本文關(guān)鍵詞：基于心腦電的大腦警覺(jué)度檢測(cè)技術(shù)研究

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【摘要】：警覺(jué)度是人在一段時(shí)間里保持持續(xù)注意力的能力。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的人由原先設(shè)備操作者轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備工作的監(jiān)督者：在較長(zhǎng)時(shí)間（超過(guò)兩個(gè)小時(shí)）內(nèi)監(jiān)督設(shè)備的一些特定信號(hào)的發(fā)生并做相應(yīng)的反應(yīng)。警覺(jué)度的降低會(huì)使監(jiān)督者錯(cuò)過(guò)這些信號(hào)，進(jìn)而可能導(dǎo)致無(wú)法挽回的后果。例如在太空作業(yè)中，低壓、缺氧、充滿(mǎn)各種有害射線的宇宙環(huán)境時(shí)刻威脅著宇航員的安全和健康；航天器空間大小的限制，使得每個(gè)宇航員都承擔(dān)著高負(fù)荷的工作任務(wù)；高度自動(dòng)化的航天器任何一個(gè)微小的問(wèn)題都可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果，需要宇航員保持一定水平的警覺(jué)度。因此，建立航天員的警覺(jué)度檢測(cè)系統(tǒng)，探求警覺(jué)度隨時(shí)間的變化規(guī)律，進(jìn)而研究提高警覺(jué)度的技術(shù)或是合理安排宇航員的工作時(shí)間，具有非常深遠(yuǎn)的實(shí)用價(jià)值。 在這種背景下，本文設(shè)計(jì)了以三位數(shù)加減法作為腦力負(fù)荷誘導(dǎo)警覺(jué)度變化、PVT實(shí)驗(yàn)結(jié)合心腦電設(shè)備測(cè)量該變化過(guò)程的實(shí)驗(yàn)。本文采用了PVT實(shí)驗(yàn)的平均反應(yīng)時(shí)間和錯(cuò)誤指標(biāo)，同時(shí)參考主觀評(píng)價(jià)方法——KSS量表和DSSQ量表，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行警覺(jué)度標(biāo)注，將警覺(jué)度變化過(guò)程劃分為三個(gè)階段。然后從腦電和心率變異性的時(shí)域、頻域和非線性三個(gè)方面提取能夠表征警覺(jué)度變化的指標(biāo)，并且對(duì)腦電的19導(dǎo)導(dǎo)聯(lián)提取出的信號(hào)進(jìn)行了導(dǎo)聯(lián)優(yōu)化以及特征降維。在此基礎(chǔ)上利用支持向量機(jī)進(jìn)行模式分類(lèi)，對(duì)比了單獨(dú)用腦電、單獨(dú)用心率變異性和心腦電相結(jié)合的方法分類(lèi)效果的差異。 本文得到的結(jié)論主要有：長(zhǎng)時(shí)間腦力負(fù)荷導(dǎo)致警覺(jué)度水平的下降：相對(duì)于實(shí)驗(yàn)初始階段，即警覺(jué)度平靜時(shí)期，警覺(jué)度下降一期的PVT實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)時(shí)間增加了5%到12%，，警覺(jué)度下降二期的反應(yīng)時(shí)間增加了15%到25%；心率變異性指標(biāo)的變化表征，心率變異性整體是在下降當(dāng)中，其中交感神經(jīng)的活性在波動(dòng)中逐漸增強(qiáng)；腦電指標(biāo)的變化表明大腦皮層興奮程度在逐漸降低，被試的清醒程度在下降。Fisher判別法將腦電的19導(dǎo)聯(lián)優(yōu)化到了5導(dǎo)聯(lián)，PCA在此基礎(chǔ)上將特征數(shù)降到了5個(gè)。在支持向量機(jī)分類(lèi)結(jié)果中，單純用心率變異性分類(lèi)的準(zhǔn)確率為78.18%，低于單純用腦電分類(lèi)的準(zhǔn)確率81.01%，而用腦電和心率變異性共同分類(lèi)的準(zhǔn)確率為88.28%，證明了多參數(shù)分類(lèi)的效果更好。
【關(guān)鍵詞】：警覺(jué)度 心率變異性 腦電 導(dǎo)聯(lián)優(yōu)化 特征降維 支持向量機(jī)
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：R338
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 警覺(jué)度的研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 警覺(jué)度的影響因素11-13
• 1.2.2 警覺(jué)度的檢測(cè)方法13-17
• 1.3 論文內(nèi)容安排17-19
• 第二章 生理信號(hào)的研究基礎(chǔ)19-32
• 2.1 心率變異性19-25
• 2.1.1 心電基礎(chǔ)19-22
• 2.1.2 預(yù)處理22-25
• 2.2 腦電研究基礎(chǔ)25-30
• 2.2.1 腦電信號(hào)產(chǎn)生基礎(chǔ)25-29
• 2.2.2 腦電信號(hào)預(yù)處理29-30
• 2.3 本章小結(jié)30-32
• 第三章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析32-52
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)32-35
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象和環(huán)境32-33
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)33-35
• 3.2 數(shù)據(jù)標(biāo)注35-39
• 3.2.1 主觀量表結(jié)果35-37
• 3.2.2 警覺(jué)度任務(wù)37-39
• 3.3 生理信號(hào)結(jié)果39-51
• 3.3.1 心率變異性特征提取39-46
• 3.3.2 腦電特征提取46-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第四章 警覺(jué)度分階52-61
• 4.1 特征降維52-55
• 4.1.1 導(dǎo)聯(lián)優(yōu)化52-53
• 4.1.2 特征優(yōu)化53-55
• 4.2 警覺(jué)度分階55-60
• 4.2.1 理論基礎(chǔ)55-58
• 4.2.2 分類(lèi)結(jié)果58-60
• 4.3 本章小結(jié)60-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-64
• 5.1 總結(jié)61-62
• 5.1.1 本文主要工作61-62
• 5.1.2 本文的創(chuàng)新工作點(diǎn)62
• 5.2 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明70-71
• 附錄 171-72
• 附錄 272-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 趙曉華;房瑞雪;榮建;毛科俊;;基于生理信號(hào)的駕駛疲勞綜合評(píng)價(jià)方法試驗(yàn)研究[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年10期

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6 沈子煒;申云海;卞春華;馬千里;;運(yùn)用排列熵方法分析冥想訓(xùn)練對(duì)心率變異性的影響[J];中國(guó)組織工程研究;2012年44期

本文編號(hào)：517009