单通道脑电信号眼电伪迹去除算法研究

由眨眼和眼动产生的眼电伪迹（Electrooculography,EOG）信号是脑电信号（Electroencephalography,EEG）中的主要噪声信号之一.目前,多通道脑电信号中眼电伪迹的去除算法已经较为成熟.而在单通道脑电信号的眼电伪迹去除中,由于采集通道数量较少且缺乏参考眼电信号,目前尚无十分有效的去除方法.本文提出一种基于小波变换（Wavelet transform,WT）、集合经验模态分解（Ensemble empirical mode decomposition,EEMD）和独立成分分析（Independent component analysis,ICA）的WT-EEMD-ICA单通道脑电信号眼电伪迹去除算法.实验表明:WT-EEMD-ICA算法有效地解决了单通道WT-ICA算法中的超完备问题,能够有效去除单通道脑电信号中的眼电伪迹,并且分离出的眼电伪迹成分与参考通道采集的眼电信号相关性较强.     

能量熵与峰值窗口结合去除眼电伪迹研究

为改进传统独立分量分析自动去除眼电伪迹算法中存在识别眼电分量速度慢、需采集同步参考眼电信号、丢失脑电信号问题,提出一种不需要参考眼电信号的眼电伪迹自动识别去除方法。利用FastICA分解出独立分量,计算各独立分量频谱能量熵,以频谱能量熵值作为判据识别出眼电分量;然后使用峰值窗口分离出眼电分量中存在的脑电信号,与其他独立分量进行拼接;利用FastICA逆变换重构出去眼电伪迹的脑电信号。实验结果表明：该方法能准确快速自动地去除眼电伪迹,并较好地保留其他的脑电信号成分;频谱能量熵识别眼电伪迹平均用时为0.01?s,准确率为98％,适用于实时EOG去除。     

脑电信号中眼电伪迹自动识别与去除方法研究

传统盲源分离算法消除眼电伪迹须用到两个眼电信号作为参考,但在采集眼电信号时易给被试带来不适产生噪声,且识别时需要人为辨别,为了解决这些问题,提出一种基于FastICA的眼电伪迹自动去除方法。该方法先计算出FastICA提取出的各独立成分与GFP（Global Field Power）值的相关系数,再比较相关系数,将其绝对值最大所对应的独立成分识别为眼电伪迹独立成分,最后把该独立成分置零重构干净的脑电信号,实现眼电伪迹的自动去除。通过自采的30例脑电数据实验结果表明：该方法能完全自动地去除眼电伪迹成分并有效保留其他脑电成分,且快速准确,适用于实时场合。     

基于K近邻互信息估计的EEG伪迹消除方法

针对脑电信号中的眼电和心电串扰伪迹,提出一种基于最小相依成分分析的互信息(MILCA)算法的伪迹消除方法.在提升小波硬阈值法对多路原始脑电信号去噪基础上,运用MILCA算法对各通道信号进行盲源分离,同时采用信号间互相关系数和互信息量作为指标,分析伪迹分离程度.与Extend Infomax、FastICA 2种常见盲源分离算法的对比结果表明,运用MILCA算法对脑电信号中的眼电及心电伪迹的分离结果最理想.     

一种基于EWT-ICEEMDAN的单通道脑电信号眼电伪迹去除算法

脑电信号和眼电信号存在频谱混叠，目前的单通道脑电信号中眼电伪迹去除方法容易造成脑电信号失真。提出一种基于经验小波变换(EWT)和改进的自适应噪声完备经验模态分解(ICEEMDAN)的单通道脑电信号眼电伪迹去除算法。首先使用EWT将单通道脑电信号分解为δ频段和高频段信号，再用ICEEMDAN将δ频段信号自适应分解为多维本征模态函数(IMFs),设置样本熵阈值自动去除眼电伪迹信号，最后重构得到滤波后的脑电信号。基于半模拟脑电数据和真实脑电数据开展实验，结果表明所提算法相比于已有算法能够在去除眼电伪迹的同时更好地保留原始脑电信息。     

基于CuBICA算法的EEG伪迹去除方法

在高阶累积量和独立分量分析的基础上,提出一种基于CuBICA算法的脑电信号伪迹去除方法。针对脑电信号中常含有的眼电、心电等伪迹问题,利用小波包方法对原始脑电信号去噪,并进行中心化和白化处理,运用CuBICA算法对消噪后的脑电信号进行盲源分 离。分析分离后各信号间相关性,结果表明,CuBICA算法能成功分离脑电、眼电与心电信号,有效去除纯脑电信号中的各种伪迹。     

