脑电信号识别方法的研究

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脑电信号处理技术的研究方法及应用

脑电信号处理技术的研究方法及应用

脑电信号处理技术的研究方法及应用随着科技的不断发展,脑电信号处理技术逐渐被广泛应用于医学、神经心理学、计算机科学等领域,有了很多有意思的成果。

本文将从研究方法和应用方面阐述脑电信号处理技术的一些进展。

一、脑电信号处理技术的研究方法1.信号获取:脑电信号是一种微弱的生物信号,需要特殊的设备来获取。

一般采用EEG(脑电图)仪器对脑电信号进行检测。

2.信号处理:脑电信号处理是对脑电信号进行分析、处理和解释的过程。

脑电信号具有微弱、低频、高噪声等特点,需要进行滤波、放大和噪声消除等处理才能得到可靠的数据。

3.特征提取:特征提取一般通过对脑电信号的各种特征参数进行提取和分析,以达到分别不同状态(觉醒、睡眠、认知负荷等)的目的。

如提取幅度、频率、时域信息等。

4.数据分析:数据分析是对特征提取的结果进行处理,分析和解释的过程。

如能量分析、频谱分析、相干分析、时频分析等。

二、脑电信号处理技术的应用1.医学领域:脑电信号处理技术在医学领域有着广泛的应用,如:癫痫研究、睡眠障碍诊断、脑功能检测、神经纤维束切割、疼痛处理、脑卒中后恢复训练等等。

2.认知心理学:脑电信号处理技术对于认知心理学和神经认知科学的研究具有重要意义。

如:对注意力、记忆、决策、思维等方面的研究。

同时,脑电信号处理技术还被广泛应用于脑-机界面领域。

3.人工智能:随着人工智能的发展,脑电信号处理技术在智能系统设计中也有着广泛应用。

如:通过脑机接口实现人机交互、自主控制等功能。

总之,脑电信号处理技术是一种先进的技术手段,它的研究方法和应用前景都非常广泛,它将为人类提供更多惊人的成果和服务。

《基于脑电信号样本熵的情感识别》范文

《基于脑电信号样本熵的情感识别》范文

《基于脑电信号样本熵的情感识别》篇一一、引言情感识别是人工智能领域的一个重要研究课题,尤其在人机交互、心理健康评估、医学诊断等领域有着广泛的应用前景。

近年来,随着神经科学技术的发展,基于脑电信号(EEG)的情感识别方法越来越受到关注。

脑电信号是反映大脑活动的关键指标,能够有效地捕捉到人们在特定情绪状态下的脑电信号变化。

样本熵作为一种复杂的生物信号特征提取工具,其在情感识别领域的应用,已成为一个新的研究方向。

二、脑电信号与情感识别脑电信号是一种非线性的、复杂的生物信号,其中包含了丰富的关于人的情绪、认知等神经活动的信息。

基于脑电信号的情感识别主要通过对大脑皮层不同区域的信号进行采集和分析,从而实现对情感的识别和分类。

然而,由于脑电信号的复杂性和非线性,如何有效地提取和解析其中的情感信息成为了该领域的一大挑战。

三、样本熵的概念与特性样本熵(Sample Entropy)是一种基于时间序列的复杂度度量方法,它被广泛应用于生物信号的复杂度分析中。

样本熵通过计算时间序列的序列复杂性来评估其复杂性程度,其优点在于对噪声和微小变化的敏感性较低,可以有效地反映时间序列的内在特征。

在情感识别中,样本熵可以用于提取脑电信号的复杂度特征,从而实现对情感的准确识别。

四、基于样本熵的脑电信号情感识别方法基于样本熵的脑电信号情感识别方法主要包括以下几个步骤:首先,通过脑电波帽等设备采集不同情感状态下的脑电信号;其次,对采集到的脑电信号进行预处理,包括滤波、去噪等操作;然后,利用样本熵算法对预处理后的脑电信号进行复杂度特征提取;最后,通过机器学习算法对提取出的特征进行分类和识别。

