基于运动想象的脑机接口系统算法分析与研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于运动想象的脑机接口系统算法分析与研究硕士研究生：赵云明指导教师：王岚教授学科、专业：机械工程论文主审人：王克义副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于运动想象的脑机接口系统算法分析与研究硕士研究生：赵云明指导教师：王岚教授学位级别：工学硕士学科、专业：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.

2、EngAnalysisandResearchonAlgorithmforMotorImagery-basedBrain-ComputerInterfacesSystemCandidate:ZhaoYunmingSupervisor:Prof.WangLanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngi

3、neeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。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结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨

4、工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日基于运动想象的脑机接口系统算法分析与研究摘要作为一种全新的控制和交流系统，脑机接口

5、已成为当今科学与工程领域的研究热点。它可以直接利用人类大脑生成的脑电信号，通过计算机系统分析与翻译实现人与外界环境之间信息的交流。针对运动想象脑机接口系统，本文将在特征提取、选择以及分类等方面展开相关算法的研究。通过统计学分析方法分别在时域、频域以及时频域范围对运动想象EEG信号进行特性分析。结合事件相关电位和运动相关电位研究方法，对运动想象EEG信号中的mu和beta节律进行ERD/ERS特性与漂移电位分析。为判别出不同运动想象类型的EEG信号，本文提出一种多特征值分类结果融合算法，分别基于共空间模式和小波包分解算法完成特征的提取，并利用支持向量机进

6、行了分类。另外，本文基于神经网络算法对三种多特征值分类输出决策值的权重值进行优化求解，以获得最佳权重组合和最终融合决策值。与其他识别算法相比，本文提出的算法得到的正确识别率高于其他识别算法。针对特征向量冗余和分类器算法参数优化问题，运用不同的特征选择算法和智能优化算法进行了研究，本文提出一种基于Relief算法和引力搜索算法的特征选择与支持向量机参数优化算法，以获得EEG信号的最优特征向量和支持向量机分类器的最优参数值，从而提高了分类的正确率。另外，与粒子群算法和改进粒子群算法进行比较，引力搜索算法和改进引力搜索算法能够更快寻找到最优参数值。同时，结合

7、“层次”决策方法完成了多类EEG信号的特征提取与识别。搭建了由EmotivEPOC+EEG信号采集仪、计算机、电极传感器和被测人员组成的脑电信号实时采集平台，设计了运动想象信号采集界面，并分析了运动想象EEG信号的ERD/ERS特性。另外，设定二分类和四分类两种运动想象情景，对自主采集的脑电信号数据进行了特征提取与分类识别。关键词：脑机接口；EEG；特征提取；分类器；运动想象哈尔滨工程大学硕士学位论文基于运动想象的脑机接口系统算法分析与研究AbstractAsabrandnewcommunicationoption,brain-computerinte

8、rfacetechnologyhasbeenahottopicinthefieldofscie