基于视觉注意的脑电特征提取与识别技术研究
发布时间：2021-01-14 21:48
注意力在日常学习、工作和生活中有着至关重要的作用。但是对于大多数人而言,长时间保持良好的注意状态极其困难。伴随着注意力下降,不仅学习和工作效率会受到直接影响,甚至可能引发严重的事故。因此,注意力水平的早期检测和调节有着重大的研究意义和应用价值。本文通过解决视觉注意下脑电信号特征提取与识别相关的技术问题,进而实现注意力状态的早期检测。本文设计了基于go/no-go范式的实验（其中no-go刺激出现的概率为12%）,受试者需要根据刺激点和背景白圆间的相对位置做出相应的按键反应。根据背景白圆是否闪烁,分别设置了两种实验条件:无背景视觉刺激和伴随稳态背景视觉刺激。实验共采集了30名受试者的脑电信号,并记录其按键情况。对行为学数据进行统计处理发现,在no-go刺激前24秒的时间内,受试者处于注意力不集中状态下的反应时间显著小于注意力集中时的反应时间,结果与我们通常认为的注意力越集中反应越快的观点并不一致。这说明在本文中,通过行为学数据来检测注意力状态的方法是不可行的。对无背景视觉刺激实验中的脑电数据进行短时傅里叶变换发现,在no-go刺激后700ms左右15Hz附近处,高注...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
课题研究总体思路
出现的概率是 12%，此时受试者不需要按键。完成以上任意一次任务即个试次。一组实验包含 600 个试次，持续时间 10 分钟（1s×600），其中 no次有 600×12%=72 个，go 试次有 600×88%=528 个。实验一中背景白圆一直保持不动，称之为无背景视觉刺激实验。实验二中白圆以 10Hz 的频率不断闪烁，会诱发受试者的稳态视觉诱发电位，因此实称为伴随稳态背景视觉刺激实验。每名受试者只参与以上其中一种类型的实验数据采集。每人至少进行 3 组，两组实验之间受试者需休息 3 分钟。3 组实验中合计有 72×3=216 个 no-go。为保证后续数据分析时有足够的样本量，在 3 组实验后要统计受试者对-go 刺激的反应情况。根据所记录的受试者的按键情况，分别计算其对于 no激判断正确和判断错误的总次数，如果二者中的任意一种样本个数小于 50继续实验，直至两种样本的个数均不小于 50 个方可结束实验。最后统计发现有受试者均在 6 组（60min）以内完成实验。
2.2 脑电信号的采集共有 30 名（男 13，女 17）年轻志愿者参与了实验数据的采集，其中无背觉刺激实验和伴随稳态背景视觉刺激实验各 15 名。所有受试者均身体健康力正常或矫正后正常，年龄在 20~28 周岁，右利手，实验期间精神状态良好实验开始之前，所有受试者均阅读了实验相关的说明和注意事项，并进行了 1 分钟的练习任务。脑电信号采集设备选用的是美国 NeuroScan 公司研制的 64 导 NeuroScan 道脑电采集系统。该系统被各国研究团队广泛地应用于脑认知科学的研究中集系统由硬件和软件两部分组成：硬件包括 64 导联 Ag/AgCl 电极帽 Quicap 和 SynAmps2 型信号放大器，软件包括其自带的 Scan4.5 软件套装。电极位置参照国际 10-20 标准安放，如图 2-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]注意力曲线的内涵及其教学意蕴[J]. 何善亮. 教育科学研究. 2017(05)
[2]注意力对视觉刺激响应的调制作用[J]. 韩莹,许敏鹏,柯余峰,安兴伟,孙长城. 纳米技术与精密工程. 2015(05)
[3]注意力神经反馈训练系统设计[J]. 张晓妍,宋涛. 软件导刊. 2014(11)
[4]脑机接口中基于MRP的半监督判决空间模式法[J]. 吕俊. 电子科技. 2011(08)
[5]基于左右视野双频率刺激的SSVEP脑-机接口[J]. 闫铮,宾光宇,高小榕. 清华大学学报(自然科学版). 2009(12)
[6]一种基于时频分析的癫痫脑电棘波检测方法[J]. 李小兵,初孟,邱天爽,鲍海平. 中国生物医学工程学报. 2006(06)
[7]离散时间任意尺度因子小波变换的一种计算方法[J]. 余小琴,沈文苗. 声学与电子工程. 2006(02)
[8]青少年注意力测验与评价指标的研究[J]. 殷恒婵. 中国体育科技. 2003(03)
[9]《中小学生注意力测验》全国常模制定报告[J]. 陈国鹏,金瑜,黄志强,曾秀芹,王国红,刘申. 心理科学. 1998(05)
[10]注意稳定的训练与“注意稳定训练仪”的研制[J]. 张灵聪. 漳州师院学报(自科版). 1996(04)
博士论文
[1]高速率稳态视觉诱发电位脑-机接口的关键技术研究[D]. 陈小刚.清华大学 2015
[2]脑-机接口中的事件相关电位编解码关键问题研究及应用[D]. 许敏鹏.天津大学 2015
硕士论文
[1]基于脑电波的注意力训练研究[D]. 肖婵.华中师范大学 2016
[2]一种时域希尔伯特变换方法[D]. 刘译胶.重庆大学 2016
[3]基于卷积神经网络的脑电信号检测与脑机接口实现[D]. 董贤光.山东大学 2016
[4]基于SSVEP信号的在线BCI关键技术研究[D]. 李世杰.郑州大学 2015
[5]基于事件相关电位的跨个体脑—机接口研究[D]. 刘晶.天津大学 2014