在具体的实施过程中,我们需要选择合适的脑电信号采集设备和数据处理方法,以获取高质量的脑电信号数据。

在特征提取阶段,我们可以通过调整样本熵算法的参数来优化特征提取的效果。

在分类和识别阶段,我们可以选择适合的机器学习算法和模型来进行训练和测试。

五、实验结果与分析我们通过实验验证了基于样本熵的脑电信号情感识别的有效性。

《基于脑电信号样本熵的情感识别》

《基于脑电信号样本熵的情感识别》

《基于脑电信号样本熵的情感识别》一、引言情感识别是人工智能领域的一个重要研究课题,尤其在人机交互、心理治疗、临床医学等方面有着广泛的应用前景。

传统的情感识别方法大多基于语音、文本或面部表情等外部信息,然而这些方法往往无法准确捕捉到个体内心深处的情感变化。

近年来,随着脑电信号分析技术的发展,基于脑电信号的情感识别逐渐成为研究热点。

本文提出一种基于脑电信号样本熵的情感识别方法,旨在通过分析脑电信号的复杂性,实现对个体情感的准确识别。

二、脑电信号与样本熵脑电信号是指通过脑电图仪记录下来的脑部电活动信号,它反映了大脑在活动过程中的电生理变化。

样本熵是一种用于衡量信号复杂性的方法,其基本思想是通过计算信号中不同模式出现的概率来评估信号的复杂性。

在情感识别领域,样本熵可以用于分析脑电信号中与情感相关的复杂性变化。

三、基于样本熵的脑电信号情感识别方法本文提出的基于样本熵的脑电信号情感识别方法主要包括以下步骤:1. 数据采集:通过脑电图仪采集个体在不同情感状态下的脑电信号数据。

2. 数据预处理:对采集到的脑电信号进行预处理,包括去噪、滤波等操作,以提高信号质量。

3. 特征提取:从预处理后的脑电信号中提取出与情感相关的特征,如不同频段的能量、波形参数等。

4. 计算样本熵:利用样本熵算法计算提取出的特征序列的样本熵值。

5. 情感识别:将计算得到的样本熵值与预先设定的阈值进行比较,判断个体当前的情感状态。

四、实验与分析为了验证本文提出的基于样本熵的脑电信号情感识别方法的有效性,我们进行了实验分析。

实验数据来自多个受试者在不同情感状态下的脑电信号数据。

通过对比分析不同情感状态下脑电信号的样本熵值,我们发现不同情感状态下脑电信号的样本熵存在显著差异。

这表明样本熵可以作为一种有效的特征用于情感识别。

在实验中,我们还采用了机器学习算法对提取出的特征进行分类识别。

通过对比不同算法的性能,我们发现基于支持向量机(SVM)的分类器在情感识别任务中取得了较好的效果。

eeg脑电研究法

eeg脑电研究法

eeg脑电研究法
EEG(脑电图)脑电研究法是一种用于测量和分析大脑电活动的非侵入性技术。

它通过放置在头皮上的电极来记录脑电信号,并提供关于大脑功能的信息。

EEG 脑电研究法的主要应用包括以下方面:
1. 临床诊断:EEG 常用于诊断癫痫、睡眠障碍、脑炎、脑肿瘤等神经系统疾病。

它可以检测异常的脑电活动模式,帮助医生进行准确的诊断。

2. 认知神经科学:EEG 可以用于研究认知过程,如注意力、记忆、感知和决策等。

通过分析脑电信号的特征,研究人员可以了解大脑在不同认知任务中的活动模式。

3. 神经反馈训练:EEG 脑电研究法也可应用于神经反馈训练,即通过实时反馈脑电信号,帮助个体学会调节大脑活动。

这在治疗注意力缺陷多动障碍、焦虑、抑郁等方面具有潜在的应用。

4. 脑机接口:EEG 可以用作脑机接口的一种输入方式,使人们能够通过思维控制外部设备或与计算机进行交互。

在进行 EEG 脑电研究时,通常需要使用专门的脑电图仪来记录脑电信号。

研究人员可以分析信号的频率、振幅、相位等特征,以了解大脑的活动状态。

总的来说,EEG 脑电研究法是一种重要的神经科学研究工具,提供了对大脑功能的无创洞察,对于临床诊断、认知研究和神经康复等领域具有重要意义。

脑电信号的分析方法

脑电信号的分析方法

脑电信号的分析方法
脑电信号的分析方法包括以下几种:
1. 时域分析:主要是对脑电波形进行时间上的统计分析,例如平均幅值、峰值、振幅等。

2. 频域分析:对脑电信号进行频谱分析,可以得到不同频段的能量分布,常用的方法有傅里叶变换、小波变换等。

3. 相干性分析:用于分析不同脑区之间的相互作用,可以通过计算相干性或相关性来观察脑区之间的功能连接。

4. 事件相关电位(Event-Related Potentials, ERP)分析:通过将脑电信号与特定事件(例如视觉刺激或听觉刺激)时间上对齐,可以研究与该事件相关的脑电波形,从而推断脑功能。

