基于脑电调节放松状态有效性研究

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1、学校代码10530学号201510171899分类号TP391密级公开硕士学位论文基于脑电调节放松状态有效性研究学位申请人伍能彪指导教师王毅副教授学院名称信息工程学院学科专业计算机技术研究方向泛在计算二〇一八年四月五日StudyonthemethodofinducingrelaxationstatebasedonEEGstimulusCandidateWuNengbiaoSupervisorProf.WangYiCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramComput

2、erTechnologySpecializationUbiquitousComputingDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateApril5th,2018湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由

3、本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要随着时代的飞速发展，人们的物质生活越来越丰富，工作节奏越来越快，人们压力也越来越大，需要寻找有效缓解压力的方法也越来越迫切。脑

4、电图（Electroencephalogram,EEG）是一种监测大脑生物电的工具。经过前人的研究，通过外部刺激可以改变脑电在大脑皮层的分布和活跃程度，从而改变精神状态。本文研究分别在视觉、听觉、混合刺激下，采集脑电信号，调节实验者进入高度放松的精神状态。本文研究的内容包括以下几个方面：一，在视觉刺激调节上，在视觉调节频率本文选取1、2、3、4HZ的调节频率。根据重心频率，1HZ和2HZ有助于调节放松状态，3HZ和4HZ能够振奋精神。视觉刺激路径采用双目标随机路径和固定路径两种方式，固定路径在调节效果上优于随机路

5、径。二，在听觉刺激调节上，本文采用轻音乐的方式诱导实验者进入高度放松的精神状态。听觉刺激源采用不同类型的轻音乐包括中国古典音乐、西方古典音乐、西方电子合成音乐三种。中国和西方古典音乐较西方电子音乐取得不错效果。三，在脑电特征上，本文采用滑动时间窗口方法，分别提取均值、方差、极值、频域、变化系数、波动指数等时域特征和功率熵、重心频率等频域特征。同时使用随机森林算法选取组合特征。四，本文使用Max-Min、正则化、Z-Score三种不同方式对数据标进行准化，并提出采用基于时间序列LSTM算法和传统的SVM、Rando

6、mForest、GBDT算法对调节前后的精神状态进行分类。在Z-Score变换下，LSTM算法模型准确率达到92%。五，通过计算视觉、听觉和混合刺激的每种刺激方式调节前后8种脑电频段功率占比变化幅度，比较不同刺激方式对脑电不同频段的影响。可知视觉刺激主要影响脑电Theta和Alpha频段，而听觉刺激主要影响Delta和Theta频段。六，本文提出切分数据集和实时测算两种方式计算有效调节时间，比较不同刺激方法的调节效率。最佳混合刺激方法比最佳视觉刺激方法调节时间缩短了6%~8%，比最佳听觉刺激方法缩短了26%~31

7、%。关键词：脑电；刺激；调节频率；时间序列模型；有效时间IAbstractWiththerapiddevelopmentofthetimes,people'smateriallifeisbecomingmoreandmoreabundant,workpaceisgettingfasterandfaster,andpeople'spressureisgettingbiggerandbigger.Itisurgenttofindwaystoeffectivelyrelievestress.Anelectroencep

8、halogram(EEG)isatoolformonitoringthebioelectricityofthebrain.Afterpreviousresearch,throughexternalstimuli,thedistributionandactivityofbrainelectricityinthecerebralcortexcanbechangedtochan