【摘要】：近年來(lái),我國(guó)人口老齡化問(wèn)題日趨嚴(yán)峻,伴隨著老齡人口的增加,腦中風(fēng)等一些會(huì)使人體喪失部分身體控制機(jī)能疾病的發(fā)病率也逐步上升。疾病在給肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙患者帶來(lái)極大不便和精神壓力的同時(shí),也給家庭和社會(huì)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。如何幫助患者進(jìn)行有效康復(fù)治療,重新獲得一定的獨(dú)立生活能力,是當(dāng)今社會(huì)急需解決的問(wèn)題,也是康復(fù)工程、人工智能等交叉學(xué)科研究的熱點(diǎn)。腦電是腦神經(jīng)細(xì)胞電生理活動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào),含有豐富的大腦活動(dòng)信息。通過(guò)快速有效的對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行分析和評(píng)估,我們可以將大腦信號(hào)解讀為相應(yīng)的命令,搭建出一套不依賴(lài)外圍神經(jīng)和肌肉組織參與的腦機(jī)接口系統(tǒng),從而完成與外部世界的交流和對(duì)輔助設(shè)備的控制,對(duì)病人的康復(fù)治療具有重大意義。圍繞對(duì)腦機(jī)接口不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求,本文選取兩類(lèi)典型的腦電信號(hào),分別研究了腦機(jī)接口在online和offline情境下的信號(hào)處理方法,并取得以下成果:1)針對(duì)腦機(jī)接口中存在的信號(hào)容易受到干擾、操作復(fù)雜的問(wèn)題,本文首先利用經(jīng)濟(jì)便攜式腦電采集設(shè)備Emotiv EPOC+搭載了一套基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)刺激的腦機(jī)交互系統(tǒng)。該腦機(jī)接口系統(tǒng)首次將功率譜密度分析、典型相關(guān)性分析等方法按照不同權(quán)重相結(jié)合,使得目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確率高達(dá)98.6%,具有很高的抗噪能力和可拓展性。2)另外針對(duì)腦機(jī)接口在處理多分類(lèi)任務(wù)時(shí)需要完成大量特征工程以及準(zhǔn)確率偏低的特點(diǎn),引入深度學(xué)習(xí)方法自主的提取運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)的特征,通過(guò)對(duì)小樣本數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng),在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上搭建了一套高效率、高精度的分類(lèi)器,實(shí)驗(yàn)表明該分類(lèi)方法具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性能和泛化能力。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(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】：

圖 2-1 大腦功能分區(qū)發(fā)現(xiàn)，大腦的每一個(gè)部分分別承擔(dān)不同的功能[8]，例如處理視于大腦的枕骨，而控制肢體運(yùn)動(dòng)是由頂端的皮質(zhì)來(lái)完成。所以本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，才能在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出合理的電極分布，電特征信號(hào)。根據(jù)大腦的解剖圖可以看出，大腦是由兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的凹凸皮質(zhì)構(gòu)成了腦回，大腦的每一部分分別完成身體對(duì)側(cè)肢個(gè)部分之間也會(huì)進(jìn)行相互的通信，承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù)的是被稱(chēng)為胼由神經(jīng)元和非神經(jīng)元兩種細(xì)胞組成，研究表明人腦總共包含有量大致相同的非神經(jīng)元細(xì)胞[9]。如圖 2-2 所示，一個(gè)典型的神和許多樹(shù)突加軸突組成，細(xì)胞與細(xì)胞之間連接的地方稱(chēng)為突觸觸位置釋放化學(xué)物質(zhì)來(lái)傳遞興奮信號(hào)。

圖 2-2 神經(jīng)元細(xì)胞及突觸結(jié)構(gòu)上的傳遞是依靠膜電位的變化來(lái)完成，當(dāng)神經(jīng)元保持靜息電位，而外界的刺激會(huì)使得神經(jīng)細(xì)胞膜差并向兩端傳遞。僅僅由一個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞興奮產(chǎn)研究表明至少大約 108 個(gè)神經(jīng)元同時(shí)產(chǎn)生同步電電極探測(cè)到這種信息[10]。腦電圖（electroenceph和時(shí)間的相關(guān)關(guān)系，因此多數(shù)腦電采集設(shè)備一般由參考電位紀(jì)錄下電位差。廣義上來(lái)講，紀(jì)錄下來(lái)信息密切相關(guān)[11]，含有豐富的大腦思維信息，所研究對(duì)象，此外，由外界特定的事件刺激引起的Event-Related Potential, ERP）[12]，但是由于時(shí)間太過(guò)微弱，所以并不能直接從腦電圖紀(jì)錄中讀取計(jì)首次觀(guān)察到大腦皮層的電信號(hào)，再到研究者將

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2722753