摘要 — 大脑的临床信息用于分析、诊断和治疗与大脑相关的疾病。大脑的信息是通过一种称为脑电图仪的电子设备获得的。该设备读取、记录并以图形方式显示患者大脑的电位,以便临床医生进行适当的临床关注。大脑的电位称为脑电图 (EEG)。收集 EEG 信号的过程涉及将脑电图仪的电极 (探针) 放置在患者的头皮上。值得注意的是,应正确剃掉头皮,以使探针与头皮接触良好。然而,所有在头皮上传播的电信号都被脑电图仪拾取。眼睛、肌肉和心脏都会产生可追溯到头皮的电信号。所有这些信号都与 EEG 一起记录,它们构成了 EEG 不需要的信号或噪声列表。它们损害了记录的 EEG 中包含的信息,并使医生很难有效地使用 EEG。电力线干扰 (PLI) 是另一种破坏 EEG 的信号。记录的 EEG 中出现任何这些不需要的电位都是不受欢迎的。因此,在显示信号之前从记录的 EEG 中去除噪声,即可实现正确的诊断和解释。此外,本文比较了使用不同窗口建模的有限脉冲响应 (FIR) 滤波器,目的是从 EEG 中去除 50Hz 电力线干扰。所采用的 FIR 滤波器技术涉及使用十种不同的窗口,即:Kaiser、Parzen、Gaussian、Hann、Hamming、Rectangular、Nuttall、Blackman Harris、Welch 和高度可调正弦 (HAS) 窗口。通过比较使用十个窗口中的每一个设计的滤波器的均方误差 (MSE),努力确定十个 FIR 滤波器中的每一个 PLI 干扰减少的有效性。结论是 Hamming 窗口的 MSE 最好,其次是 Hann 窗口。
因此,跨个体、跨场景的脑电分析方法逐渐成为研究热点。越来越多的研究人员将广泛应用脑 电信号分析的特征于跨个体、跨场景的脑电信号分析研究中。 Touryan 等人采用经典的独立成分分 析的特征分析方法描述特征空间,计算功率谱密度( Power Spectral Density , PSD ),并采用顺序 前向浮动选择方法识别频谱特征中的独立成分集,结果表明该方法可以识别出跨场景脑电信号中的 共同成分 [88] 。 Kakkos 等人采用了特征融合的方法,将 PSD 与功能连接特征相结合,提高了跨场景 分类的性能,并证明了脑特征融合在跨场景中的应用更为有效 [89] 。 Xing 等人将模糊熵特征用于跨 场景脑电信号分析,发现模糊熵特征相对于其他特征更能适合跨场景 [90] 。卷积神经网络 ( Convolutional Neural Networks , CNN )和递归神经网络( Recurrent Neural Networks , RNN )等基 于深度学习的新型跨任务模型在跨场景脑电分析中展现了巨大潜力。这些模型能够自动提取特征和 学习复杂的脑电特征,从而有效地缩小不同任务和场景之间的差距,提高模型的泛化能力 [91][92][93] 。 近年来,一些跨学科的方法被创新性地应用于跨场景研究, Zhao 等人提出了一种跨学科的对齐多 源域自适应方法,用于跨个体的 EEG 疲劳状态评估,显著提高了模型的泛化能力 [94] , Zhou 等人在 此基础上进行改进,提出了一种跨任务域自适应方法,有效提升了跨场景认知诊断的性能 [95] 。
1,2,3最后一年的学生,4 4 4位CMR工程技术学院教授,海得拉巴摘要:目前通常用于使用手动处理设备切割草的技术。该项目旨在使用蓝牙模块功能来制造由Android应用控制的草切割机系统,该功能通过使用太阳能在电动机的帮助下运行。在前几天,草切割机由燃料和电能运营,这些燃料和电能是昂贵的,需要高维护。太阳能电池板用于给电池充电,因此无需向外部充电。与其他能源相比,基于太阳能的能源更易于使用,更有利,并且易于使用。通过使用太阳能电池板,我们可以利用阳光免费发电。捕获的太阳能用于为电池充电以进行草切割操作。机器的移动由自动模式或手动模式完全控制。蓝牙控制器通过Android应用程序运行该机器的运动和方向。整个系统的控制设备是微控制器。蓝牙模块和直流电动机连接到微控制器。通过蓝牙模块从Android电话应用程序接收到的数据被作为输入到控制器的输入,并且控制器在太阳能切割器的直流电动机上作用。在完成任务时,控制器加载了使用嵌入式“ C”语言编写的程序。关键字:Arduino,太阳能电池板,电池,DC电机,蓝牙模块,电机驱动器,继电器。
摘要。脑机接口使个人能够通过脑电图 (EEG) 信号与设备进行通信,在许多使用脑电波控制单元的应用中都是如此。本文介绍了一种使用 EEG 波通过眨眼和注意力水平信号控制无人机运动的新算法。通过使用支持向量机算法对眨眼进行分类并通过人工神经网络将其转换为 4 位代码,对获得的信号识别进行优化。线性回归法用于将注意力分为具有动态阈值的低级或高级,从而产生 1 位代码。算法中的运动控制由两个控制层构成。第一层提供眨眼信号的控制,第二层提供眨眼和感知到的注意力水平的控制。使用单通道 NeuroSky Mind-Wave 2 设备提取和处理 EEG 信号。所提出的算法已通过对 5 个不同年龄个体的实验测试进行了验证。结果表明,与现有算法相比,该算法具有较高的性能,对 9 个控制命令的准确率为 91.85%。该算法最多可处理 16 个命令,准确率高,适用于许多应用。
