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《山西大学》 2016年
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基于情绪认知的视听诱发脑电信号处理与分析

张琪  
【摘要】:借鉴人类大脑认知和信息处理方式,可以大幅度提高机器对情感信息的理解能力与处理效率,人机情感交互越来越受到研究者的关注,因此对情绪认知的研究成为了一个热点。大脑在接收外界来自视觉、听觉情绪信息后,通过不同脑区之间的相互协同作用来完成情绪理解和认知任务。目前,对于情绪认知的大脑同步性活动机理尚不完全清楚,深入到脑电特征信息挖掘与协同分析的研究也不充分,从而制约了计算机对情绪的有效识别和正确理解。为探究视听觉感知愉快、愤怒、悲伤、惊讶、厌恶、恐惧六种情绪时,不同脑区之间的脑电特征和协同效应,设计了基于情绪认知的视听诱发实验范式,通过实验采集脑电信号并提取脑电特征,分别从同步性、耦合性、相干性三个方面研究视听情绪认知过程中的脑电协同性,并对视听觉通道的大脑情绪认知进行了分析。具体完成工作如下:(1)通过六种基本情绪的视听刺激,利用E-prime软件,设计了视听情绪认知实验范式。利用脑电仪在Scan4.5采集软件平台上对脑电信号进行同步采集。(2)对采集的脑电信号进行去除眼电伪迹和基线漂移,并基于Matlab软件去除自发脑电的影响,获得情绪认知的视听诱发脑电信号,并通过t检验进行不同导联脑电数据的显著性差异分析。(3)利用小波变换进行脑电特征提取,Hilbert变换获得脑电特征信号的瞬时相位,采用相位同步指数分析脑电活动的同步性。通过分析与大脑情绪认知密切相关的脑电信号α节律的相位同步指数,阐明情绪认知的视听诱发脑电同步性活动。(4)对诱发的脑电信号分别采用双谱以及双相干谱方法,提取诱发脑电特征,进行情绪认知的视听诱发脑电非线性相位耦合性分析。结果表明情绪认知活动不仅与脑电θ-γ节律相位耦合有关,还与丫节律耦合性相关,并且积极情绪认知时,脑电β节律相位耦合程度增加。(5)使用小波相干方法,对与大脑认知活动相关的γ节律脑电信号的相干性进行分析。通过分析不同脑区之间的相干系数,阐明大脑不同情绪认知时脑功能区域之间的相互作用以及连通关系。本文的研究方法和成果,可以应用于情感计算和识别,人机交互和情感机器人,从而推动神经信息处理发展,为脑认知科学、人工智能研究奠定基础,具有科学和应用双重价值
【学位授予单位】:山西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:R318;TN911.7

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