第1章简介1 1.1什么是信号?。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1.2信号分类。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 1.2.1模拟或数字信号。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 1.2.2周期性和十个杂志信号。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 1.2.3确定性和随机信号。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 1.2.4真实和复杂的信号。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 1.3典型的现实世界生物医学信号。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 1.3.1脑电图(EEG)。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 11 1.3.2心电图(ECG)。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 14 1.3.3电击图(EOG)。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 14 1.3.4电视图(ERG)。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。11 1.3.1脑电图(EEG)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 1.3.2心电图(ECG)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 1.3.3电击图(EOG)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 1.3.4电视图(ERG)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 1.3.5肌电图(EMG)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 1.4结论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16
当信号变得足够复杂,记录的单个值不再作为特征时,大多数工程师首先转向传统的 RMS 能量、峰峰值测量或 FFT 来创建特征 - 将平均值或 FFT 系数视为训练的相关特征。但问题是这些特征会丢弃做出您最想做出的判断所需的大部分信息。RMS 当然可以帮助识别某些条件,并且具有相对较高频率和时间分辨率的 FFT 运行可能非常有价值。但是高级描述性统计数据会丢弃几乎所有必要的签名信息,您需要这些信息来找到首先证明传感器实施价值的细粒度事件和条件。正如来自另一个领域的这个优秀示例所示,描述性统计数据不会让您看到最有趣的东西:
经典信号处理和非经典信号处理:信号的节奏 作者:Attaphongse Taparugssanagorn 本书首次出版于 2023 年 剑桥学者出版社 Lady Stephenson 图书馆,纽卡斯尔,NE6 2PA,英国 大英图书馆出版数据编目 本书的目录记录可从大英图书馆获取 版权所有 © 2023 Attaphongse Taparugssanagorn 保留本书的所有权利。 未经版权所有者事先许可,不得以任何形式或任何方式(电子、机械、影印、录制或其他方式)复制、存储在检索系统中或传播本书的任何部分。 ISBN (10):1-5275-2864-2 ISBN (13):978-1-5275-2864-2
本教材是从十几年来为本科生讲授通信信号处理基础知识的课程笔记演变而来的。学生们大多具有电气工程、计算机科学或数学背景,并且通常是在洛桑联邦理工学院 (EPFL) 读三年级,对通信系统感兴趣。因此,他们接触过信号与系统、线性代数、分析元素(例如傅里叶级数)和一些复杂分析,所有这些在工程科学本科课程中都是相当标准的。这些笔记已经达到一定的成熟度,包括示例、解决问题和练习,我们决定将它们变成易于使用的信号处理文本,并将通信视为一种应用。但是,我们并没有再写一本关于信号处理的书(因为已经有很多优秀的书了),而是采用了以下变化,我们认为这将使这本书作为本科教材具有吸引力。
本教科书是主要针对神经科学家和生物医学工程师的信号处理的简介。文本是为我在芝加哥大学和伊利诺伊理工学院的研究生和本科生教授的四分之一课程开发的。本课程的目的是向具有合理但适中的数学背景(包括复杂的代数,基本微积分和差分方程的入门知识)以及神经生理学,物理学和计算机编程的最小背景的学生介绍信号分析。为了帮助基本的神经科学家简化数学,第一章是小步骤开发的,并且添加了许多注释以支持解释。在整个文本中,在需要的地方引入了高级概念,在细节会使“大局”分散注意力的情况下,进一步的解释将移至附录。我的目标是为学生提供所需的背景,以了解商业上可用的分析软件的原则,以使他们能够在MATLAB等环境中构建自己的分析工具,并使更先进的工程文献易于访问。大多数章节基于90分钟的讲座,其中包括MATLAB脚本的演示。第7章和第8章包含三到四个讲座的材料。每个章都可以作为独立单位来考虑。对于需要在支持主题上刷新记忆的学生,我包括对其他章节的参考。数字,方程式和附录也由章节独立引用。
