運動想象腦電信號特征提取研究.pdf

1、運動想象腦電信號特征提取研究重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：貢平指導教師：陳民鈾教授專業(yè)：電氣工程學科門類：工學重慶大學電氣工程學院二O一四年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要腦機接口（BrainComputerInterfaceBCI）是一種可以實現(xiàn)大腦和外界環(huán)境直接交流的通訊控制系統(tǒng)，這類系統(tǒng)可以使大腦擺脫對外周神經(jīng)與肌肉組成的大腦正常輸出通路的依賴。隨著科學技術的不斷進步，腦機接口技術因其廣闊的實際應用前景和巨大的理

2、論研究價值，正逐漸成為世界范圍內的研究熱點?；谶\動想象腦電信號的腦機接口是其中的一個重要研究方向，也是本文研究的重點?；谶\動想象的BCI系統(tǒng)的一個核心環(huán)節(jié)是非線性、非平穩(wěn)的運動想象腦電信號的特征提取，而希爾伯特黃變換（HilbertHuangTransfmHHT）是一種新穎的適用于處理非線性和非平穩(wěn)信號的信號分析方法，基于希爾伯特黃變換的運動想象腦電信號特征提取是本文研究的主要內容。本文設計了想象左右手運動腦電采集實驗方案。首先介紹

3、大腦的結構和腦電信號產生的原理；然后依據(jù)運動想象腦電信號的特點和所具備的腦電信號采集系統(tǒng)的功能及特點，設計了采集想象左右手運動腦電信號的實驗方案，提取了5名受試者想象左右手運動的腦電數(shù)據(jù)，并做了初步處理，為后續(xù)的離線分析處理提供了數(shù)據(jù)基礎。本文研究了基于希爾伯特黃變換的運動想象腦電信號能量特征的提取方法。在分析了希爾伯特黃變換的原理、算法和時頻特性的基礎上提出了基于HHT的能量特征提取方法（HHTBasedEnergyHBE），該方法利

4、用HHT良好的時頻特性，提取了綜合考慮時頻因素的能量特征。為了驗證該方法的有效性和適用性，本文分別用AR模型，頻帶能量（BpowerBP）和HBE三種方法提取了BCI競賽2003和自主采集的運動想象腦電數(shù)據(jù)的特征，并采用Fisher線性判別分析作為模式識別分類器進行分類。實驗結果表明，基于HBE特征提取方法比BP和AR特征提取方法有更高的分類準確率。本文還對運動想象腦電信號的同步特征進行了研究。首先介紹了腦電信號相位同步特征提取的方法—

5、鎖相值（PhaseLockingValuePLV），然后以鎖相值為基礎，提出了一種全新的基于集合經(jīng)驗模態(tài)分析（EEMD）的鎖頻值（FrequencyLockingValueFLV）同步特征提取方法。鎖頻值特征提取方法可以度量電極之間或電極自身采集的腦電信號瞬時頻率的變化情況。最后利用BCI競賽2008數(shù)據(jù)和自主采集的數(shù)據(jù)對于本文提出的鎖頻值特征提取方法的有效性進行驗證。實驗結果表明，基于EEMD的鎖頻值特征提取方法比鎖相值特征提取方法有