5. 独立成分分析(Independent Component Analysis, ICA):通过对脑电信号进行独立成分分解,可以将信号分解为多个独立成分,从而分离出不同源的脑电活动。

6. 时空分析(Spatio-T emporal Analysis):结合时域和空域信息,对脑电信号进行综合分析,可以获得不同脑区在时间和空间上的动态变化。

以上是常见的脑电信号分析方法,根据具体的研究目的和问题,可以选择相应的方法进行分析。

脑电图波形解读与神经信号识别算法

脑电图波形解读与神经信号识别算法

脑电图波形解读与神经信号识别算法脑电图波形(Electroencephalogram waveform,简称EEG)是一种用于记录大脑电活动的生理信号。

通过分析EEG波形,人们可以获得关于大脑功能和疾病诊断等方面的重要信息。

神经信号识别算法则是一种通过对EEG波形进行处理和分析,以识别出特定的神经信号的方法。

首先,让我们了解一下脑电图波形的特点。

脑电图是通过将电极放置在头皮上记录大脑电活动的电信号图形。

它通常呈现为一系列的波峰和波谷,表现出不同的频率和振幅。

根据波形的频率,可以将其划分为不同的频段,包括δ波(0.5-4 Hz)、θ波(4-8 Hz)、α波(8-13 Hz)、β波(13-30 Hz)和γ波(30-100 Hz)等。

这些不同频段的波形对应着不同的脑功能状态和认知活动。

因此,通过对脑电图波形的解读,我们可以了解大脑的工作状态以及大脑在不同任务下的响应。

而为了更好地利用脑电图波形,研究者们还开发了各种神经信号识别算法。

其中,最常见的算法包括线性判别分析(Linear Discriminant Analysis,LDA)、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、深度学习(Deep Learning)等。

