想象冷刺激和实际冷刺激脑功能成像研究

本实验用功能性核磁共振成像技术(ｆＭＲＩ)对人想象冷刺激和实际接受冷刺激进行了研究．结果发现想象冷刺激与实际冷刺激激活脑区既有相同之处也有不同之处．相同点在于两者都激活了初级体感区(ＳＩ)、辅助体感区(ＳＩＩ)、左侧额中回和运动区;区别在于想象冷刺激除了激活这些相同的脑区以外,还激活了左侧额下回和扣带回．实际冷刺激没有激活这两个脑区,但是,实际刺激激活了右侧额中回．     

基于斑马鱼功能成像的全脑计算

对全脑尺度的神经功能数据进行分析,并结合全脑计算模拟探索感觉运动转导等神经机制,是神经科学的重要方向之一。斑马鱼幼鱼的全脑功能成像为探索全脑的信息编码、处理并输出提供了完整的数据支撑。本文回顾了近期国内外基于斑马鱼功能成像的数据分析及全脑模拟的重要进展。其中,基于统计学的分析方法为解析数据背后的脑活动机制提供了切入点,迅速发展的人工神经网络等辅助实现了全脑模拟计算并解析出集体动力学现象,进而在全脑尺度上阐释了重要群体神经活动产生原理。     

基于发音想象的脑机接口的研究综述

脑机接口作为患有交流或肢体障碍的病人与机器设备交流沟通的一种技术，近年来在生物医学工程、康复工程等领域受到广泛关注。基于发音想象的脑机接口作为一种新型的脑机接口方式，由于其具有为患有言语障碍的病人提供有效、舒适的言语交流的潜力，其相关研究正在迅速发展。本文首先介绍常见的基于发音想象的脑机接口所用到的信号采集技术，然后详述现有文献中的相关研究内容和信号处理算法，最后讨论基于发音想象的脑机接口存在的问题以及对未来工作进行展望。      

脑光学功能成像低频振荡信号分析及其在功能映射中的应用

 在脑光学功能成像领域,传统的比差法由于受到背景低频振荡信号的影响和算法参数选择的随意性,无法有效地消除背景干扰.本文在仔细研究强0.1Hz低频振荡在脑区域分布的前提下,提出了一种基于低频振荡的比差检测方法.该方法利用0.1Hz低频振荡特性进行跨周期比差,极大的消除了背景图像对激活模式图像的干扰,从而有效地提高了算法的检测性能和鲁棒性.此外研究中还发现,在某些刺激加载时刻,由于比差法和基于低频振荡的比差法受低频振荡相位的影响,当算法参数选择不当时,即使在高信噪比下也无法获取好的检测效果法.为此,本文在设计了一种新的像素点时间序列选择策略的基础上,成功地将非参数化的时间解相关盲源分离算法引入到脑光学功能成像领域,从而提高了检测性能.     

基于fMRI功能网络和贝叶斯矩阵分解的脑电源成像方法

脑电(EEG)是一种重要的脑功能成像技术,根据头皮记录的EEG信号重构皮层脑活动称为EEG源成像。然而脑源活动位置和尺寸的准确重构依然是一个挑战。为充分利用EEG和功能磁共振(fMRI)信号在时空分辨率上的互补信息,该文提出一个新的源成像方法——基于fMRI脑网络和时空约束的EEG源重构算法(FN-STCSI)。该方法在参数贝叶斯框架下,基于矩阵分解思想将源信号分解为若干时间基函数的线性组合。此外,为融合fMRI的高空间分辨率信息,FN-STCSI利用独立成分分析提取fMRI信号的功能网络,构建EEG源成像的空间协方差基,通过变分贝叶斯推断技术确定每个空间协方差基的相对贡献,实现EEG-fMRI融合。通过蒙特卡罗数值仿真和实验数据分析比较了FN-STCSI与现有算法在不同信噪比和不同先验条件下的性能,结果表明FN-STCSI能有效融合EEG-fMRI在时空上的互补信息,提高EEG弥散源成像的性能。     

运动想象任务下近红外光谱脑激活程度适应性研究

功能近红外光谱术(functional near infrared spectroscopy, fNIRS)是一种基于大脑血液光学吸收测量的无创神经成像技术,但目前尚未有关于脑激活程度与时间的研究。通过对特定运动想象任务下近红外数据的分析,探讨了脑激活程度与任务重复时间之间的关系。共有20名被试参与实验研究,在数据采集和预处理后,通过绘制各实验数据的地形图及脑激活程度随实验天数变化的折线图,探究了实验过程中脑激活程度的变化。随着实验的进行,每种任务引起的脑激活程度逐渐下降,下降速度与任务难度有关,任务难度越大,则脑激活程度下降到较低水平所用的时间越长,一般在三天后达到较为稳定的状态。因此,在进行脑机接口(brain-computer interface, BCI)实验研究时,需要考虑随时间变化的脑功能活动的影响。研究结果揭示了实验范式设计及实验进程对采集数据的影响,对实验数据的分析有一定辅助作用。     

