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《天津大学》 2009年
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复合下肢想象动作电位的特征识别新技术研究

周仲兴  
【摘要】: 复合下肢想象动作电位是由于复合下肢动作准备或规划时诱发的内源性脑电信号,反映了在大脑具备的一类较为复杂的下肢惯常运动思维状态下,皮层各感觉运动功能区相互整合和协同关系的主观运动意识,可作为深层次探索大脑对行走、坐站姿转换等复杂行为学认知功能的“窗口”,在脑-机接口、康复工程等领域也具有不可替代的重要性。相对于各类简单肢体想象动作电位,复合下肢想象动作电位涉及更多的感觉运动皮层功能区,模式复杂,在特征分析时不仅需要更高的空间分辨率,并且需要恰当的特征描述方法,以期更好的反映想象动作电位的实际特性。 独立分量分析是提高脑电信号空间分辨率的常用方法,但是传统的独立分量分析方法在脑电信号分析时,假设脑电的传播过程是简单线性和瞬时混合过程,忽略了脑电传播的时空动态性,制约了空间分辨率的进一步提高。在特征描述方法方面,经验模态分解方法(Empirical Mode Decomposition, EMD)首次实现了以信号自身特性自适应地构造出反映信号中各成份的基函数,从信号的振荡模式的角度给出了信号成份定义的新概念,且适应于非线性非平稳信号,带来了信号处理方法的新的革命。但采用该方法对复杂信号分析时,容易产生模态混叠现象,目前该方法的理论研究正在不断完善中。 本研究针对3类关键复合下肢想象动作(想象站起,想象左手与同侧单腿协同动作,想象右手与同侧单腿协同动作)诱发的想象动作电位,以脑电信号传播的真实模型-卷积混合模型为基础,建立了小波包独立分量分析进行想象动作电位空间滤波的方法,满足了复合下肢想象动作电位研究的空间分辨率要求;提出改进的EMD多分辨率分析方法进行想象动作电位的特征分析,通过对分类筛选的特征时间尺度分别执行EMD算法,避免了EMD算法直接应用时带来的模态混叠问题;提出以想象动作电位的alpha节律与beta节律的脑电特性构造基函数来描述信号特征成份的新方法,实现了以想象动作电位的特征振荡模式的角度提取事件相关去同步/同步特征的方法;从特征振荡模式的相位同步化特征的角度,探索了3类复合下肢想象动作时感觉运动功能区之间的整合和协作关系。最后通过设计基于支持向量机的和特征结合的多分类算法,实现了3类复合下肢想象动作电位的识别和分类。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 向馗;李涛;宋全军;葛运建;;面向外骨骼助力的肌张力信息实时获取[J];华中科技大学学报(自然科学版);2011年S2期
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1 黄思娟;基于小波分析的EEG伪迹去除与特征分析研究[D];华南理工大学;2011年
2 安兴伟;基于数字拼写的视—听联合刺激诱发ERP研究[D];天津大学;2010年
3 朱誉环;基于外源负荷激励的EEG-EMG协同分析与相关性研究[D];天津大学;2010年
4 谷艳蕾;基于运动想象和alpha波的脑机接口及虚拟漫游系统[D];浙江大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王春腾;杨厚群;符传谊;邢洁清;;基于独立成分分析的谱聚类方法[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年03期
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6 刘洪林;李海山;;ICA及其在气液两相流辨识中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2009年01期
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8 冀志华;蔡坤宝;叶艳芳;;基于ICA的图像盲分离算法[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年04期
9 苏斓;蔡坤宝;;独立分量分析在室性早搏检测与识别中的应用[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年05期
10 闫彩虹;曾孝平;;基于ICA的胎儿心电信号提取算法的比较[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋林峰;朱灿焰;郑博;;基于ICA和LWT的数字水印改进方案[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
2 张众;张旭东;杨小牛;;基于子空间方法的雷达信号分离算法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
3 陈晋央;吴瑛;;基于独立分量分析的通信信号盲分离算法研究[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
4 查付政;李雷;;基于改进自然梯度的独立分量分析算法[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(上册)[C];2008年
5 徐旭;郭崇慧;;稀疏成分分析的简要综述[A];中国运筹学会第十届学术交流会论文集[C];2010年
6 徐桂芳;陈莹莹;徐晋;;SHIBBS盲分离算法失效性分析[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
7 刘文思;耿艳峰;赵丹;于光金;张允宁;姜威;;ICA技术在两相流检测中的应用研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(中)[C];2011年
8 谢松云;张振中;张伟平;张坤;;ICA方法在脑电信号去噪中的应用研究[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(上册)[C];2007年
9 王晓伟;石林锁;成浩;;基于独立分量分析的图像特征提取[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会(MCMI'2007)论文集(上册)[C];2007年
