-54
• 4.3.1 基于TFBSS的BCG伪迹抑制对比实验43-46
• 4.3.2 基于PCA的BCG伪迹抑制对比实验46-49
• 4.3.3 基于FastICA的BCG伪迹抑制对比实验49-52
• 4.3.4 ACF+TFBSS与ACF、TFBSS、PCA、FastICA对比实验结果汇总52-54
• 4.4 128通道脑电数据实验结果54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 5 总结与展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-65
• 附录65
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文65
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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6 陈颖萍;基于小波和独立分量分析的脑电信号预处理研究[D];华中科技大学;2006年

  本文关键词：心冲击伪迹抑制方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：297672