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《中南大学》 2009年
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脑电信号的复杂性分析

张志琴  
【摘要】:复杂性分析在生物信号的分析研究中有着极其重要的意义。 本文研究了睡眠脑电信号(EEG)的复杂性。首先对脑电信号进行预处理;然后利用小波熵,功率谱及双谱,相关维数分析脑电信号的复杂性;总结脑电信号复杂性的规律。本文的研究分五个部分: 第一部分,利用小波包变换去除脑电信号中的低频干扰成分,并去除脑电信号中的奇异值,实现脑电信号的预处理。实验结果表明:这种预处理有效地去除了脑电信号的噪声干扰和奇异值。预处理前,受干扰的脑电信号中挑选两组子序列,复杂度分别为0.2232±0.0730,0.4721±0.0705,由于干扰的存在,同一脑电序列不同段上的复杂度差异很大。预处理后两组脑电子序列复杂度分别为0.6286±0.0240,0.5911±0.0583。如果不对脑电信号进行预处理,将得到一些不可靠的结果,因此,脑电信号的预处理是必要的。这种预处理有效地去除了脑电信号中的干扰,同时较好地保留了脑电信号中的有用信息。 第二到第四部分:利用小波包变换提取出五种脑电节律所在频率段的脑电信号,利用小波熵,功率谱及双谱,相关维数分析此脑电信号;找出随着睡眠状态的变化,脑电信号复杂性的规律。研究结果表明:清醒期大脑的复杂性较大,而且波动最大,随着睡眠的加深,复杂性降低且变异减小,到了快速眼动期,复杂性有所增大。四种复杂性测度从不同角度表现了脑电信号复杂性的演变规律。小波熵计算简单,性能稳定,可较好的表征不同睡眠期;相关维数的相对大小能有效区分各种睡眠期。 第五部分,对第二到第四部分的内容进行总结。随着睡眠状态的变化,小波熵和相关维数表现了相似的复杂性规律,经相关系数检验,二者具有正相关性。 以上的工作我们仅进行了初步的尝试,对于复杂性分析在生物信号研究的其他方面,我们希望能够继续深入研究。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:R318.0

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 井晓茹;基于符号转移熵和平均能量耗散的睡眠分期分析[D];南京邮电大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈力,吴祈耀;双谱分析在脑电信号处理中的应用[J];北京理工大学学报;1992年03期
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10 蔡觉平,李赞,宋文涛;一种混沌伪随机序列复杂度分析法[J];物理学报;2003年08期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 李颖洁,朱贻盛,王继红;脑电波分析在精神病诊断中的应用[J];北京生物医学工程;2000年04期
3 张红煊,朱贻盛;异常心电节律VT/VF与非线性动力学定性定量分析现状[J];北京生物医学工程;2001年03期
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5 马颖颖;张泾周;吴疆;;脑电信号处理方法[J];北京生物医学工程;2007年01期
6 郭旭;张宏;冯泽国;米卫东;;全麻状态下呼气末二氧化碳对脑电非线性参数的影响[J];北京医学;2010年08期
7 王嘉麟;姜思源;郭蓉娟;王玉来;邢佳;;失眠虚实两证不同任务下脑电图关联维数差异分析[J];北京中医药;2010年09期
8 陈天华;韩力群;唐海滔;郑若金;;心音信号分析方法及应用性研究[J];北京工商大学学报(自然科学版);2009年02期
9 王喜风;王可人;焦传海;田上成;;基于改进型不变分布阈值量化方法的直扩码设计及优选[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2012年02期
10 冯宪高;万江飞;郭晓疆;刘清坤;李维平;;基于盲源分离的超声信号去噪的仿真研究[J];传感器与微系统;2006年07期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
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2 高忠科;金宁德;;基于复杂网络社团结构的倾斜油水两相流流型辨识[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
3 张森;肖先赐;;基于连分式的混沌时间序列全局预测新方法[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
4 江朝晖;宁艳;安滨;冯焕清;;模拟驾驶期间的多导脑电分析[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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢忠玉;电力短期负荷时间序列混沌特性分析及预测研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 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
3 卜云;混沌时间序列自适应预测算法研究[D];电子科技大学;2010年
4 魏恒东;混沌直扩信号检测与混沌同步研究[D];电子科技大学;2010年
5 邹香清;货币危机传染与控制研究[D];上海大学;2011年
6 吴敏;基于稀疏表示模型的EEG信号棘波自动检测技术与应用系统研究[D];南京理工大学;2010年
7 陈小军;基于熵测度理论的高效频谱利用关键技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
8 高忠科;两相流复杂网络非线性动力学特性研究[D];天津大学;2010年
9 王金林;基于混沌时间序列和SVM的入侵检测系统研究[D];天津大学;2010年
10 李喆;基于非线性相互依赖性的金融危机传染机制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
2 王春华;基于盲源分离的肺音信号提取研究[D];山东科技大学;2010年
