【摘要】：腦機(jī)接口是人機(jī)交互領(lǐng)域一個(gè)重要分支,而基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口更是在醫(yī)療、軍事、民用等方面都有重要的研究價(jià)值,該模式下的腦機(jī)接口主要針對(duì)多種運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)下的腦電信號(hào)進(jìn)行分類,以達(dá)到對(duì)人腦中想象的肢體運(yùn)動(dòng)意圖進(jìn)行識(shí)別的目的。傳統(tǒng)的研究方向主要集中在對(duì)單個(gè)物理域特征進(jìn)行深挖研究,或是對(duì)多個(gè)物理域特征進(jìn)行簡單組合來強(qiáng)化識(shí)別特征,未能有效地將腦電信號(hào)作為整體進(jìn)行分析,因此這些方法對(duì)于運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)的識(shí)別能力有限,整個(gè)模型的泛化能力亦有限。針對(duì)上述分類模型識(shí)別率不高、泛化能力不佳的問題,本文將從對(duì)簡單二分類腦電信號(hào)建模出發(fā),通過完成對(duì)二分類模型的建模,進(jìn)而將目標(biāo)提高到解決多分類腦電信號(hào)的分類問題。針對(duì)二分類運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào),本文提出了一種基于改進(jìn)的多層感知器模型對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻空間三物理域的特征融合與分類。通過對(duì)公共數(shù)據(jù)集中的二分類腦電信號(hào)進(jìn)行特征提取,并根據(jù)傳統(tǒng)單特征分類方法得出的結(jié)果,選擇使用改進(jìn)的多層感知器結(jié)構(gòu),它能將數(shù)據(jù)按照物理域進(jìn)行抽象處理從而再融合。該方法對(duì)于二分類公共數(shù)據(jù)集識(shí)別率能夠達(dá)到89.13%。在二分類模型的基礎(chǔ)上,針對(duì)多人多分類運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)識(shí)別問題,文章提出了一種基于張量的連續(xù)小波時(shí)頻特征圖提取融合方法,通過使用在處理圖像方面識(shí)別率良好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建出一套新的多分類腦電信號(hào)模型。通過對(duì)多分類運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理分析,本文提出的分類模型較使用同數(shù)據(jù)庫的分類模型的識(shí)別率提高10.15%,達(dá)到85.51%的四分類識(shí)別率。但由于公共數(shù)據(jù)庫的樣本數(shù)量少,文章因此通過自建數(shù)據(jù)庫來驗(yàn)證所建立的多人多任務(wù)模型的有效性,通過對(duì)實(shí)驗(yàn)流程的設(shè)計(jì)、預(yù)演以及實(shí)際操作,文章搭建了一個(gè)總時(shí)長為763分鐘的多人多分類腦電數(shù)據(jù)庫。使用上述多分類腦電信號(hào)識(shí)別模型對(duì)自建數(shù)據(jù)庫進(jìn)行處理以及分析,表明該模型對(duì)于不同受試者、不同運(yùn)動(dòng)想象模式的識(shí)別泛化能力好,驗(yàn)證了自建數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)的有效性,同時(shí)驗(yàn)證了基于張量的時(shí)頻特征圖集合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)于多分類運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)的分類效果以及泛化能力好。綜上所述,文章通過對(duì)公共數(shù)據(jù)庫運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)進(jìn)行分析,得到識(shí)別率高、泛化能力良好的多人多分類運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)識(shí)別模型,并通過自建數(shù)據(jù)庫驗(yàn)證該模型的有效性。
【圖文】：

神經(jīng)元主要由兩個(gè)部分組成：細(xì)胞體以及突起，而突起包括軸突與樹突兩類。圖2-1 神經(jīng)元細(xì)胞經(jīng)典結(jié)構(gòu)[34]其中軸突是一根很長的纖維，它由髓磷脂鞘包裹，以便電信號(hào)的高速傳輸，軸突末端將與其他神經(jīng)元的樹突連接，它的作用是將電信號(hào)傳入到其他神經(jīng)元細(xì)胞的樹突中從而達(dá)到神經(jīng)元間的通信。相反，樹突較軸突來說，，長

[36]2579。圖2-3 多電極陣列示意圖[36]2579非侵入式腦電信號(hào)采集跟侵入式腦電信號(hào)采集相反，其旨在通過外部設(shè)備不對(duì)人體進(jìn)行損傷的前提下進(jìn)行大腦活動(dòng)的信號(hào)采集。因此這種方案較受試者來說更加簡便、安全，故在世界上被更多的研究人員以及受試者所接受。但其缺點(diǎn)是信噪比小，容易受其他生理信號(hào)例如眼電、肌肉電甚至是心電的
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R318;TN911.7;TP183

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本文編號(hào)：2591200