脑电信号中眼电伪迹的自动去除算法

为实现眼电伪迹的自动去除,提高算法的有效性和稳健性,提出一种眼电伪迹自动去除算法。采用样本熵和一种通用的伪迹判决方法对眼电伪迹进行自动识别,通过脑电信号的重构实现眼电伪迹的去除。实验结果表明,对于不同长度的真实脑电信号,该算法均能准确地去除眼电伪迹,较好地保留其他的脑电信号成分,且可以完全自动地去除眼电伪迹,适用于实时场合。     

结合PCA和JADE的EEG眼电伪迹去除研究

眼电伪迹干扰是脑电信号中的常见干扰,严重影响到有用脑电信号的提取和分析。提出一种基于主分量分析(PCA)和特征矩阵联合相似对角化(JADE)算法相结合的眼电伪迹去除方法,并探讨了主分量分析对伪迹去除的影响。实验结果表明了该算法的有效性及稳健性,并且其时间开销小。此外该算法还可以有效去除其他脑电伪迹及干扰成分。     

基于CEEMDAN-ICA的单通道脑电信号眼电伪迹滤除方法

传统盲源分离法不能解决欠定问题,且分离信号与源信号对应关系不确定.提出一种基于自适应噪声完备经验模态分解(CEEMDAN)和独立成分分析(ICA)相结合的脑电信号眼电伪迹自动去除方法.该方法首先将含伪迹脑电信号自适应分解成多维本征模态函数(IMF),以满足盲源分离方法对信号正定或超定要求,再对本征模态函数用ICA方法构建多维源信号,最后利用模糊熵阈值判据判别多维源信号中的伪迹信号,完成滤波并重构脑电信号.该方法相比于其他算法,能更好的去除眼电伪迹并保留原始信息,适合单通道脑电信号预处理.     

改进独立分量算法的眼电伪迹去除方法研究

脑电信号采集过程中易受眼电干扰,给脑电信号分析处理带来极大的不便,由此提出了一种改进独立分量分析（IICA）自动去除眼电伪迹的方法。该方法将水平和垂直眼电信号按照一定的比例混叠成一导新的信号,并与脑电信号一起作为输入;采用基于负熵判据的FastICA算法快速获取各导独立分量;记录此时的负熵判据参数[a],并利用相关系数识别混叠眼电信号独立分量,记录对应的相关系数;[a]加上一定的步长,重复上述步骤至[a]达到阈值时停止;重复多次上述循环,获取均值向量,取出均值向量中最大的相关系数与所对应的[a],根据[a]获取新的独立分量,采用相关系数自动识别混叠眼电独立分量,并置零;再进行ICA逆变换返回到原信号各个电极,即可得到同时去除水平与垂直眼电伪迹后的各导脑电信号。实验结果表明,IICA方法能有效降低去伪迹耗时,极大提高信噪比,减少均方根误差。     

表面肌电信号脉搏伪迹的消除方法研究

许多生物电信号的获取过程中都夹杂了脉搏伪迹,表面肌电信号(SEMG)也是一样。本文通过相邻部位同时采集两路SEMG,一路为待处理信号,另一路作为参考信号。采用小波变换提取参考SEMG中的脉搏波,与待处理的SEMG构建独立分量分析的输入,最后用FastICA算法分离出待处理SEMG中的脉搏波,得到去除脉搏伪迹的SEMG。实验结果表明,该方法用于SEMG中的脉搏伪迹的消除是非常有效的。     

基于独立分量分析的脑电中眼电伪迹消除

利用独立分量分析的方法对脑电中眼电伪迹成分进行剔除。运用负熵最大算法将脑电信号分解成独立分量,利用伪迹脑地形图的特征,将伪迹分量分离,得到不含伪迹的脑电信号。实验结果表明,该算法具有较强的稳健性和实用性。     

基于小波系数特征融合的小鼠癫痫脑电分类

采集癫痫小鼠模型在常态与致癫状态下的脑电信号以研究其癫痫脑电的自动分类。对经过噪声和伪迹消除预处理的脑电信号进行小波变换,获得不同频率子带的小波系数,对脑电信号及与癫痫特征波相关的小波系数提取相应的线性特征（标准差）和非线性特征（样本熵）;基于这些特征及其组合使用支持向量机分类器实现分类。实验发现基于小鼠脑电本身的标准差和样本熵的分类正确率分别为59.10%和58.00%;而融合各相关小波系数的标准差或样本熵,分类正确率分别达到86.60%和88.60%;融合全部相关小波系数的线性和非线性特征后分类正确率为99.80%。这些结果说明基于小波系数特征融合的分类算法性能有显著提升,能有效实现小鼠癫痫脑电的自动分类。     

