基于共同空间模式的思维作业分类及其在脑-机接口中的应用

发布时间：2023-02-10 16:43

　　脑-机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术作为一种不依赖外周审计和肌肉输出通信的新型人-机交互技术,它能为大脑神经活动正常的肢体残疾人群提供一种大脑与外部设备之间信息的通信。脑-机接口技术在医疗康复、军事等领域也其有潜在的应用价值和广阔的应用前景,它通过采集大脑不同思维活动产生的脑电信号(Electroencephalogram,EEG),利用不同EEG节律的生理现象,使得对EEG思维作业的分类成为可能。在基于思维作业的BCI系统中,通过脑电采集设备采集用户进行的左右手运动想象、数学公式计算等相关的脑电信号,提取特征并分类,将不同的思维任务与计算机指令相结合,实现大脑与外部设备的通信。在基于EEG的思维作业中,脑电信的特征提取和识别分类最为关键,如若不能准确地对用户的思维易图进行解读,就不能正确地对外部设备进行控制。共同空间模式(Common Spatial Pattern,CSP)作为脑电信号应用最为广泛的特征提取工具,可以有效地提取相关特征。本文在传统CSP算法的基础上,为解决CSP在线系统需要采集大量训练样本以及无法判断数据质量优劣等缺陷,提出一种...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 脑-机接口研究背景和意义
    1.2 脑-机接口系统的组成
    1.3 脑-机接口系统的分类
    1.4 脑-机接口的发展及研究现状
    1.5 脑-机接口面临的问题
    1.6 本文的主要内容和章节安排
第二章 脑-机接口中脑电信号的分析
    2.1 脑电信号概述
        2.1.1 脑电信号的生理机制
        2.1.2 脑电信号的特征
        2.1.3 脑电信号的主要节律
        2.1.4 脑电信号的采集
    2.2 脑电信号的分析方法
    2.3 脑电信号的分类算法
        2.3.1 线性分类器
        2.3.2 非线性分类器
    2.4 本章小结
第三章 CSP在运动想象任务分类中的应用
    3.1 运动想象脑电信
        3.1.1 数据集
        3.1.2 实验范式
        3.1.3 预处理
    3.2 共同空间模式算法
    3.3 CSP空域滤波器设计
    3.4 共同空间模式的问题
    3.5 基于CP的EEG样本质量评估
    3.6 增量CSP算法(ICSP)
    3.7 样本质量评估与ICSP相结合
    3.8 本章小结
第四章 CSP在多分类任务下的应用
    4.1 多类思维任务EEG特征提取算法
        4.1.1 OVO-CSP
        4.1.2 OVR-CSP
        4.1.3 近似联合对角化
    4.2 基于CSP的导联优化选择
    4.3 多类思维任务脑电信号的分类
        4.3.1 数据集
        4.3.2 实验范式
        4.3.3 预处理
        4.3.4 实验结果与分析
    4.4 本章小结
第五章 共同空间模式离线应用系统
    5.1 系统的设计
        5.1.1 系统的功能设计
        5.1.2 系统的流程设计
    5.2 系统界面演示与运行测试
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附图
附表
致谢
攻读学位期间取得的学术成果



本文编号：3739535