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《厦门大学》 2003年
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脑电信号非线性分析方法的研究

游荣义  
【摘要】: 本文分别采用非线性动力学、小波变换、神经网络和混沌理论等现代分析方法对EEG信号的非线性特征进行了比较全面的分析和研究。这些分析方法都是当今非线性信号分析领域备受关注的新方法。随着信息科学和计算技术的发展,这些方法具有广阔的应用前景和潜在的优势。本文的主要贡献归纳如下:1)在小波变换的基础上,用150例EEG样本计算了表征EEG信号奇异性大小的Lipschitz指数。得出癫痫EEG的Lipschitz指数总体上比健康EEG小的结论,并分别作出健康EEG和癫痫EEG的Lipschitz指数谱。2)将基于高阶统计(HOS)的高阶奇异谱分析(HSSA)方法用于EEG信号的分析中,有效地克服了二阶奇异谱无法反映EEG信号非线性特征的缺陷。本文还利用小波多尺度信号分解和重构技术得出EEG的高阶奇异谱,实验结果表明该方法效果更好。3)在用PCA方法证实多通道EEG之间存在串扰的情况下,将ICA方法用于多通道EEG信号的盲源分离(BSS)。同时,将小波变换技术与ICA技术结合,有效地解决了现有ICA方法不能将噪声从信号中分离的问题。此外,为了提高算法的稳健性,本文提出采用双网络的方法并对ICA神经算法进行改进。4)提出相空间态密度和态方差的概念,并求出基于相对距离协方差矩阵的EEG奇异谱,求出基于相空间相对距离的EEG近似熵和信息熵。5)从相空间重构的角度解释了小波变换的物理本质,从而揭示:混沌时间序列的小波变换实质上是在重构的相空间中,混沌吸引子向小波滤波器向量所张的空间中的投影,这些结果与Packard等人提出的相空间重构方法本质上是一致的。本文还从小波空间导出延迟时间空间的向量方程。6)设计了两级Kohonen网络和小波网络的EEG信号分类的网络结构,并对算法进行详细的描述。 此外,有参考价值的工作还有:1)提出EEG信号相空间中无标度区会随嵌入维数而发生移动的观点。2)对多通道EEG信号的混叠问题和“独立源”概念作出物理解释。3)提出从延迟时间空间到小波空间的空间旋转问题,为从两个空间寻找混沌吸引子相轨道的共同点提供新的途径。4)得出未发现EEG具有低维混沌的结论。本文所有的计算均采用工具软件Matlab完成。
【学位授予单位】:厦门大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:R741

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 孔令杰;脉搏图像与心电信号多信息同步采集及其应用研究[D];兰州理工大学;2011年
2 南姣芬;基于脑电信号的驾驶疲劳检测方法研究[D];陕西师范大学;2011年
3 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
4 李亚飞;基于脑电信号的假手控制方法研究[D];杭州电子科技大学;2009年
5 邱志斌;不同程度意识障碍患者间的脑电信号对比分析研究[D];杭州电子科技大学;2012年
6 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
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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6 杨绍清,贾传荧;两种实用的相空间重构方法[J];物理学报;2002年11期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 严传魁;王如彬;;基于汉密尔顿原理的神经元模型[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 朱成华;;基于USB总线的弧焊电参数虚拟检测分析系统设计[A];制造业数字化技术——2006中国电子制造技术论坛论文集[C];2006年
3 党丽华;高志明;韩夏冰;毕慧超;;Q235钢的大气腐蚀电化学噪声小波包分析[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
4 张建华;王行愚;;自学习模糊建模方法及其在EEG时间序列预测上的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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6 ;Synthesis of Boolean Networks Via Semi-tensor Product[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
7 耿丽清;赵丽;元鹏贤;李宏伟;;基于双层稳态视觉诱发电位的脑机接口技术研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
8 蔡烽;石爱国;张永胜;周波;侯建军;;基于相空间重构技术的舰船摇荡极短期预报[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
9 崔宝珍;王泽兵;潘宏侠;;小波包分析和模糊聚类方法在滚动轴承故障诊断中应用[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
