便攜式單導(dǎo)腦電信號采集與處理研究.pdf

1、大腦是生物體內(nèi)功能最強大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的控制決策系統(tǒng)，主要的高級功能表現(xiàn)為記憶、情緒、知覺、思維等智能現(xiàn)象。腦電信號反映了大腦神經(jīng)元細胞體生理活動所產(chǎn)生的豐富信息，是認知科學(xué)、腦科學(xué)和生理研究、臨床腦疾病診療的重要載體。腦機接口是腦科學(xué)研究的一項重要內(nèi)容，旨在通過測量綜合頭皮電位得到腦電信號，完成大腦與外設(shè)間的信息交互，實現(xiàn)對外設(shè)的管控，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
　　腦機接口的核心研究內(nèi)容是腦電信號的采集、分析和處理。由于目前市場上

2、的腦電信號采集系統(tǒng)具有體積龐大、功耗高、操作繁瑣、價格昂貴等缺陷，限制了腦機接口的推廣研究。本文基于NeuroSky公司的TGAM模塊，研制了便攜式單導(dǎo)腦電信號采集系統(tǒng)，開發(fā)了腦電采集系統(tǒng)上位機數(shù)據(jù)接收軟件，實現(xiàn)了腦電信號的實時顯示和數(shù)據(jù)存儲功能。目前的腦機接口實驗一般要求開展C3和C4導(dǎo)聯(lián)的腦電信號測試，大多需要濕電極配合導(dǎo)電膏使用，實驗過程繁雜。本文開發(fā)的便攜式單導(dǎo)腦電信號采集系統(tǒng)，利用Agcl干電極對受試者進行前額電位的采集，操作

3、簡單、性能穩(wěn)定、成本低廉，能夠在普適環(huán)境下對受試者的腦電信號進行可靠采集。
　　腦電采集信號中含有受試者不自覺眨眼的偽跡干擾信號，既有的偽跡去除方法要求多導(dǎo)聯(lián)腦電信號和參考眼電信號已知，這些條件是制約便攜式單導(dǎo)聯(lián)腦電采集系統(tǒng)推廣應(yīng)用的瓶頸問題。本文提出了基于EMD-ICA的眼電偽跡自適應(yīng)去除方法，該方法無需多導(dǎo)聯(lián)腦電和參考眼電，非常適用于便攜式單導(dǎo)腦電信號采集系統(tǒng)中進行去偽跡預(yù)處理。本文開展了含噪腦電數(shù)據(jù)測試實驗，采用新方法與經(jīng)典

4、的WICA算法在時域、頻域進行了去噪性能對比分析。實驗結(jié)果表明，兩種算法都可以很好地去除單導(dǎo)腦電信號中所含的眼電偽跡，但本文方法在去除偽跡的同時，能更有效地保留原始腦電信號的真實有用信息，獲得了更優(yōu)的去噪性能，適用于在不含眼電參考信號的便攜式腦電采集設(shè)備中對腦電信號進行預(yù)處理降噪。
　　基于所開發(fā)的便攜式單導(dǎo)腦電信號采集系統(tǒng)，本文開展了左右手運動想象分類識別應(yīng)用的探索性研究。參照國際BCI競賽中采集運動想象腦電信號所使用的實驗范式