脑功能光学成像的迭代广义指示函数分析法

在脑光学功能成像领域,由T.Yokoo等人提出的广义指示函数法(Generalized Indicator Functions; GIF)能够在极低信噪比下有效地提取大脑行为模式图.但进一步研究发现,该算法在处理脑功能光学图像序列时存在计算量大的缺点.为解决一问题,本文将Weng等在处理FERET人脸数据库时提出的一种迭代算法与GIF算法相结合,给出了一种迭代格式的GIF算法——RGIF (Recursive GIF),RGIF算法利用迭代计算的特点能大幅削减计算量.利用仿真和实验数据对GIF和RGIF算法进行了对比分析,结果表明RGIF不仅能够大大节省计算时间,同时检测效果与GIF相当.     

无损光声脑功能成像及脑损伤监测

利用无损光致超声成像,在体观测了小鼠脑皮层血管的分布及结构,对由外部金属所致的脑损伤、血管破坏及皮层出血进行高分辨成像,并对损伤出血的脑皮层进行了连续光声成像,实现对愈后过程的形态学监测及功能评价.     

基于脑电和眼电的运动想象多尺度识别方法研究

基于脑电信号对同一肢体不同动作想象模式进行识别的正确率低,已成为基于脑机接口对肢体瘫痪患者进行运动想象训练监控的方法,获得临床应用前必须解决的瓶颈问题.针对该问题,本文提出一种利用运动想象时眼睛的活动状态与所想象肢体动作之间存在的耦合关系,进行运动想象多尺度识别的新方法.该方法首先在大尺度上,利用脑电信号对运动想象是否发生进行识别,再结合同一运动想象过程眼电信号协同变化模式的识别结果,基于决策融合在更精细的尺度上,对同一肢体不同动作的想象模式进行识别.实验结果表明,仅基于脑电进行右臂三种动作想象模式识别的平均正确率为63.0%,而应用所提出方法可以将其提高到91.4%.所提出方法可望有临床应用前景.     

基于精细运动想象的脑机接口技术研究进展

基于运动想象的脑机接口(Motor Imagery based Brain-Computer Interface,MI-BCI)对运动康复具有重大意义.然而,现有MI-BCI指令集有限,在高维精细运动控制时,运动意图与动作输出无法匹配,不利于构建反馈真实运动意图的闭环运动康复系统.近年来,精细运动想象编解码研究逐渐受到...     

基于SAR实测数据的舰船成像研究

该文基于机载SAR实测数据,对舰船目标成像进行了研究。SAR成像是针对静止目标,舰船目标表现在SAR图像上是散焦的。基于舰船目标的非合作性,可采用ISAR的方法对其进行成像处理,以得到高分辨的舰船图像。该文介绍了如何从SAR实测数据中提取出舰船目标的回波数据,并讨论了对舰船成像比较有效的ISAR运动补偿方法。最后给出了多艘典型舰船的清晰成像结果。该文提供了机载雷达SAR模式工作时对舰船成像的有效处理方法。     

Narrow-Band Stripline or Microstrip Filters with Transmission Zeros at Real and Imaginary Frequencies

Simple approximate design equations are derived in this paper for an even degree (n /spl ges/ 6) low-pass inverter capacitance prototype filter having single transmission zeros at both real and imaginary frecuencies. This is achieved by utilizing one or two additional couplings. The transmission zeros improve considerably the passband group delay and increase the skirt selectivity compared to those of the ordinary Chebyshev prototype. An exact and more complicated method based on the known generalized Chebyshev rational function approximation is also presented for the comparison. The prototype with one additional coupling is utilized to realize narrow-bandpass printed circuit filters consisting of half-wave resonators.     

A Novel and Fast Algorithm for Solving Permutation in Convolutive BSS,Based on Real and Imaginary Decomposition

In this paper, a new fast method for solving the permutation problem in convolutive BSS is presented. Typically, by transferring signals to the frequency domain, the convolutive BSS problem is converted to an instantaneous BSS, and deconvolution takes place in each frequency bin. However, another major problem arises which is permutation ambiguity in the frequency domain. Solving the permutation ambiguity for N sources in frequency domain needs N! comparisons between adjacent frequency bins. This drastically increases the overall computational complexity of the convolutive BSS. In our new approach, the complex-valued signals are decomposed into real and imaginary parts in each frequency bin. We show that the ideal mixing matrix has to possess a simple and symmetric structure. Accordingly, the structure can be exploited for solving the permutation ambiguity in frequency domain. Although separation in subband is accomplished by the FastICA algorithm, the proposed method requires modification of the separation algorithm, and a new structure is imposed on the mixing matrix. After that signals are separated by means of the FastICA, the permutation correction takes place only by N comparisons, decreasing the computational complexity. Comparing to five competitive methods, we experimentally demonstrate that permutation ambiguity is resolved accurately by this very fast approach while substantially decreasing the order of calculations. In terms of the separation performance and signal quality, the proposed method is superior to four of the compared methods and almost similar to the best of them.     