这些算法通过对脑电图波形进行特征提取和模式识别,能够将波形与特定的神经信号相对应。

线性判别分析是一种常用的分类算法,它基于对样本数据进行线性投影,将不同类别的样本实现最大化的类间距离和最小化的类内距离。

在脑电图波形解读中,LDA可以通过学习不同神经信号的特征分布,将新的脑电图波形分类为不同的信号类型。

这种算法在识别某些简单的、明确的神经信号(例如注意、视觉反应等)方面取得了良好的效果。

支持向量机是一种通过将数据映射到高维特征空间,并选取一个超平面将不同类别的样本分隔的方法。

在脑电图波形的分类问题中,SVM可以根据不同的频率成分和时域特征,将波形映射到高维特征空间,并完成分类任务。

人体脑电信号的特征提取与分类研究

人体脑电信号的特征提取与分类研究

人体脑电信号的特征提取与分类研究随着科技的发展,人们逐渐认识到人类的大脑是一个神奇的器官,它掌管着我们的思考、记忆和行为。

而人体脑电信号则是我们探索大脑的一个重要窗口。

人体脑电信号是指记录在人类头皮表面的电生理信号,这些信号可以反映大脑神经元活动的情况。

因此,研究人体脑电信号的特征提取与分类,对于理解大脑的功能和疾病的诊断有着重要的意义。

一、脑电信号的特征提取脑电信号是一种非常噪声和复杂的信号,因此需要对其进行特征提取,以便进行后续的分析和分类。

1. 时间域特征时间域特征是指在时间轴上对脑电信号进行解析所得到的特征。

常见的时间域特征有均值、方差、标准差等,这些特征通常用于描述脑电信号的幅度变化。

2. 频域特征频域特征是指将脑电信号转换到频域进行解析所得到的特征。

常见的频域特征有功率谱密度、频带能量比、相位同步度等,这些特征能够描述脑电信号在不同频率下的能量分布情况。

3. 时频域特征时频域特征是指结合时间域和频域的特征所得到的综合特征。

通过时频分析技术,可以获得脑电信号在不同时间和频率下的振幅、相位和能量等信息。

二、脑电信号的分类研究在脑电信号的分类研究中,主要是将脑电信号分为两种情况:正常和异常状态。

正常脑电信号是指在安静、放松状态下,人体大脑产生的脑电信号;异常脑电信号则是指在某些特殊情况下,如癫痫、认知障碍等疾病情况下,脑电信号表现出来的不正常状态。

1. 人体脑电信号的分类方法人体脑电信号的分类方法主要包括精度、时间频域的分析以及机器学习等。

其中,机器学习是近年来应用最广泛的一种分类方法。

2. 机器学习在脑电信号分类中的应用机器学习在脑电信号分类中被广泛应用。

通过训练模型,可以将脑电信号归为不同的类别,从而较精确地诊断患者的疾病情况。

常见的机器学习模型有支持向量机、随机森林等,这些模型能够分析大量的脑电信号数据,从中提取特征,并对脑电信号进行分类预测。

三、脑电信号应用的前景人体脑电信号的研究不仅可以帮助医学界更好地诊断疾病,还可以为其他领域的发展提供一定的帮助。

脑电信号处理中的特征提取方法研究

脑电信号处理中的特征提取方法研究

脑电信号处理中的特征提取方法研究脑电信号处理是神经科学领域中的一项重要研究,它通过记录和分析头皮表面的脑电波形信号,为研究大脑功能和疾病提供了重要的数据来源。

然而,脑电信号存在信噪比低、干扰多等问题,因此对信号进行预处理和特征提取非常关键。

特征提取是脑电信号处理的一个重要环节,它通过对信号进行抽象和简化,提取其中的关键特征,为后续数据分析和应用提供基础。

当前,脑电信号处理中常用的特征提取方法包括时域特征提取、频域特征提取和时频域特征提取。

时域特征提取是指对信号的幅度、波形等进行分析,常用的特征包括平均值、方差、均方根、峰值等。

这些特征能够反映信号的基本特性,并广泛应用于脑电信号分类、事件相关电位分析等方面。

频域特征提取是指对信号的频谱分布进行分析,常用的特征包括功率谱密度、频谱峰值等。

这些特征能够反映信号在不同频率段内的能量分布情况,有利于分析不同频段对信号意义的影响。

频域特征提取应用广泛,如用于脑电信号振荡分析、脑电图的特征提取等。

时频域特征提取是指对信号的时域和频域进行联合分析,提取其中的时域和频域特征,常用的方法包括小波变换、时频分析等。

时频域特征提取能够反映信号在不同时间和频率上的变化规律,更加丰富的特征信息使其在诸如脑电信号复杂事件分类、睡眠分期识别等方面得到广泛应用。

除了上述传统的特征提取方法,近年来还涌现出了很多新方法,如深度学习、模式识别等,这些方法不仅能够提取更加复杂的特征,也能够应用于更加复杂的任务。

例如,深度学习通过构建深度神经网络,能够有效地提取脑电信号中的非线性特征,应用于自然语言、视觉识别等领域,已经在脑电信号处理中得到广泛应用。

为了更好地挖掘脑电信号中的特征,特征提取方法也在不断发展变化。

例如,近年来多学科的交叉探究,为特征提取提供了更加多样化的思路。

仿生学、图形学、机器视觉等方向的研究,可以为特征提取提供启示,从而创造出更加优秀的特征。

同时,随着智能化的发展,人工智能方法也将会在脑电信号特征提取方面产生更深入的影响。

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2017年11月论述;317

脑电信号识别方法的研究

魏晓熙(南开大学软件学院,00350)【摘要】人类对大脑的探索已进入了数字化时代,随着脑信号检测技术的日益成熟以及人工智能算法的研究进展,脑信号的解读研究也展现 出越来越多的成果。本文首先介绍当下大脑信号获取的医学方法,而后简述脑电信号的特征提取以及分类识别方法,接着列举脑电识别的前沿 研究,最后对脑电信号识别的数据应用领域进行展望。【关键词】脑电信号分类;机器学习;深度学习;脑机接口;脑控【中图分类号】TP391.4 【文献标识码】A 【文章编号】1006-4222(2017)21-0317-03

1引言当今世界,随着利用EEG、MRI等神经成像技术提取大 脑中信号的技术愈加成熟,更多的诸如OpenViBE、BCILAB的 脑机接口分析软件的出现,以往难以进行的人脑中信号提取 与分析在当下变得可能。同时,随着机器学习与深度学习算法 对信号分类领域技术的推进,大脑中信号的识别也变得更加 准确。因此,近年来关于大脑信号的研究也越来越多,全球脑 机接口研究机构数量已经发展到10年前的10倍以上,而且

