基于便携式采集设备脑电信号的疲劳检测算法研究
[Abstract]:Fatigue is a kind of subjective discomfort caused by long-term, high-intensity physical labor and mental labor. It is manifested in the following symptoms: difficulty in concentrating attention, decreased alertness, slow response, and so on, which brings inconvenience to normal work and life. Serious also can cause chronic fatigue syndrome and other diseases. Therefore, it is necessary to detect the fatigue state and prevent its harm. EEG signal is a kind of bioelectric signal produced spontaneously by cortical nerve cells of the brain. It is closely related to brain activity and can directly reflect the mental state of the organism. It can be used as an evaluation index of mental fatigue. Based on single channel portable EEG signal acquisition equipment, fatigue detection algorithm is studied in this paper. The main work of the thesis is as follows: 1: 1. Most of the existing research on EEG related applications is based on multi-channel wet electrode acquisition equipment, which has some limitations, such as complex operation and high cost. In this paper, portable dry electrode acquisition equipment is used. A database of 100 people was collected and constructed, including three kinds of EEG signals of mental state: awake, mild fatigue and severe fatigue. The database can be used to train, test and evaluate fatigue detection algorithm. Two practical preprocessing methods of EEG signal are proposed. The first method uses 3Hz high-pass filter and 50Hz notch filter, which can meet the requirements of real-time and low computational complexity of fatigue detection algorithm. The second method adds the set empirical mode decomposition process to decompose the EEG signal and filter the artifacts, which can meet the requirement of higher accuracy. In this paper, the corresponding fatigue state characteristics of EEG signals are analyzed and experimented. A feature extraction framework using time-domain, frequency-domain, time-frequency and nonlinear dynamic analysis is constructed to extract 45 dimensional features. The characteristic dimension reduction is also carried out. According to the extracted EEG features, an EEG fatigue detection algorithm based on depth belief network (Deep Belief Network) is proposed, which uses 20-50-10-3 depth belief network as the classifier for fatigue detection. The accuracy rate of 92.55% has been achieved on the three mental state division tasks. By comparing DBN with traditional classifier and lifting method, the accuracy and universality of DBN as fatigue detection classifier are verified.
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R318;TN911.7
【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1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
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 李品yN;基于便携式采集设备脑电信号的疲劳检测算法研究[D];北京邮电大学;2017年
2 于洪;基于脑电信号的警觉度估计[D];上海交通大学;2007年
3 蒋洁;基于高性能计算的脑电信号分析[D];燕山大学;2010年
4 张志琴;脑电信号的复杂性分析[D];中南大学;2009年
5 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
6 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
7 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
8 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
9 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
10 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
,本文编号:2218342
本文链接:https://www.wllwen.com/yixuelunwen/swyx/2218342.html