从脑电信号进行语音解码是一项具有挑战性的任务,其中大脑活动被建模以估计声学刺激的显著特征。我们提出了 FESDE,一种从脑电信号进行完全端到端语音解码的新颖框架。我们的方法旨在根据脑电信号直接重建所听语音波形,其中不需要中间声学特征处理步骤。所提出的方法由脑电模块、语音模块和连接器组成。脑电模块学习更好地表示脑电信号,而语音模块从模型表示中生成语音波形。连接器学习连接脑电和语音的潜在空间分布。所提出的框架既简单又高效,允许单步推理,并且在客观指标上优于以前的工作。进行了细粒度的音素分析以揭示语音解码的模型特征。源代码可在此处获取:github.com/lee-jhwn/fesde。索引词:语音解码、语音合成、脑电图、神经活动、脑信号
癫痫是一种脑部疾病,其突发性不可预测性是导致残疾甚至死亡的主要原因,因此快速准确地识别癫痫发作时的脑电图(EEG)具有重要意义。随着云计算和边缘计算的兴起,建立了本地检测与云端识别的接口,推动了便携式脑电检测与诊断的发展。为此,我们构建了基于云边缘计算的癫痫发作脑电信号识别框架。在本地实时获取脑电信号,在边缘建立水平可视模型,增强信号内部相关性。建立Takagi-Sugeno-Kang(TSK)模糊系统对癫痫信号进行分析。在云端,建立临床特征与信号特征的融合,建立深度学习框架。通过本地信号采集、边缘信号处理和云端信号识别,实现癫痫的诊断,为癫痫发作时脑电信号的实时诊断与反馈提供新思路。
跨任务脑电信号分析方法研究已成为一个快速发展的研究热点。近年来,越来越多的研究者将脑电信号分析中广泛使用的特征应用到跨任务脑电信号分析研究中,包括功率谱密度(PSD)特征(Touryan et al.,2016;Adewale and Panoutsos,2019)、融合特征(Kakkos et al.,2021)等,旨在找到有效处理任务间差异的方法。同时,一些研究者通过与传统特征分类方法进行比较,探索出对不同任务之间的差异更加友好的分类器,包括多层感知器神经网络(MLPNN)(Kamrud et al.,2021)、领域自适应方法(Zhou et al.,2022)、滑动窗口支持向量机(SVM)(Boring et al.,2020)等。另一方面,为了缩小任务间的差异,提出了一些基于深度学习模型的新型跨任务模型,如卷积神经网络(CNN)(Mota et al.,2021)、循环神经网络(RNN)(Gupta et al.,2021)、基于度量的方法(Jia et al.,2023)、CNN 与 RNN 的组合(Zhang et al.,2019;Zhou et al., 2019;Taori等,2022)等。但跨任务脑电信号分析方法领域仍有许多未探索的领域,例如:任务分割与复杂度设计(Kamrud等,2021)、多源域自适应应用(Zhou等,2022)、多尺度多方向滤波器研究(Taori等,2022)、同时考虑特征提取和特征分类、增加数据量等。另外,跨任务分析与比较常见的跨学科研究也存在一些相互联系。本研究将从特征提取和特征分类的角度对跨任务脑电信号分析相关的文献进行综述,并讨论跨任务研究与跨学科研究对于脑电信号分析的关系,最后提出我们原创的观点,以期为跨任务脑电信号分析研究领域提供有益的建议。
1. 引言 近年来,脑信号研究已广泛应用于经济学和管理学等各个领域,而以前它仅用于工程学和医学领域 [1,2]。了解脑电图 (EEG) 分析和分类的方法使研究人员能够开展更多实验,以最佳地利用这些信号 [3,4]。当一个人执行一项活动时,他或她会产生信号,而收集这些信号将有利于增强任何过程。通过收集,我们的意思是研究信号模式,该模式随后可用作评估其他人的参考,例如,机器人手部运动 [5,6] 和情绪识别 [7,8]。决策是每一项生活活动中的重要过程,无论是个人还是机构。在商业中,决策在每个步骤中都至关重要,包括计划、人员配备、组织、协调和后续行动 [9,10]。决策可以分为
摘要 —EEG 记录中最大的问题之一是伪影造成的信号污染,因为这些干扰会阻碍对真实神经信息的分析。因此,在研究 EEG 之前,在尽可能多地保留大脑数据的同时消除伪影是一个关键步骤。为了解决颅面伪影的自动去除问题,本文提出了一个两阶段程序:前一个阶段是检测阶段 - 同时应用 MLP 神经网络和动态阈值法来检测 EEG 的污染区域,而后一个阶段是去除阶段 - 结合 CCA 和 EEMD 算法仅去除伪影数据。实验结果表明,两种检测方法相当,但动态阈值检测略优于 MLP。此外,组合技术可以完全去除散布在所有 EEG 通道中的伪影。本研究将扩展到需要更复杂模型的眼部伪影。索引术语 —癫痫、EEG、伪影检测、伪影去除
摘要 - 借助脑电图驱动的机械臂,意念控制假肢的梦想正在成为现实。这些非凡的设备将思维语言转化为身体动作。想象一下戴上舒适的脑电图耳机,它可以检测到运动过程中大脑产生的微妙脑电波。你的想法就像一个秘密代码,头带会拾取这些信号,并通过软件界面进行处理,然后传送到微控制器。这个界面会对大脑活动进行分类,以找到你的命令,这些命令通过充当机械臂大脑的微型电极发送到计算机。这会将你的想法转化为手臂电机的指令,电机根据收到的脑电图命令执行运动。考虑到预算和机械部件的可用性,机械臂应尽可能接近自然手臂的动作。但最终目标仍然很明确:创造一个感觉像额外肢体一样自然且易于使用的机械臂。关键词 - 机械臂、Raspberry Pi、机器学习、脑电图传感器