持有脑机接口技术的企业已达数十家||]。本文综述当下前沿的 大脑信号提取、特征选择及分类领域的研究,做出总结分析并 给出该领域的前沿应用方向以供研究者参考。

2神经成像方法概述以及脑电信号的胜出人的行为引发大脑的激励活动,这些活动会引发大脑中 血流以及电信号的变化,从这些变化中提取信号的过程叫做 神经成像。目前神经成像方法从是否侵入人体的角度可划分 为侵入式、非侵入式以及半侵入式。从原理上可划分为电生理 学和血液代谢学方法。本文主要介绍皮质电描记、脑电描记、 脑磁图技术和单光子发射计算机断层成像术等几种医学领域 常用的神经成像方法,并叙述脑电描记法提取脑电信号用于 大脑信号识别相对于其他方法的优势。皮质电描记法(ECoG)是一种侵入式大脑信号检测方法, 基于电信号原理将电极片直接植入颅内检测,提取信号清晰 且具有良好的信噪比,但几乎不可用于非手术环境。脑电描记 法(EEG)是一种非侵入式神经成像方法,将电极片置放于头 皮特定位置,无需手术,具有高时间分辨率、易用、价格便宜以 及安全等特性,是目前脑电信号识别最常用的信号提取方法。 脑磁图技术(MEG)是对脑内神经电流发出的极其微弱的生物 磁场信号的直接测量,可以与EEG互补,具有良好的时间和 空间分辨率,但是需要SQUID等特殊装置。单光子发射计算 机断层成像术(SPECT)是一种基于血液代谢学的方法,被测 需要摄入含有半衰期适当的放射性同位素药物,当药物达到

性别、年龄、职业等消费者的基本信息更加准确地定位适合消 费者的商品,实现精准营销。还可以根据这些信息,提前向消 费者推荐他们可能喜欢的商品,从消费者选择商品的被动营 销模式转化为向消费者主动推荐商品的主动营销模式。利用 对数据的描述和刻画,使消费者用更短的时间、消耗更少的精 力就可以准确的定位商品。本文中先通过用户画像实现数据 库的构建,再借助用户画像建立模型,然后是消费者的细分, 进行应用后,还可以根据消费者的反馈继续更新、迭代、优化 数据库和模型。通过不断的迭代和优化,可以得到更加完善和健全的用 户画像。并且利用用花画像从更多角度、更全面地满足消费者目标位置时由于衰变释放酌光子,被仪器所检测到,从而收集 到光信号。此外,其他人脑信号提取的方法还包括正电子发射 型计算机断层显像(PET)、功能性磁共振成像(MRI)、功能性 近红外光谱技术(刑IR)[1~21等。在诸多的大脑信号提取方法中,脑电描记法目前在脑机 接口领域的研究中最为常用。脑电信号(EEG)提取不用像 ECoG等方法需要进行侵入式手术,而直接使用电极片紧贴于 头皮特定位置即可,也不用像MEG、SPECT等方法需要非常 昂贵的医疗器械或特殊药品,同时也可以采集到信噪比可用、 时间分辨率良好的信号。因此,EEG是当下大脑中信号识别最 热门的研究方向。3脑电信号的类别及数据集脑电信号(EEG)在脑机接口研究中有着重要地位,除上 述特点外,其优点还包括实验中该信号产生容易、不用进行侵 入式的刺激、采集脑电信号的时间比较短等。脑电信号整体可 划分为激励信号、自发信号以及混合信号,以下详细介绍各类 研究中常用的EEG信号和现有开源的EEG数据集。常见的各种EEG信号包括:①稳态诱发电位(SSEP)是一 种当被试被施加周期性刺激时产生的EEG激励信号,如周期 性光源闪烁、声音、震动等。稳态视觉诱发电位(SSVEP)是其 中一种常用的视觉周期性刺激诱发的电位信号;②P300是当 被试受到一个突然或者不常见的外部激励时延迟300ms后产 生的一种EEG信号,刺激源在被试感知时出现的概率越低, 则刺激产生的信号强度就越大;③慢皮层电位(SCP)可以反映 出皮层的电位变化的状况,被试通过一定时间的训练,可对 SCP的正反向进行控制|3|曰④ERD是指人在进行某一意识活动 时,大脑皮层对应的处于激活状态的区域产生的脑电信号中 琢波和茁波(见表1)的低频部分将出现幅值衰减;⑤ERS则是 指大脑皮层的部分区域在没有受到刺激的情况下,该区域的 脑电信号中琢波和茁波出现幅值增加的情况。上述信号模式 可以组合成为混合信号,往往用于提高相应时间、BCI性能、的需求,使得电商与消费者都共同获利,实现良性循环和发展。 参考文献[1] 佚名.2016中国电商消费行为报告:电商交易超20万亿[J].中国眼 镜科技杂志,2017(3):46.[2] 刘海,卢慧,阮金花,等.基于“用户画像”挖掘的精准营销细分模 型研究[J].丝绸,2015,52( 12): 37~42.[3] 胡媛,毛宁.基于用户画像的数字图书馆知识社区用户模型构建 [J].图书馆理论与实践,2017(4):82~85.