3 付秀燕;浅睡眠阶段的特征提取与分类识别研究[D];华东理工大学;2011年
4 杨琨;疑似脑死亡病人脑电的近似熵研究[D];华东理工大学;2011年
5 田杰;基于Cortex的实时心电处理及检测技术[D];山东师范大学;2011年
6 王旺旺;基于可视化技术的设备状态异常检测研究[D];北京交通大学;2011年
7 马中武;基于心音信号分析的心脏病辅助诊断方法研究[D];兰州理工大学;2011年
8 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
9 牛兴旺;基于粗神经网络的混沌交通流预测研究[D];广东工业大学;2011年
10 李伟研;睡眠脑电信号处理及其在睡眠分期中的应用研究[D];广东工业大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴锋,俞梦孙,张宏金,金璋瑞;心率变化特征与睡眠分期耦合关系研究[J];北京生物医学工程;2003年03期
2 解幸幸;李舒;张春利;李建康;;Lempel-Ziv复杂度在非线性检测中的应用研究[J];复杂系统与复杂性科学;2005年03期
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4 李勇;脑电信号现代分析方法的发展[J];国外医学(生物医学工程分册);1996年04期
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8 朱俊玲,林宏,宿长军,沈强,蒋大宗;小波能量评价EEG的不同成分对癫痫发作预报的价值[J];生物物理学报;2003年01期
9 张雨;符号化时间序列分析[J];湘潭矿业学院学报;2004年01期
10 周传志;;大学生睡眠障碍者焦虑抑郁症状调查分析[J];职业时空;2008年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 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
2 杨仁桓;脑电信号的数据采集与分析研究[D];广西师范大学;2007年
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4 梁晓花;基于脑电心电数据融合的睡眠分期[D];江苏大学;2008年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 高小榕,陈奎孚,杨福生,孙晓英;基于时频分解法抑制Wigoner分布交叉项的研究及其在心音分析中应用[J];北京生物医学工程;1997年03期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈芳,詹望,陈元亨,郁尚俭;脑电信号游程长度的统计分析方法[J];四川大学学报(自然科学版);1998年04期
2 王建坤;李男男;孙瑶;耿卫东;;一种脑电信号模拟预处理电路的设计[J];南开大学学报(自然科学版);2010年02期
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4 高广恒;王敏;杨艳;张利群;郑晖;;基于PSoC脑电信号采集系统[J];山东科学;2010年04期
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10 刘燕;穆振东;;运动想象机制研究[J];科技广场;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 王裕清;粱平;郭付清;张登攀;;脑电信号诊断专家系统的研究[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
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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 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
9 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
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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2 李红;芯片能给人第二次生命吗[N];科技日报;2004年
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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
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9 刘成前;手术治疗精神病获突破[N];医药经济报;2002年
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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
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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
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7 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
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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
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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
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