【摘要】：作為一種有效的特征提取技術(shù),經(jīng)典的共同空間模式(common spatial patterns,CSP)算法被廣泛地用于基于運(yùn)動(dòng)想象多通道腦電(electroencephalography,EEG)信號(hào)的腦-機(jī)接口(brain-computer interfaces,BCI)系統(tǒng)的分類(lèi)問(wèn)題中。因傳統(tǒng)的CSP算法對(duì)兩類(lèi)EEG數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣進(jìn)行建模,容易受到信號(hào)中由于樣本容量太少而出現(xiàn)的奇異值、異常值和噪聲的影響,從而降低了算法的性能。而局部時(shí)間共同空間模式(local temporal common spatial patterns,LTCSP)算法以及局部時(shí)間相關(guān)共同空間模式(local temporal correlation common spatial patterns,LTCCSP)算法因考慮到信號(hào)的局部時(shí)間結(jié)構(gòu),能夠提取出腦電信號(hào)中一些潛在的更具有判別信息的特征,較傳統(tǒng)的CSP算法具有更好的魯棒性以及分類(lèi)能力。但這些算法的目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式都是基于L2-范數(shù)的,對(duì)于一些信號(hào)幅值遠(yuǎn)大于正常腦電信號(hào)的異常值,L2-范數(shù)的平方算子會(huì)使得這些奇異值信號(hào)進(jìn)一步被放大,影響了協(xié)方差矩陣的估計(jì),表現(xiàn)出其對(duì)于異常值的敏感性。此外,大部分CSP及其改進(jìn)算法都僅僅考慮到腦電信號(hào)的幅值信息而忽略了神經(jīng)相位同步信息,沒(méi)有考慮到信號(hào)內(nèi)在的特點(diǎn),不利于算法性能的提升。為了進(jìn)一步提升分類(lèi)的魯棒性,本文采用Lp(0p2)-范數(shù)泛化LTCCSP算法的目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式,稱(chēng)之為基于Lp-范數(shù)的局部時(shí)間相關(guān)共同空間模式(Lp-norm-based LTCCSP,LTCCSP-Lp)算法。同時(shí)針對(duì)CSP算法Lp建模中包含的絕對(duì)值運(yùn)算符和商的表達(dá)形式的最優(yōu)空間濾波向量的求解問(wèn)題,在MM(minorization-maximization)算法的構(gòu)架下設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單的迭代算法,并從理論上驗(yàn)證了迭代算法的收斂性,并通過(guò)在二維模擬數(shù)據(jù)集和三組真實(shí)BCI競(jìng)賽腦電數(shù)據(jù)集上的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性。本文還通過(guò)將神經(jīng)活動(dòng)的同步信息引入到CSP算法的建模中,提出了一種相位同步共同空間模式算法——局部時(shí)間鎖相共同空間模式(local temporal phase locking value common spatial patterns,LTPCSP)算法,并對(duì)性能表現(xiàn)良好的LTPCSP算法進(jìn)行了進(jìn)一步的Lp-范數(shù)泛化的研究,提出了基于Lp-范數(shù)的局部時(shí)間鎖相共同空間模式(Lp-norm-based LTPCSP,LTPCSP-Lp)算法從而得到更具神經(jīng)生理學(xué)可解釋性的特征提取算法。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R318;TN911.7
【圖文】：

患有精神或精神退行性疾病的病人，由于大腦通過(guò)脊髓及外圍常信息流被擾亂，使其的行為意圖受到影響，如肌萎縮側(cè)索硬化發(fā)性硬化癥等疾病都會(huì)引起患者神經(jīng)路徑的損傷，從而使其喪失，失去了自由運(yùn)動(dòng)的能力，進(jìn)而造成了患者生理上甚至心理上疾當(dāng)前有限的醫(yī)療水平，這些受損的神經(jīng)系統(tǒng)還不能得到直接有效口（brain-computer interface, BCI）作為一個(gè)為大腦提供全新非肌恢復(fù)途徑應(yīng)運(yùn)而生。目前，腦-機(jī)接口不僅在康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域得到認(rèn)知、軍事及休閑娛樂(lè)等領(lǐng)域都得到了廣泛地運(yùn)用。-機(jī)接口概述口作為大腦與計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備之間進(jìn)行信息傳遞的通訊系經(jīng)和肌肉組織，為人類(lèi)和外界進(jìn)行交流溝通提供了一種新途徑[1]。來(lái)自?xún)蓚�(gè)部分，一種是通過(guò)腦信號(hào)提取出的特征來(lái)控制外部設(shè)備種是通過(guò)用戶(hù)給系統(tǒng)的反饋并使系統(tǒng)不斷調(diào)整適應(yīng)部分。

謀塵爸

本文編號(hào)：2721470