基于运动相关脑电特征的手运动方向识别

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1、第47卷第9期天津大学学报(自然科学与工程技术版)Vol.47No.92014年9月JournalofTianjinUniversity(ScienceandTechnology)Sep.2014DOI:10.11784/tdxbz201307001基于运动相关脑电特征的手运动方向识别1,21曹玉珍，张庆学(1.天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072；2.天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室，天津300072)摘要：为了研究如何从无创运动相关脑电中提取运动信息作为上肢主动康复训练的控制命令，通过设计实

2、验，使右手完成左、上、右3个方向的运动，同时采集脑电数据和右手运动信息．通过小波时频分析确认与右手运动相关的脑电频带，并提取其小波分解系数作为特征，采用支持向量机进行特征分类，根据方向识别准确率分析提取特征的有效性．结果表明，运动脑电delta和theta频段的小波系数特征可以有效区分右手不同方向的运动，方向识别准确率的均值接近65%，并且用准备阶段特征分类的结果普遍优于运动阶段特征，因此，在手运动之前诱发的脑电活动含有丰富的运动信息，可用于脑-机接口系统提取上肢主动康复训练的控制命令．关键词：脑电；连续小波变换；

3、小波分解；支持向量机；脑-机接口中图分类号：R318文献标志码：A文章编号：0493-2137(2014)09-0836-06RecognitionofHandMovementDirectionBasedonMovement-RelatedEEGCharacteristics1,21CaoYuzhen，ZhangQingxue(1.SchoolofPrecisionInstrumentandOpto-ElectronicsEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，Chi

4、na；2.TianjinKeyLaboratoryofBiomedicalDetectingTechniquesandInstruments，Tianjin300072，China)Abstract：Toextracteffectivemotorialinformationfromnoninvasivemovement-relatedEEGsignalutilizedascon-trolcommandsofactiverehabilitation，anexperimentwasdesignedwhichtherig

5、hthandmovedinthreedirectionsrespectively(left，top，right)andEEGdataofreciprocatingmotionandhandmovementtrajectorywererecorded.Firstly，waveletanalysiswasappliedtoconfirmthemovement-relatedbandsinfrequencydomain，andthenwaveletdecompositioncoefficientswereextracte

6、dascharacteristics.Next，thesupportvectormachinealgorithmwasselectedandtheeffectivenessoffeatureextractionwasestimatedthroughrecognitionaccuracy.Theresultsdemonstratethat，thewaveletcoefficientsofdeltaandthetabandsofmovement-relatedEEGusedascharacteristicscaneff

7、ectivelydis-tinguishrighthandmovementsindifferentdirectionsandhaveniceclassificationaccuracies，withthemeanclassifi-cationaccuracyofsubjectsuptonearly65%.Furthermore，therecognitionaccuraciesadoptingcharacteristicsofpre-paratorystagearesuperiortothatofmotorialst

8、age，indicatingthatEEGevokedbymovementpreparationhasabun-dantmovementinformationandcanbeusedforextractingcontrolcommandsofactiverehabilitationofbrain-computerinterface(BCI)system.Ke