收稿日期:2017-8-1318论述2017年11月分类准确度等目的表1脑电波的频率划分名称频率范围

啄波(0.1~3)Hz兹波(4~7)Hz琢波(8~15)Hz滋波(7.5~12.5)HzSMR波(12.5~15.5)Hz茁波(16~31)Hz酌波(32~100)Hz

表2 EEG信号开源数据集序号数据集描述开放链接

114个左右手运动表象数据集hLLp://openvihe.inria.fr/daLaseLs-downloads/

2有运动障碍被试的EEG信号hLLp://www.cs.colosLaLe.edu/eeg/main/daLa/ —2011-12 BCI at CSU-------

3maLlab格式EEG信号hLLp://www.cs.colosLaLe.edu/eeg/main/daLa/ —1989 Keirn and Aunon------

4嗜酒者EEG信号data.html

5BCI竞赛域数据集hLLp://www.hhci.de/compeLiLion/ii/#daLaseLs6BCI竞赛芋数据集hLLp://www.hhci.de/compeLiLion/iii/#daLaseLs7BCI竞赛郁数据集hLLp://www.hhci.de/compeLiLion/iv/#daLaseLs

8ERP、EPR、fMRI、癫痫病患者 EEG 信号http : //ww w .brainsignals.de

9EEG/ERP开源数据集〜arno/famldata/publicly一available_EEG一data.html

10超过28,000条临床EEG记录https ://www.nedcdaLa.org/drupal/node/1211IEEG组织数据库https : //w ww .ieeg.org

被试脑电信号还可以通过操作性条件反射或运动表象方 法加以控制。操作性条件反射需要被试经过长期的训练,达到 可以主动激发滋波等脑电波,甚至控制波幅的程度。运动表象 不需要被试进行长期训练,而需要数据采集与根据被试脑电 数据建立分类的过程,由于运动表象只需要被试想象某个运 动过程大脑就可以自主产生该信号,操作简单,被广泛应用于 BCI研究之中。目前,研究机构已开放了多种EEG数据集来用 于科学研究,本文例举了 11个开源数据集,详细介绍见表2。 同时,研究人员还尝试使用迁移学习方法扩展现有EEG数据 集。例如研究人员将图片数据集通过迁移学习映射到人的视 觉反应信号上从而与从被试大脑采集的视觉皮层信号进行适 应性结合形成新的数据集用于识别I29。