Aerobotix Technosolutions,印度马哈拉施特拉邦科尔哈普尔 摘要 EMG 传感器已广泛应用于辅助技术、生物医学和人机界面。本文讨论了具有紧凑设计和信号采集的 EMG 传感器的开发。该系统捕获、过滤和放大肌肉信号,以使其可用于假肢、康复和诊断等许多领域。 关键词:EMG 信号、辅助设备、信号放大、信号处理、肌电图、仿生手臂、康复、生物医学、脑机接口、可穿戴技术、神经肌肉功能、假肢设备、电信号、神经康复、外骨骼。 I. 介绍 肌电图传感器捕捉肌肉收缩引起的电活动,这使得它能够应用于仿生手臂、康复、生物医学诊断、人机界面等广泛的领域。使用 EMG 传感器,我们可以记录肌肉产生的电活动,这有助于物理治疗师分析肌肉活动并识别薄弱的肌肉。因此,可以使用该数据为患者创建康复程序。它用于外骨骼和仿生手臂,为身体残疾的患者提供运动支持。它们有助于通过适应用户独特的肌肉模式和力量来定制辅助设备。传感器越紧凑,用户体验就越好。这些传感器将监测肌肉健康并防止慢性病患者的肌肉萎缩。据世界卫生组织称,全世界约有 3000 万人需要假肢或其他辅助设备。肌电图传感器在改善辅助技术领域的生活质量方面发挥着重要作用。机器学习的技术进步将提高传感器的效率。它将根据用户的数据进行学习,并能够在仿生手臂的情况下提供快速的实时反馈。本文介绍了一种紧凑型肌电图传感器电路的开发和实现。二、文献综述在 Crea 等人 (2019) 进行的研究中,肌电图信号允许用户使用肌肉收缩来控制假肢。根据 Liao 等人的研究,肌电图信号允许用户使用肌肉收缩来控制假肢。 (2020),研究使用带有机器学习算法的 EMG 传感器,这将实现精确控制,减少反馈时间和自然运动。根据 Basmajian 等人 (2017) 的说法,功能性电刺激 (FES) 对于脊髓损伤患者的康复 EMG 传感器起着至关重要的作用。刺激特定肌肉有助于患者恢复运动控制。
脑电图(EEG)的运动轨迹解码,用于有效控制大脑计算机界面(BCI)系统,一直是研究的活跃领域。这些系统包括假体,康复和增强设备。在这项工作中,在掌握和升力运动过程中使用前移动前的EEG信号估算三维(3D)手运动学。从公开可用数据库Way-eeg-gal中使用的十二个受试者的数据用于此目的。多层感知器(MLP)和基于卷积神经网络长期记忆(CNN-LSTM)的深度学习框架提议利用在实际移动执行之前编码的EEG数据中编码的运动神经信息。使用以七个不同范围过滤的脑电图数据分析频段特征,以分析手动运动学解码。最佳性能频带功能将采用不同的EEG窗口尺寸和滞后窗口进行进一步分析。此外,使用剩余的受试者(LOSO)方法进行了受试者间的手轨迹解码分析。Pearson相关系数以及手轨迹用于评估所提出的神经解码器的解码性能。这项研究探讨了在触及和掌握任务期间使用EEG信号进行主题间3D手轨迹解码的可行性。所提出的CNN-LSTM解码器能够分别在三个轴上达到最高0.730和0.627的大相关性,分别在受试者内和受试者间设置中,从而为实用BCI应用提供了有关从移动前EEG信号中解码手部位置的可行信息。
关于 IIT 巴特那:印度理工学院巴特那分校是一所位于比赫塔的自治科学、工程和技术教育与研究机构,距巴特那 35 公里。目前,IIT 巴特那分校有 10 个学术部门,提供 B.Tech.、M.Tech. 和 Ph.D. 课程。该学院的教职员工都接受过国内外各个卓越机构的学术和研究培训。尽管存在一些实际限制,但该学院的近期出版记录非常出色。其中包括许多享有盛誉的国内外期刊。最近,在印度政府教育部发布的最新 NIRF 中,IIT 巴特那分校被评为第 26 名工程学院。关于电气工程系:自 2008 年 IIT 巴特那分校成立以来,电气工程系 (EE) 一直在不断发展。该系的主要目标是提供高质量的教育并鼓励 B.Tech、M.Tech 和 PhD 学生从事研究。该系提供电气和电子工程学士学位、两个硕士学位课程(1. 通信系统工程、2. VLSI 和嵌入式系统)以及电气工程各个专业领域的博士学位课程。该系的主要研究领域包括
精神分裂症(SCZ)是一种影响大脑功能的慢性精神疾病,会导致情绪,社会和认知问题。本文探讨了使用脑电图(EEG)信号检测SCZ的功能性脑网络和深度学习方法。使用多元自回归模型和相干连接算法提出并实施了功能性脑网络分析。使用三种MA Chine学习技术和3D跨跨神经网络(CNN)模型用于对SCZ患者和健康控制受试者进行分类,然后利用公共LMSU数据库来评估性能。所提出的3D-CNN方法的精度达到了98.47±1.47%的性能,灵敏度为99.26±1.07%,特异性为97.23±3.76%。此外,除了默认模式网络区域外,还发现了左右半球的时间和后颞叶,作为SCZ脑网络分析的显着差异区域。