当前位置:主页 > 医学论文 > 生物医学论文 >

基于脑电信号的情感识别研究

发布时间:2018-06-05 05:55

  本文选题:情感识别 + 分形维数 ; 参考:《南京邮电大学》2017年硕士论文


【摘要】:如今有关脑电信号(EEG)的相关研究已经成为脑机接口(BCI)、人工智能(AI)、计算机科学及医疗卫生等领域的热门话题,其中基于脑电信号的情感识别研究正日趋火热,无论是将情感识别应用人工智能,还是用于辅助抑郁症及自闭症等精神类疾病发病机制的研究和治疗上,都具有重要的价值和意义。本文将脑电信号的分形特性引入情感识别的研究中,即将脑电信号的Higuchi维数作为特征值以区分不同的情感状态。具体的研究内容划分为三大部分,第一部分,设计实验,收集实验素材,诱发实验对象让其处于不同的情感状态,并获取对应的EEG数据;第二部分,计算脑电信号的Higuchi维数(HF)值,并以此作为特征值分别算出两类支持向量机(SVM)分类算法下的分类准确率;第三部分,基于第二部分的分析结果,进一步运用脑电信号的Higuchi维数特征,并配合三种分类算法,分析与情感状态关联强的频率段和脑部区域。第二部分在获取分类准确率之前,选用主成分分析(PCA)对62导联EEG信号实现降维,并最终保留了6导联脑电信号,每一导联信号经运算共计得到10组HF值,各取愉悦、平静、悲伤状态下的一个HF值构成三维的特征向量,通过两类支持向量机和10层交叉验证法得出最后的分类准确率,最终结果是线性核支持向量机获得最高83.33%的分类准确率,至此,表明EEG信号的分形特性可用于区分脑电信号所代表的情感状态的差异。第三部分,考虑到脑电信号情感识别将来会运用到实际的生活中,而使用全部的64个数据采样点进行数据采样不太态现实,因此减少采样点的数目势在必行,同时鉴于脑电信号固有的节律特性,本章继续借助HF值来寻找与情感关联度最大的脑部区域和频率段,选用支持向量机、素贝叶斯以及K近邻分析作为分类算法,最终得到12位实验对象的累计准确率,数据分析结果表明,频率较高的Alpha、Beta以及Gamma频段获得累计准确率明显高于频率较低的频率段,其次,在单独分析累计准确率相对稳定的Beta频段,试图找寻特定脑部区域时,分析发现额区、颞区及其周边采样点的HF值具有较高的累计分类准确率,至此可证明EEG信号的分形特性可用于情感状态的识别。
[Abstract]:Nowadays, the research on EEG has become a hot topic in the fields of brain-computer interface (BCI), artificial intelligence (AI), computer science, medical and health, etc. Among them, the research on emotion recognition based on EEG is getting hotter and hotter. It is of great value and significance not only to apply artificial intelligence to emotion recognition, but also to study and treat the pathogenesis of mental diseases such as depression and autism. In this paper, the fractal characteristics of EEG signals are introduced into the study of emotion recognition. The Higuchi dimension of EEG signals is taken as the eigenvalue to distinguish different emotional states. The specific research contents are divided into three parts. The first part is to design experiments, collect experimental materials, induce experimental objects to be in different emotional states, and obtain corresponding EEG data. The Higuchi dimension of EEG is calculated and the classification accuracy of two kinds of support vector machine (SVM) classification algorithms is calculated as the eigenvalue. The third part is based on the analysis results of the second part. Using the Higuchi dimension feature of EEG signal and three classification algorithms, the frequency segment and brain region which are strongly correlated with emotional state are analyzed. In the second part, before the classification accuracy is obtained, principal component analysis (PCA) is used to reduce the dimension of 62-lead EEG signal, and finally the 6-lead EEG signal is retained. After operation, 10 groups of HF values are obtained for each lead signal, each of which is pleasurable and calm. A HF value in a sad state constitutes a three-dimensional feature vector. The final classification accuracy is obtained by two kinds of support vector machines and a 10-layer cross-validation method. The final result is that the linear kernel support vector machine obtains the highest classification accuracy of 83.33%. It shows that the fractal characteristics of EEG signal can be used to distinguish the difference of emotional state represented by EEG signal. In the third part, considering that EEG emotion recognition will be used in real life in the future, it is not very realistic to use all 64 data sampling points to sample data, so it is imperative to reduce the number of sampling points. At the same time, in view of the inherent rhythmic characteristics of EEG signals, this chapter continues to use HF value to find the regions and frequencies of the brain with the greatest affective correlation, and selects support vector machines, Bayes and K-nearest neighbor analysis as classification algorithms. Finally, the cumulative accuracy of 12 experimental subjects was obtained. The results of data analysis showed that the accumulative accuracy of Alpha-Beta and Gamma bands with higher frequency was significantly higher than that of the frequency band with lower frequency. When the Beta frequency band with relatively stable accumulative accuracy was analyzed separately, the HF values of frontal region, temporal region and their peripheral sampling points were found to have higher accumulative classification accuracy when trying to find specific brain regions. It is proved that the fractal characteristics of EEG signal can be used to identify the emotional state.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R318;TP18