4特征选择和分类方法EGG数据采集后,需要进行预处理和特征提取,以供分类 学习使用。鉴于特征提取对后续人脑信号的分类结果准确率的 重要影响,本文将常用特征提取方法作以总结。目前,脑机交互 应用中常用的特征提取方法包括:时域幅值、功率谱分析法、小 波变换法、自适应自回归参数、独立分量分析、时频特征、共同 空间模式、半监督特征提取|M|、MIBIF、MINBPW、MIFS1171等。进一步讲,EEG是从头皮提取的人脑活动电信号,其随时 间、人脑活动等因素而变化。如何从EEG中提取出有良好适 应性(不随时间等因素剧烈变化)的信号特征是目前研究的热 点方向。适应性的机器学习是目前从EEG提取特征的有效方 法之一。近年来,也要有越来越多研究者开始研究深度学习在 EEG的特征选择中的应用,深度学习逐渐成为一种热门的 EEG特征选择方法。脑电信号特征选择之后需要进行分类识别以区别大脑中 信号的含义,例如左右手运动表象信号的区分。区分之后的信 号可用于外部设备的脑控操作,实现脑控装置的效果。目前已 被广泛应用于BCI分类研究中的分类算法主要包括:线性判 别分析、决策树、K近邻算法、支持向量机、贝叶斯分类器、隐马尔科夫模型、Bagging、AdaBoost、Boosting组合分类器、基于 贝叶斯的NBPW、基于线性判别的FLD、CART算法、RNFS算 法以及DENFIS算法1171等。此外,随着近几年深度学习的发展, 大量的卷积神经网络(CNN )、深度信念网络(DBN )、循环网络 (RNN)算法也被用于脑电信号分类。5脑电信号识别最新进展本节简要介绍EEG特征提取结合传统统计机器学习以 及深度学习解决脑电信号识别问题的一些近期研究,包括运 动表象方法获取的信号分类和概率事件产生的P300信号分 类两部分。5.1运动表象方法驱动的获取信号分类Mohammadpoui'MetalJ13使用了自适应回归系数、离散小 波变换、共同空间模式以及功率谱密度等方法进行对BCI竞 赛域、芋中运动表象信号数据集的特征选择,然后使用决策 树、K邻近、Bagging、Boosting以及AdaBoost等组合算法进行 分类。经过实验,CSP+KNN+AdaBoosting取得了最好的实验结 果,达到了 73.42%的准确率。AngKKetal.114使用了滤波器组 共同空间模式特征选择和收缩正则LDA分类器|15]。文章还提 出了 一种适应性优化模型,将病人的运动表象信号标定阶段 数据与反馈阶段数据进行整合调整,这套模型可以在一定程 度上提高训练效率以及识别准确率,文中指出适应性调整可 以通过监督学习或者非监督学习1161两种方法进行。根据文中 的实验结果,利用160组慢性中风病人样本,使用适应性算法 得到准确率为75.9%。此外,LuNetal.1181提出了 一种基于频率 的深度信念网络FDBN,利用softmax回归将限制玻尔兹曼机 进行拼接,在BCI竞赛郁的2b数据集的实验结果准确率达到 84%。DuanLetal.119提出了一种基于多层的极限学习机的脑 电信号识别方法,在BCI竞赛域的数据集上最终分类正确率 达到94.2%,模型结果明显优于线性分类器(2004|22],88.7% )、 贝叶斯(2005|23],90.44% )、神经网络(2005|24],91.47%)和 k-NN (2010|25|,92.15%)的结果。S Ammar etal.128提出 了一种基于极 限学习机的对癫痫病的分类诊断,使用极限学习机对该数据 进行分类,从而诊断被试是否存在癫痫症状。5.2概率事件产生的P300信号分类DeedwaniyraSetalJ311利用P300信号进行拼写工作,使用 集成的SVM以及随机森林算法进行分类处理,在BCI竞赛III 的42字符P300数据集上,实验准确率达到90%以上。DDe Venutoetal.™主要讨论了 P300信号驱动的机械控制,该论文 的分类方法以一定的准确率下降为代价提升了分类响应的速 度,研究使用无线EEG头盔,将脑电数据传输到终端上进行 分类识别计算,而后使用TCP/IP协议与原型车系统进行连接 控制,选取了五个信号特征并使用t-RIDE方法对P300信号 进行分类,得出准确率为80.5%(±4.1%),处理时间为1.02s。6应用方向脑电信号目前最常用的领域是医学领域,例如上文提到 的使用脑电信号诊断癫痫症和帮助某些有运动机能障碍病人 以脑控机械的方式恢复运动机能|5]。脑电信号可用于情绪识 别,例如Bhai'fdwajAetal.|2D|通过脑电信号识别32个被试者的 7类情绪。脑电信号也可以用于检测网上学习者的精神是否 集中,从而调整网课策略|26]。其还可以用在人的身份识别|21]、单 词拼写|61、驾驶控制|7|、3维空间移动|81、轮椅控制|91、游戏控制I1lw11、 音乐播放、各类运动|12]、采购预测与推荐1271等领域。7结论目前将脑电识别技术应用于市场还有诸多难度。脑电信 号采集手段需要更加便捷,脑电信号的特征获取、分类识别等

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