腦電信號(hào)作為一種重要的生理電信號(hào),在臨床醫(yī)學(xué)、腦機(jī)接口等科研領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和重要的意義,是自然科學(xué)研究的重要組成部分。但由于腦電信號(hào)是一種微弱的非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào),在采集過(guò)程經(jīng)常會(huì)受到嚴(yán)重的噪聲干擾,尤其是眼動(dòng)和眨眼引起的眼電偽跡,由于幅值大,且所處頻段與腦電信號(hào)重合,難以通過(guò)頻域?yàn)V波等傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理方法去除。為了有效去除這種噪聲,本文探索將數(shù)字圖像處理方法用于去除腦電信號(hào)中的眼電偽跡,對(duì)去除高光譜遙感圖像中條帶噪聲的經(jīng)典方法進(jìn)行改進(jìn),提出了一種基于改進(jìn)矩匹配法的眼電偽跡去除方法。將多導(dǎo)腦電信號(hào)中的采樣點(diǎn)視為圖像像素點(diǎn),對(duì)矩匹配法進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn),利用眼電的傳播特性和數(shù)據(jù)的中心矩等統(tǒng)計(jì)特性,糾正由眼電偽跡引起的電位幅值偏移。文中運(yùn)用該方法同時(shí)對(duì)模擬多導(dǎo)聯(lián)腦電數(shù)據(jù)與采集的真實(shí)腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行眼電偽跡去除,并與現(xiàn)有的多導(dǎo)腦電去噪常用方法獨(dú)立成分分析（ICA）和二階盲辨識(shí)（SOBI）進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)對(duì)去噪結(jié)果的分析和討論,證明了本文提出的改進(jìn)矩匹配法在非受噪?yún)^(qū)域有更優(yōu)越的波形細(xì)節(jié)保留能力,且在處理大量多導(dǎo)聯(lián)腦電數(shù)據(jù)時(shí)具有更小的計(jì)算復(fù)雜度和更快的運(yùn)算速度,因此該方法能夠廣泛應(yīng)用于各類(lèi)實(shí)時(shí)或離線去除... 

【文章來(lái)源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

腦電圖不同節(jié)律的波形[9]

集技術(shù)。介入式通過(guò)開(kāi)顱手術(shù)將電極陣列置于顱內(nèi)神經(jīng)中樞；部分介入式將電極植入顱腔內(nèi)，灰質(zhì)外進(jìn)行電信號(hào)采集。有損采集技術(shù)精度高、噪音孝電極空間位置定位準(zhǔn)確。但是其缺點(diǎn)同樣突出，操作難度大，實(shí)驗(yàn)安全難以保證，若注入的電極引發(fā)了組織免疫反應(yīng)以及愈傷組織將會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的衰落甚至消失。非介入式采集方法則規(guī)避了上述缺點(diǎn)，通過(guò)將電極貼附于頭皮表面拾取電位變化，簡(jiǎn)單安全，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。但是與之相對(duì)應(yīng)的，信號(hào)精度下降且容易受到外界噪聲干擾。腦電信號(hào)一般都是由專(zhuān)門(mén)的高精度儀器采集，目前最常用的非介入式采集如圖2-2所示[8]。設(shè)備通過(guò)放置在頭皮的電極拾取頭皮表面微弱的電流變化，經(jīng)過(guò)電極導(dǎo)聯(lián)耦合到信號(hào)放大電路，將幅值大幅度放大后數(shù)字化，導(dǎo)入到與儀器配套的計(jì)算機(jī)記錄系統(tǒng)中顯示并存儲(chǔ)。圖2-2腦電采集系統(tǒng)基礎(chǔ)電路由于采集設(shè)備需要將微伏級(jí)的腦電信號(hào)放大百萬(wàn)倍，因此其使用條件和環(huán)境需要滿足一定的要求。通常采集過(guò)程需要選擇在光線可調(diào)節(jié)，溫度適宜且安靜，能夠盡可能屏蔽外界電磁干擾的小型獨(dú)立空間中進(jìn)行。目前，大部分在臨床環(huán)境中使用的腦電采集設(shè)備均為多導(dǎo)聯(lián)，因?yàn)閷?dǎo)聯(lián)數(shù)量越多，就能獲得更多的腦電空間信息。臨床腦電采集設(shè)備一般最少包含8導(dǎo)聯(lián)，此外還有包含12導(dǎo)、16導(dǎo)、32導(dǎo)的型號(hào)。在腦功能認(rèn)知研究中所用到的采集設(shè)備導(dǎo)聯(lián)數(shù)則更多，通常都是64導(dǎo)、128導(dǎo)以及256導(dǎo)的腦電圖儀。但隨著導(dǎo)聯(lián)數(shù)的增加，不僅采集中所需的電極數(shù)量增多，安放電極的時(shí)長(zhǎng)明顯增加，并且后期處理采集到的腦電信號(hào)時(shí)會(huì)面臨更大的計(jì)算復(fù)雜度[26]。

蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文多導(dǎo)聯(lián)環(huán)境下基于改進(jìn)矩匹配法的眼電偽跡自動(dòng)高速去除11圖2-3腦10/20系統(tǒng)電極位置示意圖除了腦電圖儀之外，采集中還需要電極帽來(lái)獲取頭皮上微弱的電信號(hào)。電極帽上的標(biāo)準(zhǔn)銀/氯化銀（Ag/AgCl）電極被固定在預(yù)設(shè)位置，使用時(shí)向電極與頭皮之間注入導(dǎo)電膏或者高濃度鹽水，保證二者之間的接觸電阻在5kΩ以下。電極安放位置根據(jù)研究目標(biāo)各有不同，主要包括Gibbs法、Cohn法以及Montreal法等。目前應(yīng)用最多的標(biāo)準(zhǔn)方法是國(guó)際腦電圖學(xué)會(huì)推薦使用的10/20系統(tǒng)法，也就是Montreal法[27]。國(guó)際腦電圖學(xué)會(huì)于1958年統(tǒng)一了世界各國(guó)的腦電記錄系統(tǒng)電極安放位置標(biāo)準(zhǔn)，如圖2-3（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）所示。目前的研究中更多導(dǎo)聯(lián)的腦電帽也是根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展得到。這種電極放置標(biāo)準(zhǔn)與大腦皮層的解剖關(guān)系是完全相符的，例如C3和C4電極就位于大腦中央溝上，F(xiàn)7和F8則位于外側(cè)裂附近。10/20系統(tǒng)法的名稱(chēng)源自于在一橫一縱兩根標(biāo)志線上電極之間的相對(duì)距離是整條標(biāo)志線長(zhǎng)度的10%或者20%。人體頭部被兩條標(biāo)志線分為四個(gè)區(qū)域，其中從鼻根到枕外隆凸的連線是矢狀線，從前到后共五個(gè)電極，除兩端電極前額FPz和枕區(qū)Oz占全中線長(zhǎng)的10%以外，其余三個(gè)電極Fz，Cz，Pz四等分中間區(qū)域，即各點(diǎn)間距為20%的全中線長(zhǎng)。橫向連接于兩外耳道之間稱(chēng)之為冠狀線，線上五個(gè)電極位置分布與矢狀線完全相同。兩條分界線相交于Cz電極，以此電極為圓心，和其它標(biāo)志線上電極距離為半徑畫(huà)圓，可以得到全部有效電極的具體位置。而其余各個(gè)電極的數(shù)字后綴命名根據(jù)位置同樣有規(guī)律可循，奇數(shù)代表此電極位于頭部左半側(cè)，反之偶數(shù)標(biāo)號(hào)的電極都位于右側(cè)，且兩側(cè)數(shù)字越靠近中央?yún)^(qū)域越校

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[8]基于眼電信號(hào)的眼部動(dòng)作的分析與識(shí)別[D]. 袁廷中.杭州電子科技大學(xué) 2014
[9]便攜式環(huán)境下基于離散小波變換和自適應(yīng)濾波器的眼電去除模型[D]. 施秋霞.蘭州大學(xué) 2013
[10]普適環(huán)境下基于靜息態(tài)腦電的身份識(shí)別研究[D]. 劉泉影.蘭州大學(xué) 2013



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