基于盲源分离的脑信号伪迹去除方法研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyxneu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
脑电信号(EEG,Electroencephalography)具有易于采集、获取成本低、时间分辨率高等优点,是一种可以测量不同大脑状态的非侵入性脑成像手段。然而,脑电信号记录的脑电活动经常会受到伪迹信号的污染。所以自动移除EEG伪迹的算法对于临床诊断和脑-机接口应用具有非常重要的意义。本文主要研究内容如下:(1)眼电信号(EOG,Electrooculogram)是脑机接口(BCI,Brain-computer interface)应用中常见的主要伪迹之一。分析脑电信号时,如果可以在自动去除EOG伪迹的同时保留更多神经数据,将有利于进一步对脑信号进行特征提取和分类工作。为了在自动去除EOG伪迹的同时保留原始EEG中更多有用的信息,本文提出了一种新的基于盲源分离的伪迹去除方法CCA-CEEMDAN(典范相关分析,基于自适应噪声的完备经验模态分解)。CCA-CEEMDAN的主要步骤如下:首先,利用CCA将多通道原始EEG信号分离成若干不相关的分量。然后,可以根据峰度阈值自动识别EOG分量。接下来,通过CEEMDAN将识别出的EOG分量分解成几个本征模态分量(IMF)。通过计算频谱能量熵的最大值识别出含眼电伪迹的IMF分量,并进行带通滤波去除伪迹。最后,对干净的脑电信号进行重构。本文的创新之处在于,识别出的EOG分量不是直接去除的,而是用于提取有用的EEG数据,这样可以保留更有效的信息。该方法既能自动去除EOG伪迹,又能最大限度地保证EEG数据的完整性。(2)近年来,研究人员将独立分量分析(ICA)和离散小波变换相结合作为去除脑电伪迹的一种标准化技术。然而,在执行小波-ICA算法时,可能需要视觉检查或设置阈值来识别EEG信号中的伪迹成分。为了解决这个问题,本文提出了一种有监督学习的伪迹去除方法,利用预先训练好的具有联合学习特性的支持向量机(F-SVM)来识别由小波-ICA分离的伪迹分量。该方法提供了一个健壮和可扩展的系统,可以完全自动地识别和去除EEG信号中的伪迹,而不需要手动设置阈值。使用被眨眼伪迹污染的测试数据,验证了本文提出的方法比现有的阈值方法在识别伪迹成分上表现得更好。此外,小波-ICA与F-SVM相结合,在很大程度上保留了感兴趣的脑电信号,同时成功地去除了眨眼伪迹。本文提出了一种将F-SVM和小波ICA相结合的方法来识别并去除脑电信号中的眨眼伪迹。该组合方法还可扩展以适应多通道EEG中存在的多种类型的伪迹。未来可以探索与其他类型的伪迹分量相对应的其他描述性特征。
其他文献
随着互联网技术的发展,金融领域开始走向互联网化[1]。金融是一个和资金往来有着密切联系的行业,因此在金融互联网化的过程中,面临着诸多资金安全问题。同时,随着用户量的激增,系统的数量越来越多、复杂程度越来越高,系统之间的调用关系也逐渐复杂,一个环节的调用失败就可能引起一连串的雪崩问题[2]。因此,系统的稳定性建设问题亟待处理。基于上述现状,基于混沌工程理论来构建演练系统逐渐成为一种主流的解决方案[3
近些年,我国港口行业发展迅速,港口群成为港口发展的趋势。我国已经形成五大港口群,在长期发展下港口群出现了港口吞吐能力过剩、港口岸线设施资源浪费以及同质化竞争严重等问题,交通部以及政府部门也在尝试推进港口的资源整合,推动区域内港口间的相互合作。本文主要研究港口群的竞合问题,并以珠三角港口群为例进行具体分析。本研究的目的是:以网络作为基本视角,通过对港口群竞合网络的构建与分析研究,探寻核心港口在该港口
