發(fā)布時(shí)間：2020-02-14 19:51

【摘要】：針對(duì)腦機(jī)接口中腦電信號(hào)噪聲的去除,提出將分形維數(shù)、遞歸式最小均方(RLS)-獨(dú)立分量分析(ICA)相結(jié)合的方法.利用ICA對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行盲源分離,得到源信號(hào);采用分形維數(shù)自動(dòng)識(shí)別源信號(hào)中的噪聲信號(hào);利用RLS自適應(yīng)濾波器對(duì)已識(shí)別出來的噪聲信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波;通過信號(hào)重構(gòu),得到去除噪聲的腦電信號(hào).該方法有2個(gè)優(yōu)點(diǎn):一是通過對(duì)分形維數(shù)自動(dòng)識(shí)別源信號(hào)中的噪聲信號(hào)進(jìn)行濾波,克服了RLS-ICA將所有源信號(hào)進(jìn)行濾波,可能造成部分有用腦電信號(hào)被去除的缺點(diǎn);二是通過分形維數(shù)減少RLS濾波的獨(dú)立源,加快了運(yùn)行速度.為了證明該方法的有效性,分別對(duì)2008年國際BCI競賽數(shù)據(jù)和本實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.將該方法與RLS-ICA進(jìn)行比較,結(jié)果顯示,該方法的去噪效果明顯優(yōu)于RLS-ICA,單個(gè)樣本的運(yùn)行時(shí)間比RLS-ICA少0.07s.采用提出的方法不僅能夠去除一些常見的諸如眼電(EOG)、肌電(EMG)等噪聲,而且能夠去除一些未知的噪聲.
【圖文】：

號(hào)判定為噪聲：Ｓ１＝［ｓ′（１），ｓ′（２），ｓ′（３），…，ｓ′（ｋ）］，其中為了盡可能地將獨(dú)立源中的噪聲信號(hào)自動(dòng)識(shí)別到Ｓ１中，本文設(shè)定ｋ滿足下面的條件，即：ｋ＝［Ｎ／２］＋１，其中［Ｎ／２］表示不大于Ｎ／２的最大整數(shù)．其他的源信號(hào)為Ｓ２＝［ｓ′（ｋ＋１），ｓ′（ｋ＋２），…，ｓ′（Ｎ）］．３）利用ＲＬＳ自適應(yīng)濾波器對(duì)Ｓ１進(jìn)行濾波，Ｓ２保持不變．ａ）濾波原理如圖２所示．首先假設(shè)Ｓ１是由不含噪聲的源信號(hào)和噪聲ｙ（ｎ）組成，其中噪聲１和噪聲２是設(shè)定的噪聲信號(hào)，ｈ１、ｈ２是噪聲參數(shù)，ｙ（ｎ）是噪聲１和噪聲２的組合體．然后通過不斷的調(diào)整使得自適應(yīng)濾波器的參數(shù)ｈ１′、ｈ２′能夠接近真正的噪聲參數(shù)ｈ１、ｈ２，得到與噪聲ｙ（ｎ）相近的ｙ′（ｎ），再將Ｓ１中的ｙ′（ｎ）去除，得到去除噪聲的源信號(hào)．具體過程如１．１節(jié)描述．圖２濾波原理圖Ｆｉｇ．２ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＲＬＳｆｉｌｔｅｒｉｎｇｂ）將濾波以后的去除噪聲的源信號(hào)與Ｓ２組合成一個(gè)新的源信號(hào)Ｙ′．４）實(shí)現(xiàn)ＥＥＧ信號(hào)重構(gòu)．利用Ｘ＝Ｗ×Ｙ′，其中Ｗ為分離矩陣，得到去除噪聲的腦電信號(hào)．１．４分形維數(shù)結(jié)合ＲＬＳ－ＩＣＡ與ＲＬＳ－ＩＣＡ的原理比較ＲＬＳ－ＩＣＡ中的ＲＬＳ必須要對(duì)所有的獨(dú)立源即Ｓ進(jìn)行濾波，，而分形維數(shù)結(jié)合ＲＬＳ－ＩＣＡ則只需要對(duì)部分獨(dú)立源即Ｓ１進(jìn)行濾波，這是兩者的

濾波以后的去除噪聲的源信號(hào)與Ｓ２組合成一個(gè)新的源信號(hào)Ｙ′．４）實(shí)現(xiàn)ＥＥＧ信號(hào)重構(gòu)．利用Ｘ＝Ｗ×Ｙ′，其中Ｗ為分離矩陣，得到去除噪聲的腦電信號(hào)．１．４分形維數(shù)結(jié)合ＲＬＳ－ＩＣＡ與ＲＬＳ－ＩＣＡ的原理比較ＲＬＳ－ＩＣＡ中的ＲＬＳ必須要對(duì)所有的獨(dú)立源即Ｓ進(jìn)行濾波，而分形維數(shù)結(jié)合ＲＬＳ－ＩＣＡ則只需要對(duì)部分獨(dú)立源即Ｓ１進(jìn)行濾波，這是兩者的本質(zhì)區(qū)別．為了更好地說明這２種算法的區(qū)別，引入單參考自適應(yīng)噪聲抵消原理［１０］．如圖３所示為單參考自適應(yīng)噪聲抵消原理圖．圖３單參考自適應(yīng)噪聲抵消原理圖Ｆｉｇ．３Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｓｉｎｇｌｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｄａｐｔｉｖｅｎｏｉｓｅｃａｎｃｅｌｉｎｇ原始輸入信號(hào)ｄ中含有希望提取的信號(hào)Ｐ和噪聲ｎ０，參考輸入信號(hào)Ｘ為噪聲ｎ１，它與噪聲ｎ０相關(guān)而與信號(hào)Ｐ不相關(guān)．ｎ１經(jīng)過自適應(yīng)濾波產(chǎn)生輸出ｙ．系統(tǒng)輸出為ε＝Ｐ＋ｎ０－ｙ．（１）１２３６浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）第４８卷

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2579600