光诱发非视觉生物效应脑电信号的眼电伪迹去除及其特性研究
发布时间：2021-12-30 13:22
光不仅仅能使人产生视觉效应,同时会产生非视觉生物效应。光的非视觉生物效应会对人体的生物节律、激素分泌造成重要影响。通常研究人员采用各种生理指标、主观量表或公式模型对非视觉生物效应进行分析和总结。然而,这些研究方法并不能具体地反映光诱发产生非视觉生物效应对脑部功能的影响。脑电能够客观地反映大脑的活动状态,因此采用脑电信号来总结光诱发非视觉生物效应的大脑特征是一种较为客观有效的研究方法。本文旨在探究光诱发非视觉生物效应脑电信号的特征,为更加全面的探索非视觉生物效应对人体健康的影响提供指导。针对于光诱发非视觉生物效应中脑电信号采集与处理的若干问题,本文做了以下几方面工作:1)通过对于光诱发非视觉生物效应的总结,本文设计了光诱发非视觉生物效应的脑电采集方案。采用40Hz蓝光作为光刺激源,招募21名健康被试,采集了光诱发非视觉生物效应前后多通道的脑电数据。2)根据眼电伪迹去除方法中存在的问题和本实验室脑电采集设备的特点,提出了一种结合噪声辅助的多元经验模态分解和独立成分析相结合的眼电伪迹去除算法。模拟生成一种混合脑电数据,将该算法与常用的AWICA和ICA眼电伪迹去除算法进行了对比仿真实验。经过...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单个盲人被试EPP数据分析结果图[24]
小波阈值去噪分解示意图[33]
光诱发非视觉生物效应脑电信号的眼电伪迹去除及其特性研究8图1-4AWICA脑电处理算法示意图[34]Kumar等人[35]提出了一种基于小波变换和自适应滤波LMS(LeastMeanSquare)的方法来去除脑电信号中的眼电伪迹。该方法首先将EEG和EOG信号通过sym3小波基函数进行分解，使用LMS自适应滤波器对信号进行滤波，之后对滤波后的信号进行小波重构，生成无伪迹的脑电信号。针对与单通道脑电信号中眼电伪迹的去除问题，刘志勇等人[36]提出了一种小波变换与经验模态分解和独立成分分析相结合的眼电伪迹去除算法。该算法适用于单通道脑电信号的眼电伪迹去除，简称WT-EMD-ICA算法。相对于小波阈值和WT-ICA两种眼电伪迹去除算法，WT-EMD-ICA算法能够有效地去除单通道脑电信号中的眼电伪迹成分，并且能够较好地保留脑电中的有效信息。1.2.3存在问题分析首先，分析在非视觉生物效应的研究过程中存在的问题及不足。自2002年Berson等人首次发现本征感光视网膜神经节细胞以来，来自各个不同学科的研究人员分别采用了不同的研究方法对非视觉生物效应进行了不同角度的分析研究。表1-1中列举了各种研究非视觉生物效应的方法，研究人员大多数采用的是生物学方法或者使用公式模型和主观量表来探究非视觉生物效应，较少研究人员借助医学影像的手段对光刺激的非视觉生物效应进行详细的探索。其中在通过脑电对非视觉生物效应进行研究的文献中，仅分析了单个电极α节律波的功率谱密度，对脑电信号其他方面的分析不够详细。由于在不同的医学影像方法中，脑电可以无创性的直接从头皮表面记录到大脑内部活动状态的神经电位，与采集核磁共振图像相比更为方便并且拥有较高的时间分辨率和相对较低的实验成本。因此本论文决定使用脑电设备，采集光诱发非视觉生物效应前后的脑电数据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]单通道脑电信号眼电伪迹去除算法研究[J]. 刘志勇,孙金玮,卜宪庚. 自动化学报. 2017(10)
[2]“脑功能联结图谱与类脑智能研究”先导专项研究进展和展望[J]. 张旭,刘力,郭爱克. 中国科学院院刊. 2016(07)
[3]光生物节律因子计算模型的研究[J]. 周晓明,徐嘉彬,邵志栋. 光子学报. 2015(02)
[4]我国脑科学研究战略部署及发展情况浅析[J]. 钱万强,朱庆平,沈建磊. 生命科学. 2014(06)
[5]不同波长蓝光LED对人体光生物节律效应的影响[J]. 鲁玉红,王毓蓉,金尚忠,曾珊珊,邵茂丰. 发光学报. 2013(08)
[6]脑电信号中眼电伪迹自动去除方法的研究[J]. 李明爱,崔燕,杨金福. 电子学报. 2013(06)
[7]基于小波分析的脑电信号处理[J]. 董盟盟,仲轶,徐洁,戴体俊,刘功俭. 电子设计工程. 2012(24)