10 任保全;胡洪坡;刘伟;;基于独立分量分析的卫星混合信号分离[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 乔梁;信源定位的可观测性及跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 苏日建;信息测量系统及其若干问题的研究[D];华中科技大学;2010年
5 康锋;基于视觉特征的早期农林火灾检测方法的基础研究[D];浙江大学;2010年
6 张海龙;110~220kV XLPE电缆绝缘在线检测技术研究[D];武汉大学;2009年
7 刘海军;基于MAPGIS的数字找矿系统研究与开发[D];中国地质大学(北京);2011年
8 李灯熬;基于循环平衡理论的盲源分离算法[D];太原理工大学;2010年
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10 廖渝;预期误差与意图理解:发展及神经机制[D];西南大学;2011年
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1 岑忠;体感诱发电位实验系统的设计、测量与分析[D];南京医科大学;2010年
2 边峦剑;基于改进粒子群的盲源分离算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 左国辉;基于子空间方法的人脸识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 张国强;复杂信号分选算法研究与硬件设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 陶涛;雷达信号分选跟踪器的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 何海敏;源信号数目未知的水声信号盲源分离算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王若冲;船舶动力设备振动评估及故障特性提取研究[D];大连理工大学;2010年
8 甄会;欠定盲分离混合矩阵估计方法的研究[D];大连理工大学;2010年
9 于忠伟;MIG焊电弧声信号降噪技术研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 张晶莹;独立分量分析在电力系统谐波电流估计中的应用[D];哈尔滨理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程明,高上凯,张琳;基于脑电信号的脑—计算机接口[J];北京生物医学工程;2000年02期
2 徐丁峰,程明,高小榕,高上凯;数字信号处理器在脑-机接口系统中的应用[J];北京生物医学工程;2002年04期
3 黄思娟;吴效明;;基于能量特征的脑电信号特征提取与分类[J];传感技术学报;2010年06期
4 李凌;尧德中;刘铁军;赵丽娜;;刺激前后脑电α波相位重排现象研究[J];电子科技大学学报;2006年01期
5 吴小培,冯焕清,周荷琴,王涛;基于小波变换的脑电信号噪声消除方法[J];电路与系统学报;2000年03期
6 全学海;丁宣浩;蒋英春;;基于EMD的瞬时频率计算方法的比较研究[J];大众科技;2009年06期
7 王巧兰,季忠,秦树人;基于小波变换的脑电噪声消除方法[J];重庆大学学报(自然科学版);2005年07期
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9 万柏坤,高扬,赵丽,綦宏志;脑-机接口:大脑对外信息交流的新途径[J];国外医学.生物医学工程分册;2005年01期
10 夏春明;杨正宜;曹炜;曹恒;;基于肌音信号的虚拟假肢控制[J];华东理工大学学报(自然科学版);2010年04期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 季忠;脑电信号特征信息提取的时频分析方法及虚拟式脑电图仪的研制[D];重庆大学;2003年
2 游荣义;脑电信号非线性分析方法的研究[D];厦门大学;2003年
3 牟永阁;基于时频和时间尺度分析的表面肌电信号研究及应用[D];重庆大学;2004年
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5 张佳帆;基于柔性外骨骼人机智能系统基础理论及应用技术研究[D];浙江大学;2009年
6 刘铁军;脑电信号中眼电伪迹去除方法研究[D];电子科技大学;2008年
7 姜涛;基于皮质脑电的脑运动区功能定位原理与算法研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 陈滨津;基于想象动作电位的BCI系统设计与实验研究[D];天津大学;2005年
2 杨彬;基于脑—机接口的想象运动脑电信号的分析[D];兰州理工大学;2008年
3 王振;基于SVM的BCI系统中P300信号识别技术研究[D];天津大学;2007年
4 王琬;基于支持向量机的脑电信号识别[D];华中科技大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王金凤;李涛;孙漫漫;;基于STM32处理器的表面肌电无线采集装置设计[J];电子技术应用;2012年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 孙长城;基于三维编码刺激序列的视觉P300-Speller诱发ERP研究[D];天津大学;2012年
2 李涛;面向关节助力的接触式运动信息获取装置研究[D];武汉理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 曹玉珍;张波;黄玉玺;吕扬生;;数学形态学滤波器的工程设计与实验研究[J];天津大学学报;2006年02期
【相似文献】
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1 晁永国;戴芳;韩舒然;何静;;改进的非负稀疏编码图像基学习算法[J];计算机工程与科学;2010年01期
2 李洪;孙云莲;;基于EMD虚拟通道的ICA算法在信号消噪中的应用[J];北京邮电大学学报;2007年05期
3 李振兴;;基于经验模态分解的Wigner-Ville分布交叉项抑制方法[J];航空兵器;2010年06期