[6]大脑时间预期的动态响应过程研究[D]. 贾义红.天津大学 2014
[7]两亚型注意缺损多动障碍儿童反应抑制能力特点[D]. 李晓兰.新疆师范大学 2014
[8]基于背景脑电频率调制的事件相关电位相位重置效应研究[D]. 付兰.天津大学 2014
[9]用于人体目标感知与定位的扫描式红外信息处理技术研究[D]. 杨轶星.天津大学 2014
[10]基于稳态视觉诱发电位的脑—机接口实现与研究[D]. 郑军.华南理工大学 2012
本文编号：2977613
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
课题研究总体思路
出现的概率是 12%，此时受试者不需要按键。完成以上任意一次任务即个试次。一组实验包含 600 个试次，持续时间 10 分钟（1s×600），其中 no次有 600×12%=72 个，go 试次有 600×88%=528 个。实验一中背景白圆一直保持不动，称之为无背景视觉刺激实验。实验二中白圆以 10Hz 的频率不断闪烁，会诱发受试者的稳态视觉诱发电位，因此实称为伴随稳态背景视觉刺激实验。每名受试者只参与以上其中一种类型的实验数据采集。每人至少进行 3 组，两组实验之间受试者需休息 3 分钟。3 组实验中合计有 72×3=216 个 no-go。为保证后续数据分析时有足够的样本量，在 3 组实验后要统计受试者对-go 刺激的反应情况。根据所记录的受试者的按键情况，分别计算其对于 no激判断正确和判断错误的总次数，如果二者中的任意一种样本个数小于 50继续实验，直至两种样本的个数均不小于 50 个方可结束实验。最后统计发现有受试者均在 6 组（60min）以内完成实验。
2.2 脑电信号的采集共有 30 名（男 13，女 17）年轻志愿者参与了实验数据的采集，其中无背觉刺激实验和伴随稳态背景视觉刺激实验各 15 名。所有受试者均身体健康力正常或矫正后正常，年龄在 20~28 周岁，右利手，实验期间精神状态良好实验开始之前，所有受试者均阅读了实验相关的说明和注意事项，并进行了 1 分钟的练习任务。脑电信号采集设备选用的是美国 NeuroScan 公司研制的 64 导 NeuroScan 道脑电采集系统。该系统被各国研究团队广泛地应用于脑认知科学的研究中集系统由硬件和软件两部分组成：硬件包括 64 导联 Ag/AgCl 电极帽 Quicap 和 SynAmps2 型信号放大器，软件包括其自带的 Scan4.5 软件套装。电极位置参照国际 10-20 标准安放，如图 2-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]注意力曲线的内涵及其教学意蕴[J]. 何善亮. 教育科学研究. 2017(05)
[2]注意力对视觉刺激响应的调制作用[J]. 韩莹,许敏鹏,柯余峰,安兴伟,孙长城. 纳米技术与精密工程. 2015(05)
[3]注意力神经反馈训练系统设计[J]. 张晓妍,宋涛. 软件导刊. 2014(11)
[4]脑机接口中基于MRP的半监督判决空间模式法[J]. 吕俊. 电子科技. 2011(08)
[5]基于左右视野双频率刺激的SSVEP脑-机接口[J]. 闫铮,宾光宇,高小榕. 清华大学学报(自然科学版). 2009(12)
[6]一种基于时频分析的癫痫脑电棘波检测方法[J]. 李小兵,初孟,邱天爽,鲍海平. 中国生物医学工程学报. 2006(06)
[7]离散时间任意尺度因子小波变换的一种计算方法[J]. 余小琴,沈文苗. 声学与电子工程. 2006(02)
[8]青少年注意力测验与评价指标的研究[J]. 殷恒婵. 中国体育科技. 2003(03)
[9]《中小学生注意力测验》全国常模制定报告[J]. 陈国鹏,金瑜,黄志强,曾秀芹,王国红,刘申. 心理科学. 1998(05)
[10]注意稳定的训练与“注意稳定训练仪”的研制[J]. 张灵聪. 漳州师院学报(自科版). 1996(04)
博士论文
[1]高速率稳态视觉诱发电位脑-机接口的关键技术研究[D]. 陈小刚.清华大学 2015
[2]脑-机接口中的事件相关电位编解码关键问题研究及应用[D]. 许敏鹏.天津大学 2015
硕士论文
[1]基于脑电波的注意力训练研究[D]. 肖婵.华中师范大学 2016
[2]一种时域希尔伯特变换方法[D]. 刘译胶.重庆大学 2016
[3]基于卷积神经网络的脑电信号检测与脑机接口实现[D]. 董贤光.山东大学 2016
[4]基于SSVEP信号的在线BCI关键技术研究[D]. 李世杰.郑州大学 2015
[5]基于事件相关电位的跨个体脑—机接口研究[D]. 刘晶.天津大学 2014
[6]大脑时间预期的动态响应过程研究[D]. 贾义红.天津大学 2014
[7]两亚型注意缺损多动障碍儿童反应抑制能力特点[D]. 李晓兰.新疆师范大学 2014
[8]基于背景脑电频率调制的事件相关电位相位重置效应研究[D]. 付兰.天津大学 2014
[9]用于人体目标感知与定位的扫描式红外信息处理技术研究[D]. 杨轶星.天津大学 2014
[10]基于稳态视觉诱发电位的脑—机接口实现与研究[D]. 郑军.华南理工大学 2012
本文编号：2977613
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