10 龙源;晏俊伟;徐全军;高振儒;娄建武;周春华;;爆破振动信号小波分析和分形机理研究[A];中国工程爆破协会四届二次常务理事会、中国力学学会工程爆破专业委员会学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗启彬;基于混沌理论的遥测信息安全技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
2 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李桃迎;交通领域中的聚类分析方法研究[D];大连海事大学;2010年
6 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
7 朱松;随机回归神经网络的动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
8 杨红;污水生化处理的智能建模与优化控制策略应用研究[D];华南理工大学;2010年
9 柴园园;普适的模糊推理系统理论及应用[D];北京交通大学;2011年
10 汪春梅;癫痫脑电信号特征提取与自动检测方法研究[D];华东理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
2 李连昌;新安煤田二_1煤层煤与瓦斯突出危险程度预测[D];河南理工大学;2010年
3 罗婷婷;飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
5 徐小任;基于BP神经网络的城镇网络地价评估模型研究[D];广西师范学院;2010年
6 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
7 吴家瑞;服装产品加工成本快速估算方法研究[D];浙江理工大学;2010年
8 王捷;数字图像边缘检测方法的若干改进与应用研究[D];浙江理工大学;2010年
9 吴国曾;实时信号小波分析中边界处理方法及应用[D];郑州大学;2010年
10 李卫鹏;正交小波变换支持向量数据描述方法在故障诊断中的应用研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王西彬,何明,张卫民;非线性切削过程的振动信号特征研究[J];兵工学报;2002年01期
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3 彭军强;吴平东;殷罡;;疲劳驾驶的脑电特性探索[J];北京理工大学学报;2007年07期
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5 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
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9 汪丹,张亚非;SVM和BP算法在气体识别中的对比研究[J];传感技术学报;2005年01期
10 张爱华;周义勇;朱亮;;图像化脉象采集装置的研制[J];传感技术学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 谭善文;严利;熊朝坤;;一种新型的谱分析方法—Hilbert谱[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年
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 程明;基于脑电信号的脑—计算机接口的研究[D];清华大学;2004年
3 牛淑冬;可视化脉诊信息获取与识别技术的应用与比较研究[D];北京中医药大学;2007年
4 狄海波;严重意识障碍患者对复杂听刺激的皮层反应—fMRI研究[D];浙江大学;2007年
5 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
6 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
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10条
1 谢家宇;连续小波变换在中医脉象信号处理中的应用[D];重庆大学;2002年
2 王天星;基于心脏储备的亚健康评估系统的初步研究[D];重庆大学;2004年
3 杨彬;汽车司机驾驶疲劳报警器的研究及设计[D];福州大学;2005年
4 姜波;多自由度智能假手控制系统的研究[D];大连理工大学;2005年
5 吴晓彬;时频分析及其在脑电信号分析中应用的研究[D];大连理工大学;2005年
6 张洲;基于ARM7的便携式心电监护仪及心电分析的研究[D];广东工业大学;2005年
7 白冬梅;脑电信号的特性分析与特征提取[D];大连理工大学;2006年
8 陈鎏;基于DSP的心电信号采集和分析系统[D];西北工业大学;2007年
9 朱红梅;便携式无线心电监护系统的设计[D];长春理工大学;2007年
10 魏文庆;基于EEG的BCI的研究与设计[D];浙江大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 孟明;罗志增;;基于眼动辅助脑电信号的手部动作分类方法[J];模式识别与人工智能;2012年06期
2 任亚莉;;基于功率谱峰值及时变线性分类算法的运动意识分类[J];中国组织工程研究与临床康复;2010年39期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 涂建成;脑电信号控制智能轮椅的研究[D];杭州电子科技大学;2011年