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 鲁强;刘玉军;徐建兰;张进禄;;一种适用于清醒动物脑电信号采集的固定装置[J];首都医科大学学报;2011年06期

2 ;脑电信号处理的研究取得阶段性成果[J];河北师范大学学报;1987年01期

3 李志瑞;张文杰;;通用脑电信号处理——微机系统初探[J];河北师范大学学报;1988年Z1期

4 孟欣,,欧阳楷;脑电信号的几个非线性动力学分析方法[J];北京生物医学工程;1997年03期

5 吴小培,冯焕清,周荷琴,王涛;独立分量分析及其在脑电信号预处理中的应用[J];北京生物医学工程;2001年01期

6 李英远,周卫东;径向基函数神经网络在脑电信号建模中的应用[J];山东生物医学工程;2002年02期

7 刘大路,江朝晖,冯焕清,王聪;基于脑电信号时空分布信息的思维特征研究[J];北京生物医学工程;2004年02期

8 许崇涛,沈民奋,李慧,朱国平;双谱分析方法在脑电信号分析中的应用[J];中国行为医学科学;2004年03期

9 汤晓军,宋卓,杨卓,张涛;双任务事件中脑电信号的熵计算(英文)[J];生物物理学报;2005年05期

10 蒋辰伟;章悦;曹洋;朱国行;顾凡及;王斌;;脑死亡与脑昏迷脑电信号的复杂度研究[J];生物物理学报;2008年02期

相关会议论文 前10条

1 薛蕴全;王秋英;王宏;;脑电信号的动态时空响应拓扑图[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年

2 王裕清;粱平;郭付清;张登攀;;脑电信号诊断专家系统的研究[A];中国生理学会第21届全国代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2002年

3 朱林剑;包海涛;孙守林;梁丰;;新型脑电信号采集方法与应用研究[A];大连理工大学生物医学工程学术论文集(第2卷)[C];2005年

4 许涛;朱林剑;包海涛;;基于思维脑电信号的假手的研究[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年

5 李爱新;孙铁;郭炎峰;;基于人工神经网络的脑电信号模式分类[A];自动化技术与冶金流程节能减排——全国冶金自动化信息网2008年会论文集[C];2008年

6 童珊;黄华;陈槐卿;;混沌理论在脑电信号分析中的应用[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年

7 李凌;曾庆宁;尧德中;;利用两级抗交叉串扰自适应滤波器提取诱发脑电信号[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年

8 葛家怡;周鹏;王明时;;睡眠脑电信号样本熵的研究[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(下册)[C];2007年

9 李丽君;黄思娟;吴效明;熊冬生;;基于运动想象的脑电信号特征提取与分类[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会2010两岸四地生物医学工程学术年会论文集[C];2010年

10 葛家怡;周鹏;王明时;;睡眠脑电信号样本熵的研究[A];天津市生物医学工程学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年

相关重要报纸文章 前3条

1 张文清 记者 王春;意念控制车速及左右转弯前行[N];科技日报;2008年

2 记者 邰举;韩开发出脑电波情感识别技术[N];科技日报;2007年

3 黄力行邋陶建华;多模态情感识别参透人心[N];计算机世界;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 彭宏;普适化脑电信息感知关键问题的研究[D];兰州大学;2015年

2 吴玉鹏;AR谱在皮层痫样脑电信号分析应用[D];河北医科大学;2015年

3 马小飞;认知任务下的脑电动力学分析[D];南京大学;2017年

4 吴畏;基于统计建模的多导联脑电信号时空建模方法研究[D];清华大学;2012年

5 孙宇舸;脑—机接口系统中脑电信号处理方法的研究[D];东北大学;2012年

6 周群;脑电信号同步:方法及应用研究[D];电子科技大学;2009年

7 赵丽;基于脑电信号的脑-机接口技术研究[D];天津大学;2004年

8 李春胜;脑电信号混沌特性的研究与应用[D];东北大学;2011年

9 欧阳高翔;癫痫脑电信号的非线性特征识别与分析[D];燕山大学;2010年

10 缪晓波;基于脑电信号的认知动力学系统研究——线性/非线性方法及动态时—频—空分析[D];重庆大学;2004年

相关硕士学位论文 前10条

1 于洪;基于脑电信号的警觉度估计[D];上海交通大学;2007年

2 蒋洁;基于高性能计算的脑电信号分析[D];燕山大学;2010年

3 张志琴;脑电信号的复杂性分析[D];中南大学;2009年

4 许凤娟;脑电信号采集与分析系统的设计[D];长春理工大学;2011年

5 曹铭;意识障碍患者脑电信号的非线性动力学评价分析[D];杭州电子科技大学;2012年

6 薛吉星;多通道脑电信号采集与处理系统研究[D];华南理工大学;2015年

7 刘静;基于加权排序熵的多通道脑电信号同步算法研究[D];燕山大学;2015年

8 陈泽涛;基于脑电信号分析的AD早期评估系统的设计与实现[D];燕山大学;2015年

9 王欢;基于非平稳时间序列分析方法的脑电信号模式识别[D];苏州大学;2015年

10 王琼颖;脑电信号的非线性动力学分析及其在睡眠分期中的应用[D];哈尔滨工业大学;2015年



本文编号:1980874

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/yixuelunwen/swyx/1980874.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户abd35***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com