基于似然同步方法的非线性脑电信号分析方法

头皮脑电信号具有非平稳特性,相干等传统分析方法并不能很好地检测这些脑电时间序列间的依赖关系。广义同步中的似然同步算法对非平稳信号处理具有较好的效果,该文将它应用到实际脑电信号分析中。基于单向耦合Henon映射系统和实际脑电数据的仿真结果均表明,基于广义同步的似然同步方法适用测量非平稳信号间关系。针对健康被试静息态下,从闭眼到睁眼的过程中脑电信号间同步性的变化进行了研究,发现从闭眼到睁眼过程中,大脑的alpha波在几乎所有电极间的同步强度都显著地减弱,大脑的活动受到一定的抑制。上述结果也表明该方法在脑电数据分析中具有重要的意义,为其他的脑电研究提供一定的参考方法。     

基于脑电信号的驾驶疲劳预报关键参数选取

为了实现驾驶疲劳的及时预报,利用脑电仪在模拟驾驶中采集驾驶员的脑电数据.采用功率谱估计计算不同频段波能量分布情况,确定采用delta和alpha波实现驾驶疲劳预报是可行的.为此,采用BP神经网络构建预报系统,分别对delta波、alpha波单独输入和两者同时输入时预报精度进行验证,结果表明,两者同时输入时预报效果最理想,为车载实时驾驶疲劳预警系统开发提供依据.     

基于多模式EEG的脑-机接口虚拟键鼠系统设计

现有的脑-机接口系统大都只基于单模式的脑电特征,系统能实现的功能非常有限,从而制约了脑-机接口系统的应用。采用基于多种模式脑电信号(electroencephalogram,EEG)的脑-机接口技术来实现虚拟键鼠系统,使得被试可以利用自身的脑电信号控制鼠标和键盘的操作。研究了脑-机接口中常用的3种脑电信号,分别是P300波、alpha波以及稳态视觉诱发电位(steady state visual evoked potential,SSVEP),通过设计实验成功的诱发出了被试相应的特征脑电信号。利用SSVEP的脑电特征设计6频率LED闪烁刺激的虚拟鼠标系统,实现控制鼠标光标移动、单击左键和单击右键的任务;利用P300波的脑电特征设计6×6的字符矩阵虚拟键盘系统,实现字符输入的任务;利用被试自主闭眼增强alpha波的脑电特征,实现鼠标和键盘应用切换的任务。研究了适宜这3种脑电特征的最佳测量电极组合及模式识别算法,使得对3种脑电信号的识别正确率均达到了85%以上。测试结果显示,文中设计的基于多模式EEG的脑-机接口虚拟键鼠系统能有效地实现鼠标控制以及键盘输入的任务。     

小波分析在管道超声裂纹检测中的应用

高效、可靠的数据处理方法在管道缺陷检测和识别系统中处于十分重要的地位.在管道超声裂纹检测中,作为检测基本数据的伤波信号常受到界面波等信号的干扰,致使位置确定不准确.通过对一组数据选择合适的小波基进行小波变换,较好的保存信号中的尖峰和突变部分,有效地区分信号和噪声,信噪比明显提高,计算得到了更为精确的伤波位置.     

一种新的线性约束恒模算法

针对LSCCMA在干扰信号来波方向上不能形成明显零限的局限性,以及需要避开强干扰来波信号的应用场合,提出基于干扰信号导向矢量算法(LICCMA),该算法在常规CMA的基本条件上增加了干扰零陷的约束条件,以干扰信号零陷为目标进行算法优化设计.与LSCCMA相比,LICCMA在干扰信号强于期望信号的环境,在干扰信号来波方向上形成明显的零陷,提高了信号的信干比.     

改进的基于小波变换的QRS波检测算法

为提高心电信号QRS波的检测精度,分析了小波变换对信号奇异点检测原理,提出了改进的基于小波变换的QRS波检测方法。该方法通过考察小波分解系数进行R峰位置区间定位,尺波漏检回溯及正向、倒置R波判断的QRS波检测方法;并提出了一种新的跟随阈值。该算法在Matlab仿真环境中,经过对MIT—BIH数据库中典型14条ECG（Electrocardiogram）信号进行QRS波检测实验。数据表明,该算法对正常心电和非正常心电的检出率达到99．98％,具有较高的实用价值。     

基于脑电信号特征的驾驶疲劳检测方法研究

目前,疲劳驾驶已成为一种严重的社会问题,然而对于疲劳驾驶的检测与预防仍缺乏有效的技术手段.采用疲劳驾驶模拟实验、结合对象辨别实验和对被试面部表情变化分析,探索了脑电信号特征与驾驶疲劳状态间的相关性.提取脑电信号的δ波、θ波、α波、β波四种脑电节律的能量值作为疲劳驾驶的特征值,采用δ波能量值与θ波能量值之和与β波能量值的比值作为疲劳指数.结果显示,疲劳指数与被试疲劳程度呈正相关,验证了利用脑电信号检测疲劳程度的合理性与客观性,为疲劳检测提供了新的思路.     