2 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
3 张志慧;运动想象脑电的节律分析方法研究[D];燕山大学;2012年
4 蔡新波;基于脑电信号的电动轮椅控制方法研究[D];杭州电子科技大学;2012年
5 勾慧兰;1/f波电刺激前后脑电功率谱和复杂度的分析研究[D];河北科技大学;2010年
6 龚磊;运动想象电位特征提取及识别方法研究[D];大连理工大学;2012年
7 李万兵;脉搏动态图像的特征信息提取与分析[D];兰州理工大学;2012年
8 肖美霞;基于脑电信号控制的电话拨号系统的设计与实现[D];南昌大学;2012年
9 仝浩;便携式电刺激仪与脑电反馈仪的研究[D];河北科技大学;2012年
10 董康;不同视觉刺激方式下的左右手运动想象脑电信号模式识别研究[D];杭州电子科技大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何宏彬,吴祈耀;双谱在脑电图分析中的应用[J];医疗保健器具;1998年03期
2 彭松,马杰,杨翠微,方祖祥;多导联脑电遥测与远程监护系统的研制[J];生物医学工程学杂志;2001年02期
3 陈明彪;意念诊断治疗、意念促动、意念美容美身、复视明、复听仪构想[J];医疗卫生装备;2003年S2期
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5 葛家怡;周鹏;王明时;;睡眠脑电信号样本熵的研究[A];天津市生物医学工程学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
6 贾文艳;赵香花;高小榕;高上凯;杨福生;;2003年脑机接口数据竞赛论文之五——想像左右手运动的单次脑电信号分类[A];首届全国功能神经影像学和神经信息学研讨会论文汇编[C];2003年
7 周红标;;基于小波包变换和最小二乘支持向量机的癫痫脑电信号识别[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 张伟;田心;;癫痫脑电整体及小波分量的相位同步性[A];天津市生物医学工程学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
9 薛蕴全;王秋英;王宏;;脑电信号的动态时空响应拓扑图[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年
10 王娆芬;张建华;王行愚;;基于ICA和FCM算法的操作员脑电信号眼电伪迹自动去除研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张文清 记者 王春;意念控制车速及左右转弯前行[N];科技日报;2008年
2 李红;芯片能给人第二次生命吗[N];科技日报;2004年
3 小峰;数字化技术:警察的好帮手[N];人民公安报;2010年
4 本报记者 孙刚;未来医疗:明天我们这样治病[N];解放日报;2010年
5 本报记者 赵建国;“意念”控制技术让人们心想事成[N];中国知识产权报;2008年
6 王坤;我国精神疾病治疗获突破[N];中国医药报;2001年
7 张献怀;“癫痫刀”投入临床[N];中国中医药报;2001年
8 本报特约撰稿人 陆志城;我思,故我动[N];医药经济报;2003年
9 刘成前;手术治疗精神病获突破[N];医药经济报;2002年
10 山西 张树弼;浅谈光电耦合器[N];电子报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张美云;阿尔茨海默病脑电信号多尺度时空定量特征研究[D];天津医科大学;2012年
2 赵岩斌;脑电数据的函数分析方法[D];东北师范大学;2011年
3 石立臣;基于脑电信号的警觉度估计研究[D];上海交通大学;2012年
4 欧阳高翔;癫痫脑电信号的非线性特征识别与分析[D];燕山大学;2010年
5 王娆芬;过程控制操作员生理信号分析及功能状态建模[D];华东理工大学;2012年
6 梁静坤;基于想象驾驶行为的脑电信号分析与脑机接口研究[D];河北工业大学;2012年
7 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
8 朱晓军;HHT变换及其在脑电信号处理中的应用研究[D];太原理工大学;2012年
9 崔冬;多通道脑电信号建模及同步分析[D];燕山大学;2011年
10 施锦河;运动想象脑电信号处理与P300刺激范式研究[D];浙江大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张新;脑电信号分析在认知功能中的研究[D];重庆大学;2010年
2 刘友友;基于多类运动感知脑电的异步脑—机接口的研究[D];山东大学;2010年
3 赵建林;癫痫脑电信号识别算法及其应用[D];山东大学;2010年
4 王娟;慢性痛多通道脑电信号分析[D];燕山大学;2011年
5 李窦哲;脑—机接口系统中脑电信号采集与特征识别[D];山西大学;2010年
6 张倩华;脑电信号的非广度熵分析[D];汕头大学;2004年
7 张道信;基于小波和独立分量分析的脑电信号处理[D];安徽大学;2002年
8 勾慧兰;1/f波电刺激前后脑电功率谱和复杂度的分析研究[D];河北科技大学;2010年
9 李县辉;脑电信号的小波相关与互信息分析[D];汕头大学;2003年
10 姜波;多自由度智能假手控制系统的研究[D];大连理工大学;2005年
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