思维脑电分析及其在精神负荷评估中的应用

摘要

本论文针对思维活动产生的多维脑电信号，研究它们的处理和分析新方法，并试图将这些方法应用到基于脑电的精神负荷评估中。提出了将独立分量分析和时频分析相结合进行脑电消噪的具体步骤和方法，并进一步对独立分量进行匹配和分析，实现思维脑电的特征提取。提出了一种脑电信号特征提取的新方法。该方法结合小波分析和主分量分析，在保留信号主要信息的基础上实现了信号特征的压缩。针对多维脑电信号的非线性分析，提出了一种基于时间延迟和序列相关性的相空间重构方法，算法通过多维脑电数据的相关性和数据稳定性来选择时间延迟和嵌入维数参数。采用脑电的空间不对称分布的分析方法进行思维脑电的特征提取，并应用神经网络完成思维任务的分类，所提取的脑电特征能有效揭示思维任务与脑活动状态之间的关系，分类效果较满意。设计了不同的思维实验用于仿真精神负荷水平，并结合自我评估和性能评估结果，对实验数据进行多方法分析比较。对思维脑电和精神负荷关系进行了有意义的探索，研究脑电频谱、导联位置、关联维数等与负荷水平的关联。精神负荷的测评结果验证了该方法的可行性。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1脑电现象的研究历史

1.2脑与脑功能研究

1.3脑电研究的方向

1.4本文的研究内容

第二章脑电信号处理方法

2.1引言

2.2脑电信号的处理方法

2.2.1小波分析

2.2.2非线性分析

2.2.3多维统计分析

2.3主分量分析和独立分量分析

2.3.1主分量分析

2.3.2独立分量分析模型

2.3.2 ICA的Infomax算法和扩展Infomax算法

2.4应用独立分量分析进行思维脑电消噪

2.4.1思维脑电的独立分量分析

2.4.2增加输入信号的独立分量分析

2.4.3构造干扰源仿真信号的独立分量分析

2.5本章小结

第三章 不同思维任务的自发脑电研究

3.1引言

3.2思维脑电的主分量分析

3.2.1实验数据

3.2.2基于小波和主分量的分析方法

3.2.3脑电频谱分析

3.3思维脑电的空间不对称性分析

3.3.1思维脑电的不对称性

3.3.2利用脑电不对称分布进行思维任务的分类

3.4思维脑电信号的独立分量分析

3.4.1思维脑电信号的独立分量分解

3.4.2独立分量的匹配和分析

3.5本章小结

第四章思维脑电的非线性分析

4.1引言

4.2非线性动力学分析的基本方法

4.2.1非线性动力学分析基本概念

4.2.2相空间重构

4.2.3信号的相空间重构过程

4.3多导联信号的相空间重构方法

4.3.1多导信号的相空间重构

4.3.2 CTM算法及信号的确定性计算

4.3.3 G-P算法

4.3.4单导和多导重构相空间的相关维数的比较

4.4多导思维脑电信号的非线性分析

4.4.1数据和处理

4.4.2信号确定性评估

4.4.3思维脑电的相关维数计算和分析

4.5本章小结

第五章 应用思维脑电信号测评精神负荷

5.1引言

5.2精神负荷

5.2.1精神负荷的产生背景

5.2.2精神负荷的定义

5.2.3精神负荷的生理学解释

5.2.4精神负荷的研究和发展

5.3精神负荷的测评方法

5.3.1精神负荷的评估方法

5.3.2测量精神负荷的实验

5.4利用思维脑电评判精神负荷

5.4.1精神负荷的测评实验和数据分析

5.4.2不同思维状态下的精神负荷分析

5.5精神负荷脑电信号非线性分析

5.6本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

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