融合运动想象脑电与眼电信号的机械臂控制系统开发

脑机接口(brain computer interface, BCI)旨在通过脑电信号与外部设备通信,以实现对外部设备的控制。针对目前脑机接口系统中混合多种复杂生理电信号,并且输出控制指令较少的问题,本文提出融合运动想象(motor imagery, MI)脑电与眼电信号方法扩充控制指令的轻量级机械臂控制系统。该系统分阶段融合脑电和眼电信号两种生物信号,使用双次眼电作为任务开关,运动想象脑电信号控制机械臂运动,单次眼电控制阶段切换,实现了二分类运动想象生成多种控制指令,完成了对机械臂的连续控制。其中运动想象脑电信号使用提升小波变换(lifting wavelet transform, LWT)和共空间模式(common spatial pattern, CSP)结合的方法提取特征,并采用支持向量机(support vector machines, SVM)进行分类;眼电信号通过分析无意识眼电和有意识眼电的峰值来设置阈值进行区分。为了验证系统的可行性,设计了一项脑控机械臂自主服药实验,通过在线实验测试,被试通过使用脑电信号和眼电信号实现了机械臂控制,并完成了服药流程,有利于进一步推广脑机接口技术的实际应用。     

基于独立分量分析的脑电信号的眼电伪迹消除

介绍了独立分量分析技术的基本概念和原理,及其具有代表性的基于负熵最大的快算独立分量分析算法和基于核空间的独立分量分析算法,并分别对脑电中的眼电伪迹进行去除。通过仿真实验表明了独立分量分析算法较快速独立分量分析算法能更好去除眼电伪迹,具有较好准确性和鲁棒性。     

基于典型相关分析与低通滤波的肌电伪迹去除

提出了一种基于典型相关分析(CCA)和低通滤波的盲源分离方法去除脑电信号(EEG)中的肌电伪迹.该方法首先将混入了肌电伪迹的EEG信号分解为不相关的CCA分量,然后对与伪迹源相关的分量进行低通滤波处理,去除这些分量中的高频伪迹成分,最后利用与EEG相关的CCA分量和滤波处理后的新分量重构信号,消除肌电伪迹的影响.实验结果表明,采用CCA能够有效地分离出肌电伪迹,而结合低通滤波技术能够更有效地保留EEG信息.该方法取得了较好的去除肌电伪迹的效果.     

典型相关分析去除脑电信号中眼电伪迹的研究

给出了一种基于典型相关分析（Canonical Correlation Analysis,CCA）的盲源分离技术来去除脑电信号中的眼电伪迹。通过实验验证了基于CCA的盲源分离方法去除眼电伪迹的有效性,并将该方法与广泛使用的独立分量分析（Independent Component Analysis,ICA）进行了比较。实验结果表明,基于CCA的盲源分离方法可以对眼电伪迹进行成功地分离和消除,该方法相较于ICA方法而言,算法更为简单,计算速度更快。     

基于小波分析的脑电智能诊断应用与研究

根据小波分析的多分辨率特性,重点分析了多分辨率特性在脑电诊断中的应用.首先确定小波函数和分解层数,进行小波变换,对脑电高频低频进行小波变换重构信号,接着基于在不同尺度下伪迹和异常波不会完全相同的原理,将脑电信号分解到各个尺度上.把分解后的脑电信号输入神经网络进行识别,最终输出异常波的识别结果.     

基于变步长自适应滤波器和小波变换的脑电预处理算法

论文将变步长自适应滤波和小波分解与重构的算法应用到实际脑电信号伪迹去噪,通过综合应用经典和现代信号处理技术,实现对脑电信号的预处理,能有效滤除去除伪迹干扰,同时防止有用数据的丢失,较传统数字滤波算法优势明显。     

基于SVM和小波分析的脑电信号分类方法

根据癫痫脑电信号与正常脑电信号波形和能量特征的不同,研究了两种的脑电信号分类方法,一种采用支持向量机SVM(Support Vector Machines)分类器对正常脑电和癫痫脑电进行分类;另一种使用小波分析和支持向量机相结合的方法对脑电进行分类,并比较了这两种方法对正常脑电和癫痫脑电分类的正确率。实验结果表明,小波分析和SVM结合的方法对脑电信号分类可以取得更好的效果,能有效区分癫痫脑电和正常脑电。