实时红外成像跟踪处理器的研究

研究了一种基于DSP FPGA结构的跟踪系统,实现了对红外成像目标的实时跟踪。硬件上以DSP为主控制器件,大规模现场可编程逻辑器件(FPGA)为辅助控制器件;软件算法以经典相关匹配算法为基础,建立了相关置信度评估,模板更新,目标丢失判断以及目标再捕获等准则,有效地提高了跟踪的稳定性和抗干扰能力。试验表明,该系统能够较好的实现复杂背景下目标的稳定跟踪。     

调频连续波SAR实时成像算法研究

调频连续波(Frequency Modulation Continuous Wave, FMCW)体制与合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)的结合,推动了小型化、低功耗、低成本、高分辨率成像雷达的快速发展。该文建立了FMCW SAR的信号模型,统一了FMCW SAR频域算法的理论表达; 结合运动补偿处理,以减小系统计算量为出发点,提出了一种简化的实时成像流程,并在理论上对简化过程引入的相位误差做出细致的理论与量化分析。仿真实验验证了该文所提简化流程的适用性。     

基于线性混合模型的高光谱图像分布式压缩感知

为了实现高光谱图像的有效压缩采样与重构,对分布式压缩采样的高光谱数据应用线性混合模型进行重构.首先,在图像采集阶段,针对高光谱图像的空谱特性,应用分布式压缩采样策略对高光谱数据进行采集;在数据重构阶段,应用高光谱图像的线性混合模型假设,先对压缩数据进行端元数目的估计,再利用估计的端元数来估计丰度矩阵,根据端元特征信号的稀疏性质提取端元矩阵,从而重构出原始的高光谱数据,抛弃了压缩感知重构算法中高计算复杂性的欠定问题求解.实验结果表明:在压缩采样数据为总数据的20％时,重构的平均信噪比比压缩投影主成分分析算法提高了15 dB以上,同时该方法还便于获得端元和丰度信息.所设计的压缩感知方案采样方式简单,重构速度快、精度高,可应用于星载或机载的高光谱压缩感知成像.     

虚实部关联噪声驱动的单模激光的动力学性质

基于虚、实部互关联的量子噪声及泵噪声驱动的单模激光模型的Fokker—Planck方程,运用平均弛豫近似方法研究了该激光模型的动力学性质。计算了光强关联函数以及相应的平均弛豫时间,讨论了量子噪声实虚部的互关联强度对光强关联函数以及弛豫时间的影响。结果表明,在阈值以上量子噪声实、虚部关联的存在总是使得光强涨落的弛豫变缓。     

基于虚坐标系的三电平逆变器SVPWH算法的研究

对于中点箝位三电平逆变器,传统的空间矢量脉宽调制方法需要进行大量的三角函数运算及扇区判定,增大了控制器的计算工作量。为解决这一问题,该文研究一种基于虚坐标系的空间矢量脉宽调制方法。该方法主要包括两个部分：一是根据参考矢量计算合成基本矢量的作用时间：二是根据控制策略对零序分量进行控制选择合适的开关状态。通过对零序分量的选择实现了对中点电位平衡的控制,最后matIab／SimuIink仿真验证给出了实验结果,证明了控制方法的正确性。     

实虚部关联的量子噪声和抽运噪声对单模激光光强关联函数的影响

采用抽运噪声和实虚部之间关联的量子噪声驱动的单模激光损失模型，运用线性化近似方法计算了反映激光动力学性质的光强关联函数C(t)和光强相对涨落C(0)，讨沦了光强关联函数随时间t的演化，分析了量子噪声实虚部间关联系数λq，抽运噪声强度P和量子噪声强度Q对光强关联函数C(t)随时间t演化过程的影响。发现C(t)随时间t的演化是单调衰减过程，但噪声强度的减小和量子噪声实虚部间关联的减弱会使演化曲线整体下移，说明噪声强度和量子噪声实虚部间的关联对C(t)随时间t的演化过程有较大的影响。当时间t增加时，C(t)与量子噪声实虚部间关联系数λq的关系曲线出现了一个极值和三个极值两种不同的情况。最后分析了线性化近似方法适用的条件。