【摘要】：腦電圖(Electroencephalography,EEG)作為一種從人的頭皮采集而來(lái)的電生理信號(hào),已經(jīng)日益成為腦科學(xué)相關(guān)研究中必不可少的實(shí)驗(yàn)和分析手段。然而,腦電信號(hào)在采集過(guò)程中經(jīng)常受到各種偽跡的干擾,常見(jiàn)的偽跡種類(lèi)有肌電偽跡、眼電偽跡和心電偽跡。這些偽跡使得腦電信號(hào)的分析變得困難,嚴(yán)重妨礙了腦電信號(hào)的實(shí)際應(yīng)用。對(duì)于傳統(tǒng)的多通道腦電信號(hào),研究學(xué)者已經(jīng)提出了多種偽跡去除的方法。最近,隨著可穿戴式腦電采集系統(tǒng)的發(fā)展,很多情況下只采集一個(gè)通道的腦電信號(hào)。對(duì)于單通道的腦電信號(hào),學(xué)者們也已經(jīng)提出了若干方法來(lái)去除偽跡。然而這些方法大多都只針對(duì)腦電信號(hào)被單種偽跡干擾的情況,而實(shí)際情況中腦電信號(hào)很可能被多種偽跡同時(shí)干擾,使得之前提出的偽跡去除方法并不適用。此外,目前并沒(méi)有一種偽跡去除方法被公認(rèn)是最優(yōu)的,且能夠適用于所有腦電信號(hào)被干擾的情況。各種偽跡去除方法的優(yōu)劣很大程度上取決于腦電信號(hào)的種類(lèi)、偽跡種類(lèi)以及污染程度。然而,當(dāng)前常用的腦電信號(hào)處理工具箱中的偽跡去除方法都較為單一,難以滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。在本文中,我們結(jié)合奇異譜分析和二階盲辨識(shí)(singular spectrum analysis and second-order blind identification,SSA-SOBI)實(shí)現(xiàn)從單通道腦電信號(hào)中同時(shí)去除多種偽跡的目的。SSA-SOBI首先使用SSA將單通道腦電信號(hào)分解為多通道的信號(hào)分量矩陣,隨后使用SOBI將多通道信號(hào)分量矩陣分解為源信號(hào),并去除偽跡源。最后進(jìn)行數(shù)據(jù)重建得到去除偽跡后的單通道腦電信號(hào)。我們使用半模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證了該方法的偽跡去除效果。此外,為了幫助用戶(hù)能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的界面操作即可實(shí)現(xiàn)多種偽跡去除方法,并直觀(guān)比較不同方法的偽跡去除效果,我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)腦電信號(hào)中偽跡去除工具箱。該工具箱包含了許多目前被證明有效的、最先進(jìn)的偽跡去除方法,且根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景,分別設(shè)計(jì)了單通道、少數(shù)通道和多通道的偽跡去除模式。工具箱也提供了信號(hào)展示和偽跡去除效果評(píng)價(jià)等功能,用戶(hù)可以直觀(guān)觀(guān)察偽跡去除效果。針對(duì)單通道腦電信號(hào)中多種偽跡同時(shí)去除的SSA-SOBI方法的提出,以及偽跡去除工具箱的開(kāi)發(fā)會(huì)使腦電信號(hào)的應(yīng)用具有更廣闊的前景。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：R741.044;TN911.7
【圖文】：

圖 1.1 10/20 國(guó)際腦電位記錄系統(tǒng)Fig 1.1 10/20 International Brain Potential Recording System生物醫(yī)學(xué)信號(hào)測(cè)量和處理技術(shù)開(kāi)始越來(lái)越多地應(yīng)用在移醫(yī)療保健方面，使用較少的儀器和較低的計(jì)算復(fù)雜度開(kāi)減少?gòu)?fù)雜度，許多移動(dòng)便攜式系統(tǒng)僅僅采集一個(gè)通道的的單通道腦電采集儀器會(huì)是一個(gè)重要的發(fā)展方向。應(yīng)用包含著豐富的信息，對(duì)于臨床診斷和生理學(xué)都有著重要意用主要包括以下領(lǐng)域：輔助診斷和監(jiān)測(cè)信號(hào)的定量研究已經(jīng)應(yīng)用于許多疾病的輔助診斷，如研究腦電信號(hào)變化等。能研究

圖 3.1 三種偽跡信號(hào)圖Fig 3.1 Three kinds of artifacts提到的，本文模擬了所有單通道腦電信號(hào)被三種偽跡源干單通道干凈腦電信號(hào)，EMGx ，EOGx 和ECGx 分別代表 EMG 跡，則被偽跡干擾的單通道腦電信號(hào) x 通過(guò)公式EEG x x 腦電信號(hào)被單種偽跡干擾，如 EMG 偽跡，則artifacts EMx x 兩種偽跡同時(shí)干擾，如EMG偽跡和EOG偽跡，則artifacts x 信號(hào)被三種偽跡同時(shí)干擾，由于頭皮上檢測(cè)到的 ECG 活OG 有 更 小 的 幅 度 ， 為 了 模 擬 真 實(shí) 情 況0.5EOG ECG x + x。參數(shù) 控制腦電信號(hào)被偽跡干擾的程度，控制信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）：( )=( )EEGartifactsRMS xSNRRMS x

【參考文獻(xiàn)】

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1 薛春芳;侯威;趙俊虎;王式功;;集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解在區(qū)域降水變化多尺度分析及氣候變化響應(yīng)研究中的應(yīng)用[J];物理學(xué)報(bào);2013年10期

2 徐克紅;程鵬飛;文漢江;;太陽(yáng)黑子數(shù)時(shí)間序列的奇異譜分析和小波分析[J];測(cè)繪科學(xué);2007年06期

3 徐棟君;和衛(wèi)星;張華;;新型多通道腦電信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];醫(yī)療衛(wèi)生裝備;2006年06期

4 李婷,邱天爽,牛杰;獨(dú)立分量分析在腦電信號(hào)處理中的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;2005年03期

5 杜志勇,王鮮芳;盲源分離技術(shù)用于腦電信號(hào)處理的探索[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2004年02期

6 郭曉靜,吳小培,張道信,孔敏,馮煥清;基于獨(dú)立分量分析的腦電消噪與特征提取[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2003年02期

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1 張姍姍;基于盲源分離的眼電偽跡去除技術(shù)研究[D];鄭州大學(xué);2014年

2 諶君黎;腦電信號(hào)識(shí)別及其在腦機(jī)接口中的應(yīng)用研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2011年

3 張顏顏;基于μC/os-Ⅱ的嵌入式腦電分析系統(tǒng)[D];山東大學(xué);2008年

4 趙翔;智能輪椅的BCI人—機(jī)接口技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2007年

5 許濤;腦電信號(hào)的處理及其在假肢中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2716020