小波包熵和BP神经网络在意识任务识别中的应用

探索了小波包熵和BP神经网络在识别左右手想象运动中的作用.采用脑-机接口2003竞赛中Graz科技大学提供的脑电数据,计算C3、C4电极8～16Hz频带脑电信号的小波包熵,将其作为反应想象左右手运动的特征量,用BP神经网络对大脑想象左右手运动任务进行分类,最大分类正确率可达88.57%,与使用线性判别式算法分类结果相比,效果更好.脑电信号小波包熵随时间的变化与事件相关去同步和事件相关同步现象相一致,可在线识别左右手想象运动,为大脑运动意识任务的特征提取及肢残患者的临床康复提供了新思路.     

脑电信号的小波变换和样本熵特征提取方法

针对现有的采用单一的特征提取算法对运动想象脑电信号识别率不高的问题,提出一种结合小波变换和样本熵的特征提取方法.通过小波变换,把脑电信号进行3层分解,抽取出对应于脑电β节律频带的小波系数的能量均值和能量均值差,并结合脑电信号的样本熵组成特征向量,使用支持向量机分类器对左右手运动想象脑电信号进行分类.结果表明,结合小波变换和样本熵的特征提取方法明显优于仅采用小波变换、样本熵以及其他传统的特征提取方法,得到的最高正确识别率为91.43%.     

基于小波包和组合分类器的脑电信号分类

为了提高脑思维任务分类精度,提出了一种基于小波包分解和多分类器投票组合的运动想象任务分类方法。该方法利用小波包分解对经过预处理的脑电信号进行分解,提取所有频带上的相对小波包能量特征;根据不同脑思维任务下左右半脑各通道间的差异性对C3、C4两通道求取特定频带上的小波包系数的L-2范数作为特征;采用基于投票策略的组合分类器对两种联合特征进行分类,得到了92.85%的识别精度。实验结果表明,联合特征向量较好地反映了左右手运动想象脑电信号的事件相关去同步（ERD）和事件相关同步（ERS）的本质特性;组合分类器识别效果优于单一分类器。     

基于奇异谱熵的脑电意识任务识别方法的研究

奇异谱分析是脑电信号研究的一种新方法。脑电信号的奇异谱熵可以反映脑电的特征,它有助于研究大脑的动力学行为。时变脑电信号所对应的奇异谱熵时间序列能很好地反映出事件相关去同步(ERD)和事件相关同步(ERS)现象,因此可以提取人脑想象左右手运动任务时的特征,最终利用K-近邻模式分类方法对想象左右手运动任务进行有效的分类决策。最后对国际脑机接口竞赛2003相关数据进行了测试,最高准确率达到85.16%,最大互信息达到0.48。测试结果说明,基于奇异谱熵的脑电信号特征,可以作为脑电意识任务的有效分类依据。     

基于Mahalanobis距离的运动意识分类研究

提出基于Mahalanobis距离判别式算法的意识任务分类方法.对被测试者想象左右手运动时脑电信号的mu节律能量变化进行在线动态分析,提取EEG(C3,C4)两个通道的mu节律能量作为特征向量,用Mahalanobis距离判别式算法对左右手运动想象脑电模式进行分类,实验结果表明,正确识别率可达87.86%.     

基于样本熵的运动想象分类研究

提出了基于脑电的样本熵特征进行运动想象分类的思想,分析了左右手运动想象时感觉运动皮层的脑电信号样本熵及其动态变化规律．结果表明,样本熵能够较好地反映左右手运动想象时脑电特征的变化,具有明确的生理意义．在此基础上,利用Fisher线性分类器对基于样本熵的左右手运动想象进行了动态分类,得到的平均最大分类正确率达到87.8%．最后,提出了一种样本熵的快速算法,其计算量小、速度快,满足BCI实时系统要求．     

基于排列组合熵的脑电意识任务识别方法的研究

研究基于脑电信号排列组合熵的运动意识任务自动分类方法.求出时变脑电信号所对应的排列组合熵时间序列.它能很好的反映出事件相关去同步(ERD)和事件相关同步(ERS)现象,因此能有效地提取人脑想象左右手运动任务时的特征,最终利用K-近邻法模式分类方法对想象左右手运动任务进行分类决策.对国际脑机接口竞赛相关数据进行测试,最高准确率达到88.57%,最大互信息达到0.42.基于排列组合熵的脑电信号特征,可以作为脑电意识任务的有效分类依据.     

基于能量特征的脑电信号特征提取与分类

为了快速、有效地提取脑电特征,提高分类正确率,采用带通滤波和小波包分析的方法提取Mu、Beta节律对应的脑电信号,在时域范围内,将信号幅度的平方作为能量特征值;在频域范围内,采用AR模型功率谱估计法所得的功率谱密度作为能量特征值.根据运动想象脑电信号特点,构造左右通道信号能量差值的符号特性作为分类判别依据,进行分类测试,方法简单.初步实验结果表明,所利用的两种方法的分类正确率达87.857%.     

运动想象脑电信号特征提取与分类算法研究

针对运动想象脑电信号特征提取困难,分类正确率低的问题,提出了利用小波熵进行特征提取并采用支持向量机（SVM）来分类的算法。计算运动想象脑电信号的功率,通过理论分析选择小波包尺度,对信号功率进行小波包分解并计算其小波包熵（WPE）,提取C3、C4导联的小波包熵插值组成特征向量,将特征向量作为分类器的输入送入支持向量机进行分类。采用国际BCI竞赛2003中的Graz数据进行验证,算法的最高分类正确率达97.56%。算法特征向量维数低、数据量小、分类正确率高,对运动想象脑电信号特征提取及分类的任务可以提供参考方法。     

基于mu节律能量的运动意识分类研究

基于脑电(EEG)的脑机接口(BCI)是在人脑和计算机或其它电子设备之间建立不依赖于常规大脑信息输出通路(外周神经和肌肉组织)的全新对外信息交流和控制技术。文中提出了基于mu节律能量为脑电特征的意识任务分类思想,对被测试者想象左右手运动的脑电mu节律能量(二阶矩)及其动态变化情况进行研究。实验结果表明,基于mu节律能量的想象左右手运动意识识别和分类的正确识别率可达85%。二阶矩计算简单,而且可在线计算,故可以认为,基于mu节律能量为脑电特征的意识任务分类在脑机接口的应用中有较高的实用价值。