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基于最优化少量电极的思维任务脑机接口
  • ISSN号:1001-0505
  • 期刊名称:《东南大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TP274[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]东南大学电子科学与工程学院,南京210096, [2]宾夕法尼亚州立大学工程学院,美国斯泰特克利奇16803
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61405033,61505028)、国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2010CB327705)、高等学校学科创新引智计划资助项目(B07027); 江苏省自然科学基金资助项目(BK20130629).
中文摘要:

为减少脑机接口的电极数量,采用基于最优化少量电极的共空间模式(CSP)算法提取不同思维任务下的脑电信号(EEG)特征值.首先,根据事件相关(去)同步化现象观察时频特性;然后,运用熵准则对单个电极进行可分性度量;最后,根据可分性排序,利用基于最优化少量电极的CSP算法和支持向量机算法对不同电极组合的特征值进行提取和分类,得出最优化的电极组合.结果表明,进行心算和想像空间旋转2种思维任务时被试的EEG信号在顶叶和枕叶区域存在明显的能量差异,6个被试可分性最高的电极均位于这2个区域;与传统的EEG信号处理算法相比,基于最优化少量电极的算法可以使系统使用的电极数减少至3.3个,并且分类正确率提高5.4%.因此,采用基于最优化少量电极的算法可以减少电极数目,改善思维任务脑机接口的性能.

英文摘要:

To decrease the number of channels of brain-computer interfaces,the optimal-less channel based common spatial pattern( CSP) algorithm is proposed to extract the eigenvalues of the electroencephalography( EEG) features of different mental tasks. First,the temporal-frequency features are represented by event-related( de) synchronization. Then,the separability of each individual channel is measured by entropy criterion. Finally,according to the rank of the separability,the eigenvalues of different channel groups are extracted and classified by the optimal-less channel CSP algorithm and the support vector machine algorithm to obtain the optimal channels. The results demonstrate that during the mental arithmetic task and the spatial rotation task,the EEG signals exhibit significant different powers in central and occipital lobe. The electrodes with the highest separability of all the subjects are located in these two areas. Compared with the traditional signal processing algorithm of EEG,the optimal-less channels based algorithm can reduce the number of the channels to3. 3 and increase the classification accuracy by 5. 4%. Therefore,the optimal-less channel based algorithm can reduce the number of channels and improve the performance of the mental task braincomputer interfaces.

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期刊信息
  • 《东南大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:东南大学
  • 主编:毛善锋
  • 地址:南京四牌楼2号
  • 邮编:210096
  • 邮箱:xuebao@seu.edu.cn
  • 电话:025-83794323
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-0505
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1178/N
  • 邮发代号:28-15
  • 获奖情况:
  • 先后荣获第三届国家期刊奖百种重点期刊奖,2006-2...,2013年荣获首届江苏省新闻出版政府奖"报刊奖"
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:23651