矿用瑞利波多频自检装置的设计

针对矿用瑞利波探测仪的实际自检需求,在不增加额外的自检辅助设备、供电电源、接口的条件下,利用原有接插件的电源输出和信号输入端口,设计了适合仪器使用的自检装置.电路设计按照测试软件要求,根据不同检测项目要求,输出所需的检测信号.通过对装置输出信号的幅值、频率、失真度进行测试,和与仪器连接后按自检项目逐个进行测试,结果表明多频自检装置满足瑞利波探测仪的自检要求.     

基于多特征参数综合分析脉搏波信号失真度算法的实现

在利用脉搏波信号计算生命体征时,为检测并排除严重失真的脉搏波信号,综合利用欧氏距离、脉搏波传导时间以及脉搏波波形系数,提出一个用于判断脉搏波失真度的参数——脉搏波联合特征系数。其中在计算欧氏距离的过程中,利用心电信号R波对PPG信号进行多段分割,对每小段进行时间轴归一化处理以抑制欧氏距离对时间轴伸缩的敏感度。通过分析实测脉搏波信号,验证了本文算法能准确识别失真波形。     

一种基于多路径对消的直达波干扰抑制算法研究

在对自适应直达波抑制算法分析的基础上,给出了一种基于多路径对消的直达波抑制算法:首先,利用多路径对消器把参考通道中的多路径干扰对消掉,剩余信号作为参考直达波信号;然后,在目标通道中利用该参考信号进行自适应直达波抑制,抑制掉信号通道中的直达波干扰,提高目标回波的检测概率。该算法相对于自适应直达波干扰抑制算法,可用于参考通道中含有多路径干扰的环境,且具有较好的直达波干扰抑制效果。     

多层球状头模型中MRI线圈激励下射频场的求解——并矢格林函数/矩量法

介绍一种磁共振成像系统(MRI)线圈激励下的人体头部电磁场计算方法.先构造一个与人头实际尺寸相当的多层球状头模型，并赋以实测电导率和介电常数，然后基于并矢格林函数(DGF)来求解MRI线圈激励下的头模型内部电磁场.只要射频线圈的激励电流源分布可由矩量法(MoM)求出，都可用该法计算由其激发的电磁场，由此计算出来的电磁场分布可以用于MRI成像参数的确定.结果表明，该方法比有限时域差分法(FDTD)的计算速度提高了10倍以上.仿真试验结果显示，人头中的磁场和电场受频率高低影响，随着频率的增高，磁场与人体组织的相互作用越大，人头中的磁场越不均匀，从而造成了磁共振信号的失真.所提出的DGF/MoM法可用于高场MRI的线圈优化设计，例如射频线圈(表面线圈和体线圈）的快速评价以及高性能的梯度线圈的快速优化设计.     

MRI中髋关节股头软骨的厚度测量方法

为了实现对核磁共振成像中髋关节软骨厚度的自动检测,该文提出了基于结合高斯滤波的零交叉点的自动测量方法。模拟人体髋关节股头软骨的厚度分布,建立二维薄面体的数学模型。引入了模拟MR图像摄影过程的点扩散函数模型,可以模拟出沿薄面体法线方向MR仿真信号的强度波形。利用基于高斯二阶微分的零交叉法可以实现对薄面体厚度的准确测量,定义薄面体的厚度为沿着薄面体法线方向的高斯二阶微分的两个零交叉点之间的距离。薄面体模型仿真和实物标本实验均验证了该方法的有效性。     

基于多分辨率学习卷积神经网络的磁共振图像超分辨率重建

高分辨率磁共振图像对于医学诊断具有重要意义,本文提出一种多分辨率学习卷积神经网络,并应用于磁共振图像超分辨率。网络是一种新型深度残差网络,包含用于特征提取的残差单元、多分辨率上采样的反卷积层以及多分辨率学习层。设计的网络在低分辨率图像空间中实现图像超分辨率,采用多分辨率上采样实现多个残差单元信息融合并加速网络,多分辨率学习能够自适应地确定各分辨率上采样的高维特征图对磁共振图像超分辨重建的贡献度。实验表明,论文提出的方法能够很好地超分辨率重建磁共振图像,优于最新的深度学习方法。     

各向异性头部组织感应电流磁共振电阻抗成像

为了对人体头部组织各向异性电导率分布进行成像,借助扩散张量核磁共振成像(DT-MRI)技术,提出一种新的感应电流磁共振电阻抗成像(IC-MREIT)算法.采用IC-MREIT J-substitution算法,重构头皮、颅骨、脑脊液、灰质组织的各向同性电导率及白质组织的等效各向同性电导率分布,以该等效各向同性电导率分布作为初始信息,迭代重构脑白质各向异性电导率分布.基于磁共振成像(MRI)数据,构建包含5种组织的真实头模型,在该模型上对重构算法的可行性进行验证.在无噪声及15％的噪声水平下,重构电导率的相对误差分别小于15％和24％.仿真结果表明,该算法具有较高的抗噪声能力和成像精度.     

