腦電信號中參考信號的研究與應(yīng)用.pdf

1、腦電信號包括頭皮腦電信號、顱內(nèi)宏電極腦電信號和顱內(nèi)微電極腦電信號三種類型。這三種腦電信號經(jīng)分解得到的源信號依次更精細,更接近于神經(jīng)元。目前大多數(shù)專家將研究焦點集中在頭皮腦電信號上,頭皮腦電信號是從頭皮表面記錄到的腦細胞群的自發(fā)性電活動,反映的是頭皮電位與參考電勢之間的電位差。預(yù)處理在腦電信號的分析及研究中起著非常重要的作用,例如,參考信號的辨識與去除就是長期以來一個國際上公開的技術(shù)難題。目前最常用的方法是平均參考信號法,該方法的缺陷已在

2、很多文獻中有所描述。
　　本文在參考信號與腦電源信號之間相互獨立的假設(shè)下,基于獨立成分分析理論,提出四種參考信號去除方法,即R1、R2、R3和R4法并給出了詳細的理論推導。為了滿足獨立性的假設(shè),應(yīng)用了兩種方式,第一種方式是選擇被試者的耳垂作為參考電勢點,然后采用一種特殊的實驗方法要求實驗者用手指輕彈參考電極,每秒一次記錄一段腦電數(shù)據(jù);第二種方式是選擇被試者的左手拇指、左臂、左肩、胸前的左半部分以及后背的左半部分等五個部位為參考電極

3、放置點。實驗結(jié)果表明方式一中輕彈參考電極從而在所記錄到的腦電信號的所有通道中都引入了肌電成分,這個肌電成分與所有的腦電源信號是獨立的;方式二中將參考電極放置在上述5個部位中的任意一個,由于它遠離大腦頭皮電極,所以這些部位真實的參考信號與腦電源信號之間也相互獨立。
　　當獨立性滿足時,就可以利用上述四種方法對原始腦電信號進行求取參考信號。本文從原始EEG信號中去除R1、R2后的腦電信號與去除平均參考信號后的信號進行了比較,在所有的共

4、同信號(肌電信號、心電信號等)都被去除的前提下,前者含有的腦電信息更豐富,這也從一方面表明了R1和R2方法優(yōu)于平均參考信號法。同時也得出對于沒有對參考電極做任何處理只是簡單的放置在耳垂、乳突等部位所獲得的腦電信號,參考信號與腦電源信號之間是相關(guān)的,本文的實驗數(shù)據(jù)中,相關(guān)性系數(shù)高達0.69。
　　本文最后在參考信號與腦電源信號之間相互獨立的條件下,從理論上證明了R2方法與R4方法的等價性。也對以下2點做了詳細的理論證明,1)R2方法