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6 刘琚,孙建德;基于图像独立特征分解的数字水印方法[J];电子与信息学报;2003年09期
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8 刘琚,顾明亮,何振亚,梅良模;一种新的瞬时混迭信号盲分离的自适应方法[J];电路与系统学报;1998年04期
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10 尉宇,聂玉峰;自适应最优保存遗传算法在盲信号分离中的应用[J];武汉科技大学学报(自然科学版);2003年03期
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1 汤黎明;;神经阈值图谱及相关研究[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[C];2006年
2 徐秋晶;张明明;万柏坤;;多尺度熵在与想象动作电位相关的注意力区分中的应用[A];天津市生物医学工程学会第29届学术年会暨首届生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2009年
3 祁小燕;张志雄;;甘草次酸对缺血豚鼠心室肌细胞动作电位的影响[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
4 朱秀委;张宇;夏灵;孙奇;唐闽;;心房肌细胞动作电位建模仿真[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
5 朱一博;林野;;牙种植体骨感知现象外周神经机制的电生理实验研究[A];第六届全国口腔种植学术会议论文汇编[C];2009年
6 于海业;李国臣;马成林;;植物电位信号采集系统的开发与应用(英文)[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
7 张安英;宴青;庞小锋;;外加电场对心肌动作电位的影响[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
8 唐艳红;黄从新;赵庆彦;江洪;王晞;梁锦军;胡萍;;迷走神经和肺静脉刺激对心房肌动作电位和乙酰胆碱激活钾电流的影响[A];中华医学会心电生理和起搏分会第八次全国学术年会论文集[C];2008年
9 尹少华;杨基海;梁政;陈香;李强;;一种运动单位动作电位发放检测方法[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
10 贾占峰;贾庆忠;刘伯一;王娜;张海林;;神经生长因子通过抑制M电流增强大鼠交感神经元兴奋性[A];“以岭医药杯”第八届全国青年药学工作者最新科研成果交流会论文集[C];2006年
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1 袁一雪 陈上;七天长假超出人类心理极限?[N];北京科技报;2005年
2 本报记者 慕欣;揭开睡眠猝死之谜[N];医药经济报;2009年
3 蒋明;锰对人体周围神经系统有损伤[N];健康报;2006年
4 余志平;以新靶标研发房颤治疗药物备受瞩目[N];中国医药报;2005年
5 记者 夏斐 通讯员 蒋明 楚静;锰对人体周围神经系统有损伤[N];光明日报;2006年
6 蒋明;锰过量对周围神经系统有损伤[N];中国医药报;2006年
7 刘琰;我在提醒你注意[N];科技日报;2002年
8 李延斌;中药抗心律失常的研究进展[N];中国医药报;2004年
9 记者 谢军;我科学家发现调节“生物钟”节律新机制[N];光明日报;2004年
10 清华大学生物科学与技术系教授 谢佐平;破译学习和记忆的奥秘[N];科技日报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周仲兴;复合下肢想象动作电位的特征识别新技术研究[D];天津大学;2009年
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3 焦卫东;基于独立分量分析的旋转机械故障诊断方法研究[D];浙江大学;2003年
4 许宏吉;发射分集和波束形成优化设计及其盲接收技术研究[D];山东大学;2005年
5 林秋华;基于盲源分离的图像与语音加密新方法研究[D];大连理工大学;2006年
6 李小军;独立分量分析及其在阵列信号处理中的应用[D];西安电子科技大学;2004年
7 米建勋;带参考信号的独立分量分析理论及其应用研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 段开来;动作电位编码对神经细胞分泌的调控[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2004年
9 熊禹;单细胞电生理模拟软件的开发与动作电位的建模与仿真研究[D];华中科技大学;2009年
10 静行;基于独立分量分析的结构模态分析与损伤诊断[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李君;基于独立分量分析方法的胎儿心电提取的研究[D];重庆大学;2009年
2 周成;基于独立分量分析的单通道语音降噪算法的研究[D];电子科技大学;2005年
3 何付志;独立分量分析在脑电信号分析中的应用[D];山东大学;2005年
4 张丽丹;基于监督独立分量分析的人脸识别[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 王可;盲源分离技术在多通道信号处理中的应用[D];汕头大学;2004年
6 范建中;基于ICA和小波神经网络的人脸识别研究[D];华侨大学;2005年
7 朱瑾;基于肤色和独立分量分析的人脸检测技术研究[D];华侨大学;2005年
8 周旭欣;独立分量分析算法的计算机仿真及其在多导脑电信号处理中的应用[D];四川大学;2005年
9 吕鑫;独立分量分析在MIMO OFDM系统信道盲估计中应用的研究[D];兰州大学;2006年
10 赵玲;基于独立分量分析和非负矩阵分解的人脸识别研究[D];兰州大学;2006年
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