注入及感应电流磁共振电阻抗成像对比

为了对比注入电流磁共振电阻抗成像(MREIT)及感应电流磁共振电阻抗成像(IC-MREIT)用于重构人体头部组织电导率分布的性能,分别在3层球头模型及包含5种组织的真实头模型上进行仿真.正问题仿真结果表明：在满足人体安全性要求的前提下,2种成像方法在头部组织内产生的电流密度的强度处于同一数量级,但IC-MREIT产生的电流密度略大且分布受颅骨影响较小.基于J-substitution算法的逆问题仿真结果表明：对于3层球头模型,IC-MREIT能够在较少的迭代次数内,以更高的精度重构出电导率分布;对于真实头模型,MREIT具有更好的收敛特性和成像精度.     

核磁共振测深进行隧道超前地质预报的可行性

针对隧道掌子面前方含水构造有效探测问题,提出了采用核磁共振测深技术进行隧道超前地质预报。以均匀全空间模型为基础,计算了均匀导电全空间中回线源形成的谐变电磁场,模拟了核磁共振超前探测时的扳倒角分布。结果显示隧道核磁共振超前探测时含水体能够产生明显核磁共振响应,但信号较弱。针对地下探测空间的特殊性,提出了以阶跃波代替现有余弦波激发源、以磁探头代替线圈作为接收装置进行改进的建议。核磁共振测深直接找水有望成为一种非常有潜力的探测掌子面前方水体并区分水与泥的有效方法。     

传播子矩阵方法推导IR-EPI序列下的磁共振信号

医学磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）中,对特定序列下磁共振信号的理论研究,有助于分析影响成像质量的因素以及提高成像质量. Bloch方程是磁共振成像理论研究中的动力学方程. 传播子矩阵方法是将Bloch方程矩阵化,将主磁场、外加射频场等各种条件参数通过矩阵的形式作用于磁化强度矢量的向量形式,通过对IR-EPI序列下的不同时间段的传播子矩阵的计算,得到最终的磁共振信号的表达式. 此方法为MRI技术中复杂序列下的信号分析提供了理论基础.     

Voxel-Based Morphometric Study on Chinese Blind Men''''s Brain Structure

Many studies have shown the functional relevance of cross-modal plasticity in blind men. In order to study the changes of their brain structure, voxel-based morphometry (VBM) methods are used. The regional gray matter (GM) and white matter (WM) concentrations of magnetic resonance (MR) images from 11 blind people and 9 sighted control subjects are compared using standard VBM. Optimized VBM is also discussed to measure the absolute local volume of GM or WM. Consistent results are achieved by statistical analysis with these methods. There are distinct differences not only in visual cortex but also the sensory area, auditory area and motor area. GM concentrations in blind men significantly decreased in Brodmann 7 and 22. While in Brodmann 18 and 19, GM concentration increased. GM volumes decreased in Brodmann 3,4,6,9 and 45. On the other hand, both WM concentration and volume increased in Brodmann 7. These results suggest that early visual deprivation can lead to changes in the brain structural anatomy which is consistent with the cortical cross-modal reorganization found by functional imaging. It may help to discover the relationship between the brain structural anatomy and the brain functional data of blind men at a macroscopic level from neuroimaging perspective.     

成像涡流的检测方法

提出了一种在磁共振成像装置中用水模成像来作图涡流的检测方法．该方法可用于检测涡流的大小和空间分布．该方法也可用于测定涡流补偿调试的结果．     

基于形态学的香梨褐变核磁共振成像无损检测

以新疆库尔勒香梨为研究对象,提出使用核磁共振成像技术检测香梨内部褐变的方法.采用核磁共振成像设备扫描得到香梨中部冠状面图像,使用MATLAB软件完成图像分割和中值滤波,采用自动阈值分割目标区域,利用图像面积区域属性函数分离果核与褐变部分,以提取香梨褐变特征,并对误判褐变切片图像作了进一步分析与处理.实验结果表明:核磁共振成像技术对不同贮藏周期的正常与褐变香梨切片图像的识别准确率分别为84%和100%,该方法对贮藏后期（6个月）香梨的褐变识别更有效.