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《国防科学技术大学》 2007年
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脑—机接口系统中的特征提取与分类算法研究

葛瑜  
【摘要】: 脑—机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术是近年来国际上的研究热点之一。它可以为人们与外界之间提供一种新型通讯方式。BCI系统可以直接采集大脑的神经生物学信号,并将其分析转换为输出命令,而不依赖正常的外周神经中枢(CNS)和肌肉组织输出通道。 信号处理环节是实现BCI系统、提高系统性能的关键,也是国防科技大学基础研究项目“基于多模态测量融合技术的一体化人机系统研究”中的重要内容之一。本文以提高BCI系统信号处理算法的分类精度为主要研究目标,通过整理和阅读大量文献,对目前国际上BCI研究的现状进行了调研和总结,特别对脑电(Electroencephalogram,EEGI)信号的特点以及各类信号处理方法进行了仔细的比较与分析。结合国际脑—机接口数据处理竞赛提供的数据,尝试运用了多种不同信号处理方法,探讨了不同方法对脑电信号分类精度的影响。通过上述研究工作,对我们2004年参赛时所提出与采用的信号处理算法进行了改进,将支持向量机(Support Vector Machines,SVM)的思路引入到分类器设计中,取得了更为理想的分类效果。采用本文方法处理第三届BCI竞赛数据对P300电位的识别正确率提高了3%,处理第二届BCI竞赛数据对运动想象的识别率达到了与第一名相当的水平;除了分类精度外,引入SVM对于克服“维数灾难”和“过拟合”,比起线性分类器也具有一定的优势。本文还比较了脑皮层电图(Electrocorticogram,ECoG)不同于EEG数据的特点,及其对相应的信号处理算法的不同要求。ECoG较EEG具有空间分辨率大、信噪比高、频带宽的优势,因此我们对相应的特征提取方法进行了简化,去除了计算复杂度较高的小波分析的处理环节而仅仅采用公共空间模式(CSP)方法进行特征提取,提高了系统的数据传输率;同时对分类器设计也进行了改变,以鲁棒性较好的SVM代替原来的线性分类器,最终对BCI竞赛数据的分类精度提高了6%,超过了该组最好成绩。论文对上述各种信号处理方法、过程和结果做了详细的介绍和比较分析,最后对BCI的发展前景和下一步工作目标进行了展望。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
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【参考文献】
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1 高上凯;;无创高通讯速率的实时脑-机接口系统[J];中国基础科学;2007年03期
2 李勇,张圣训,华蕴博;小波分析理论在脑电分析中的应用[J];中国生物医学工程学报;1998年04期
【共引文献】
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6 张琳琳;陈明皓;;小波理论在医学影像诊断中的应用[J];林区教学;2009年06期
7 葛瑜;;脑-机接口技术的研究概述[J];许昌学院学报;2008年05期
8 高诺;鲁守银;张运楚;姚庆梅;;脑机接口技术的研究现状及发展趋势[J];机器人技术与应用;2008年04期
9 李文胜;王薇薇;吴逊;;子波分析在脑电分析中的应用[J];中华神经科杂志;2006年09期
10 王志宇;王宏;李一娜;王旭;;小波相关分析在脑-计算机接口系统中的研究[J];仪器仪表学报;2006年04期
【同被引文献】
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【二级引证文献】
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