指導(dǎo)教師：李昕學(xué)生：方燦班級：生物醫(yī)學(xué)工程11-2班學(xué)號：111203041039燕山大學(xué)里仁學(xué)院2015/3/22一種腦電特征提取方法及其在情感識別中的應(yīng)用研究腦電信號的概述

腦電信號是由腦神經(jīng)活動產(chǎn)生并且始終存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的自發(fā)性電位活動，是一種重要的生物電信號。腦電信號非常微弱，主要有以下幾個特點(diǎn)：（1）隨機(jī)性及非平穩(wěn)性相當(dāng)強(qiáng)。（2）腦電信號具有非線性。（3）采集到的腦電信號背景噪聲比較復(fù)雜，有50Hz的工頻干擾，電極與皮膚的接觸噪聲以及電極與地之間的共模信號的干擾等等。在認(rèn)知科學(xué)、生理學(xué)、精神病學(xué)方面，腦電信號具有廣闊的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用前景。通過研究人體處于不同生理狀態(tài)和不同腦功能狀態(tài)的腦電信號特征，可以了解腦電的不同工作機(jī)制。腦電信號的分析及處理無論是在臨床上對一些腦疾病的診斷和治療，還是在腦認(rèn)知科學(xué)研究領(lǐng)域都是十分重要的。2選題的依據(jù)和意義

人類的情感狀態(tài)在很大程度上影響了人類的認(rèn)知和行為。情感及其腦機(jī)制的研究，特別是情感與認(rèn)知的關(guān)系及其潛在的神經(jīng)基礎(chǔ)，已經(jīng)逐漸成為神經(jīng)科學(xué)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行情感識別是實(shí)現(xiàn)高級人機(jī)交互的關(guān)鍵技術(shù)。對于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，人-計(jì)算機(jī)接口以及智能計(jì)算機(jī)等具有重要意義。

腦電信號EEG（Electroencephalograph）是人體一種基本生理信號，蘊(yùn)含著豐富的生理，心理及病理信息。腦電信號是由大腦內(nèi)部億萬神經(jīng)元活動在大腦皮層的綜合反映，能直接反映大腦的活動情況。不同的思維狀態(tài)和情緒變化在不同的大腦皮層位置反映出不同的腦電信號，因此，腦電信號含有豐富的有用信息，通過有效提取對情感識別的應(yīng)用研究具有重大意義。3國內(nèi)外研究的情況

對腦電信號進(jìn)行特性分析與特征提取，國內(nèi)外對于這一課題的研究日益增多，到目前為止，已經(jīng)有很多方法被應(yīng)用于此。（1）1932年之前，對腦電信號特征分析與特征提取還停留在主觀水平上。（2）1932年Dietch首先用傅立葉變換進(jìn)行了腦電圖分析。（3）1932年之后，國內(nèi)外相繼引入了時域分析、頻域分析、時頻分析等腦電圖分析的經(jīng)典方法。（4）目前國內(nèi)外針對腦電信號的研究已經(jīng)有了很多方法。

臺灣大學(xué)的Yuan-PinLin等采用支持向量機(jī)模型根據(jù)腦電信號將情感狀態(tài)分四類（喜怒哀樂），確立了30個腦電信號與情感識別最相關(guān)的特性，并驗(yàn)證了對于情感識別作用最大的腦區(qū)位于額葉和頂葉。

康斯坦大學(xué)的MatthiasM.Muller等用情感圖片作為刺激大腦不同半球在受到情感刺激的腦電在γ頻帶范圍的特征。4課題研究內(nèi)容

（1）研究國內(nèi)外腦電信號特征分析與特征提取的理論和方法，對各種分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)加以認(rèn)識和總結(jié)。（2）腦電信號的頻域特征比較突出，因此，與其他生理信號相比，基于譜分析的腦電信號分析方法占有重要地位。功率譜分析是腦電信號處理最常用的工具，研究功率譜估計(jì)方法，把幅度隨時間變化的腦電波變換為腦電功率隨頻率變化的譜圖，從而可直觀地觀察到腦電節(jié)律的分布與變換情況。（3）針對如何在情感識別中有效處理腦電信號和提取有用信息的問題，實(shí)現(xiàn)一種情感識別的腦電特征提取算法。（4）掌握Matlab工程應(yīng)用軟件在信號分析中的應(yīng)用。（5）完成腦電信號的采集以及基于腦電特征的情感狀態(tài)識別的軟件設(shè)計(jì)。5主要解決的問題

（1）提取腦電信號的各種特征信息，并對其進(jìn)行特征分析。（2）分析腦電信號的產(chǎn)生機(jī)理及腦電信號中各種特征節(jié)律與情感關(guān)系。（3）將功率譜估計(jì)