隨著腦科學(xué)研究的不斷發(fā)展,人們對大腦的工作機(jī)制越來越感興趣,并且隨著科技的進(jìn)步,越來越多的技術(shù)被應(yīng)用到大腦研究領(lǐng)域中,腦電信號以及功能性核磁共振成像是目前應(yīng)用最廣的兩種方法,兩種方法各自在時(shí)空分辨率上有著各自的優(yōu)勢,將兩者結(jié)合起來彼此互補(bǔ)成了新的研究趨勢。但是在核磁共振掃描環(huán)境下,采集的腦電信號會引入較強(qiáng)的偽跡,本文的主要工作就是搭建磁共振環(huán)境下的腦機(jī)接口系統(tǒng),對腦電信號中引入的核磁偽跡進(jìn)行在線去除,為之后的EEG-MRI信號融合做好準(zhǔn)備工作。首先本文對磁場偽跡產(chǎn)生的原因作了介紹,并對偽跡的種類及特點(diǎn)作了詳細(xì)的分析。之后介紹了前人針對磁場偽跡的特點(diǎn)提出的去噪方法,其中最常用的算法為平均模板去噪算法(AAS)以及基于PCA的最優(yōu)基去噪算法(OBS)。AAS算法計(jì)算相對簡單,不需要很高的計(jì)算量,但是只適用于理想化的噪聲模型,處理結(jié)果有較大的殘留偽跡。OBS算法處理結(jié)果雖然大大減小了殘留偽跡,但仍然有一定的噪聲殘留,并且在去噪過程容易將腦電信號的成分去除,破壞腦電信號的完整性。本文針對殘留的偽跡提出了新的去噪算法,即在構(gòu)造最優(yōu)基的過程中考慮主成分分析得到的特征向量與噪聲模板的相關(guān)系數(shù),構(gòu)造新的最優(yōu)基進(jìn)行去噪。之后提出采用最小均方自適應(yīng)濾波,對信號中的殘留偽跡作進(jìn)一步的去除,并最大程度地保留腦電信號的完整性。隨后,作者使用Brain Product公司的Brain Amp MR設(shè)備搭建磁共振室環(huán)境下的腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并將上述的去噪算法在線化,在該系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)現(xiàn),結(jié)合到腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行在線實(shí)驗(yàn)。本文主要采用P300字符輸入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)作為核磁共振掃描環(huán)境下的腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn),通過P300字符輸入在線實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證算法的效果,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與其他傳統(tǒng)的去偽跡算法進(jìn)行比較。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN911.7;R318
【部分圖文】：

只能采用經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，才能在這樣rain Products 公司針對核磁共振掃描環(huán)境設(shè)計(jì)的 BrainA核磁掃描腔中進(jìn)行腦電信號的同步采集。普通屏幕等顯境下，本文采用 NordicNeuroLab 公司針對功能性磁共isual stimulation 系統(tǒng)進(jìn)行腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)。電極帽，為 Brain Amp MR 系列設(shè)備的放大器，該設(shè)備經(jīng)過特中，信號經(jīng)過光纖電纜發(fā)送到控制室計(jì)算機(jī) usb 接口個(gè)通道，如果實(shí)驗(yàn)需要 64 通道，可以采用兩個(gè)放大器Hz，較高的采樣頻率保證了數(shù)據(jù)的質(zhì)量，但同時(shí)也給信。該設(shè)備采用可充電電池進(jìn)行供電，供電設(shè)備可直接帶供電帶來的工頻干擾。

11圖 2-2 BrainAmp MR 系列設(shè)備電極帽及電極分布圖2.1.2 同步設(shè)備及轉(zhuǎn)接設(shè)備在磁共振掃描環(huán)境下進(jìn)行腦電信號中的偽跡去除時(shí)，要求計(jì)算機(jī)及磁共振設(shè)備發(fā)出的標(biāo)記時(shí)間同步，才能保證去噪的質(zhì)量。放大器采集的信號經(jīng)過光纖傳輸?shù)娇刂剖业挠?jì)算機(jī)上，數(shù)據(jù)經(jīng)過 USB 接口上的適配器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如圖 2-3 所示為同步裝置及轉(zhuǎn)接適配器。2.1.3 顯示設(shè)備普通的計(jì)算機(jī)屏幕無法在磁共振室環(huán)境下工作，必須采用特殊的顯示設(shè)備才能進(jìn)行

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)，如圖 2-4 所示為本文采用的 High-end visual stimulation 系統(tǒng)，該系統(tǒng)由負(fù)責(zé)提供顯示圖像的 OLED 目鏡及連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行視頻信號轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器兩部分組成。目鏡安裝于磁共振設(shè)備的線圈上，其經(jīng)過特殊的設(shè)計(jì)可以在強(qiáng)磁場環(huán)境下顯示高質(zhì)量的圖像，目鏡設(shè)備可以根據(jù)受試者的瞳距調(diào)節(jié)兩個(gè)鏡筒的距離，除此之外，握柄上可以根據(jù)受試者視力調(diào)節(jié)近視度數(shù)，方便近視患者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。轉(zhuǎn)換器連接到控制室中計(jì)算機(jī)的VGA 接口上，視頻信號由轉(zhuǎn)換器經(jīng)過光纖電纜傳送到目鏡。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2820071