组玉佩又称全佩、大佩,是由多件不同种类的玉佩饰在礼制规范下,按一定规律穿系而成的大型玉佩饰,其多样的款式,复杂的结构,明显的尊卑关系,都象征着各贵族阶层的身份和地位。西周是我国礼制最鼎盛的时期之一,符合礼乐文化制度且器型较大、形制复杂的组玉佩在此历史环境下应时而生。战国组玉佩是在西周组玉佩的基础上发展起来的,并将组玉佩礼制观念与人的行为联系起来,成为我国古代装饰玉中最为独特的一个类别。随着近现代生
近年来随着高铁建设的不断推进,我国高铁发展已进入网络化阶段,旅客的出行需求得到了进一步满足,出行选择也不断丰富。然而由于客流需求的复杂性与波动性,现阶段固定的票额分配与票价制定策略难以满足日益增长的出行需求,客票需求与供给的不匹配成为了阻碍高铁运营能力提升的关键因素。本文从旅客选择行为入手,在同OD多列车出行选择中,通过构建仿真流程引导旅客进行二次选择,研究各OD上票额与票价的组合优化方法,建立多
随着我国铁路快速发展,运营里程不断提高,高速铁路的运营安全问题愈发受到重视。而由于铁路沿线基础防护措施不健全,导致异物入侵事件常有发生,严重威胁国家财产及人民生命安全。因此,实现准确、及时地铁路异物入侵检测十分必要。现有的异物入侵检测方法在抗干扰能力或检测精度等方面存在缺陷,故本文提出了一种基于深度学习理论的铁路异物入侵检测方法,旨在及时预报安全隐患,提高列车运营的安全水平。铁路场景中入侵异物多为
铁路是我国重要的交通设施,是我国经济发展的大动脉。轮对作为机车关键走行部件,其故障严重威胁着铁路和城市轨道交通的运行安全,因此,研发实时、高精度、适应性强的轮对智能监测设备是非常重要的。由于轮对光条图像的采集是在室外动态进行,受到环境干扰等影响,图像中会出现光斑和局部断裂,因此,需要构建图像修复模型去除光斑修复断裂,还原图像中的光条纹理。目前,深度学习在如人脸、室外场景等RGB开放数据集上的图像修
光子晶体(Photonic Crystals)是近年来发展起来的一种可在物理结构层面上高度有序设计的新型超材料。光子晶体可以控制光流,提高光与介质间的相互作用,使得其在诸多领域均有广大的应用前景。其中在传感领域,将具有响应的传感介质置于光子晶体中,赋予其可调谐的光子带隙,可以制得针对各种外界信号源(温度、压力、气体等)的光子晶体传感器。从制作层面而言,基于薄膜光学的一维光子晶体由于其制作简单、工艺
铁路周界异物入侵检测系统是增强铁路安全管理必不可少的监控手段之一。由于我国铁路里程长、铁路网面积大,加之其与人类、动物活动区域重合,导致其面临人类、动物造成的周界入侵威胁。目前,使用基于视频监控的周界入侵行为检测是较为理想的解决方案。但由于高速铁路网络过于庞大,使用人工视频监控的方式不仅效率低下,成本也过于高昂,且室外铁路视频监控将不可避免的受到极端天气的影响,导致视频图像质量下降,这对于检测任务
运动想象作为脑机接口的重要应用之一,是运动康复训练的重要支撑,在军事、交通、娱乐等领域也有着广泛的应用前景,所以对运动想象的准确分类具有重要意义。不同运动想象的脑电信号在时域、频域和空间域上存在显著差异,然而当前运动想象分类研究大多只考虑了某一维度或者某两维度的信息,无法全面捕获脑电信号的内在特征;而且脑电信号所携带的信息并非同等重要,现有方法无法自适应地捕获所有维度中最有价值的信息;此外,基于深
铁路系统在我国综合交通运输体系发挥重要骨干作用,铁路系统的运营安全保障至关重要。对过去的事故案例开展事故数据学习和分析工作,获取准确的事故致因作用机理和关键致因,可以防止类似事故的再次发生。本文针对铁路事故数据特点,基于文本挖掘技术对事故致因进行定性定量分析,设计事故致因提取及关联规则挖掘方法,确定事故发生的传播机理和关键致因。论文主要工作如下:(1)针对铁路事故报告文本特点,设计了基于词加权的L