[8]使用光剂量评价照明的非视觉生物效应[J]. 居家奇,陈枕流,梁荣庆,陈大华. 照明工程学报. 2012(05)
[9]教室荧光灯色温对学生学习效率和生理节律的影响[J]. 严永红,关杨,刘想德,刘炜. 土木建筑与环境工程. 2010(04)
[10]不同光源的人体视觉及非视觉生物效应的探讨[J]. 姚其,居家奇,程雯婷,林燕丹. 照明工程学报. 2008(02)
博士论文
[1]基于瞳孔收缩的非视觉感光系统的研究[D]. 徐蔚.复旦大学 2011
本文编号：3558278
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单个盲人被试EPP数据分析结果图[24]
小波阈值去噪分解示意图[33]
光诱发非视觉生物效应脑电信号的眼电伪迹去除及其特性研究8图1-4AWICA脑电处理算法示意图[34]Kumar等人[35]提出了一种基于小波变换和自适应滤波LMS(LeastMeanSquare)的方法来去除脑电信号中的眼电伪迹。该方法首先将EEG和EOG信号通过sym3小波基函数进行分解，使用LMS自适应滤波器对信号进行滤波，之后对滤波后的信号进行小波重构，生成无伪迹的脑电信号。针对与单通道脑电信号中眼电伪迹的去除问题，刘志勇等人[36]提出了一种小波变换与经验模态分解和独立成分分析相结合的眼电伪迹去除算法。该算法适用于单通道脑电信号的眼电伪迹去除，简称WT-EMD-ICA算法。相对于小波阈值和WT-ICA两种眼电伪迹去除算法，WT-EMD-ICA算法能够有效地去除单通道脑电信号中的眼电伪迹成分，并且能够较好地保留脑电中的有效信息。1.2.3存在问题分析首先，分析在非视觉生物效应的研究过程中存在的问题及不足。自2002年Berson等人首次发现本征感光视网膜神经节细胞以来，来自各个不同学科的研究人员分别采用了不同的研究方法对非视觉生物效应进行了不同角度的分析研究。表1-1中列举了各种研究非视觉生物效应的方法，研究人员大多数采用的是生物学方法或者使用公式模型和主观量表来探究非视觉生物效应，较少研究人员借助医学影像的手段对光刺激的非视觉生物效应进行详细的探索。其中在通过脑电对非视觉生物效应进行研究的文献中，仅分析了单个电极α节律波的功率谱密度，对脑电信号其他方面的分析不够详细。由于在不同的医学影像方法中，脑电可以无创性的直接从头皮表面记录到大脑内部活动状态的神经电位，与采集核磁共振图像相比更为方便并且拥有较高的时间分辨率和相对较低的实验成本。因此本论文决定使用脑电设备，采集光诱发非视觉生物效应前后的脑电数据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]单通道脑电信号眼电伪迹去除算法研究[J]. 刘志勇,孙金玮,卜宪庚. 自动化学报. 2017(10)
[2]“脑功能联结图谱与类脑智能研究”先导专项研究进展和展望[J]. 张旭,刘力,郭爱克. 中国科学院院刊. 2016(07)
[3]光生物节律因子计算模型的研究[J]. 周晓明,徐嘉彬,邵志栋. 光子学报. 2015(02)
[4]我国脑科学研究战略部署及发展情况浅析[J]. 钱万强,朱庆平,沈建磊. 生命科学. 2014(06)
[5]不同波长蓝光LED对人体光生物节律效应的影响[J]. 鲁玉红,王毓蓉,金尚忠,曾珊珊,邵茂丰. 发光学报. 2013(08)
[6]脑电信号中眼电伪迹自动去除方法的研究[J]. 李明爱,崔燕,杨金福. 电子学报. 2013(06)
[7]基于小波分析的脑电信号处理[J]. 董盟盟,仲轶,徐洁,戴体俊,刘功俭. 电子设计工程. 2012(24)
[8]使用光剂量评价照明的非视觉生物效应[J]. 居家奇,陈枕流,梁荣庆,陈大华. 照明工程学报. 2012(05)
[9]教室荧光灯色温对学生学习效率和生理节律的影响[J]. 严永红,关杨,刘想德,刘炜. 土木建筑与环境工程. 2010(04)
[10]不同光源的人体视觉及非视觉生物效应的探讨[J]. 姚其,居家奇,程雯婷,林燕丹. 照明工程学报. 2008(02)
博士论文
[1]基于瞳孔收缩的非视觉感光系统的研究[D]. 徐蔚.复旦大学 2011
本文编号：3558278
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