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1、第26卷第1期北京生物医学工程Vo.l26No.12007年2月BeijingBiomedicalEngineeringFebruary2007脑电信号处理方法马颖颖张泾周吴疆摘要脑电信号是人体的一种基本生理信号,具有重要的临床诊断和治疗价值。由于脑电信号的自身非平稳性随机特点,使得对它的研究成为一项具有相当难度的课题。本文总结了脑电信号的时频、神经网络等处理方法。着重论述Wigner分布、小波分析、神经网络、非线性动力学,以及独立分量在脑电信号处理中的应用。关键词脑电信号;时频分析;非线性动力学;神经网络;独立
2、分量中图分类号R318.04文献标识码A文章编号1002-3208(2007)01-0099-04ThemodernprocessingmethodofEEGsignalMAYingying,ZHANGJingzhou,WUJiangCollegeofAutomation,NorthWesternPolytechnicalUniversity,Xi.an710072【Abstract】Electroencephalogram(EEG)signalisakindofbasicphysiologicalsignalo
3、fhumanbody,andithasveryimportantclinicaldiagnosisandtreatmentvalue.BecauseofthenonstationarityandrandomicityofEEGsigna,lthestudyonEEGbecomesquitedifficult.Thepapersummarizesthetime-frequencymethod,NeuralNetworkandsooninEEGprocessing.Particularlyitdiscussesthe
4、WignerDistributing(WD),WaveletTransform(WT),nonlineardynamicandICAintheEEGsignalprocessing.【Keywords】EEGSigna;ltime-frequencyprocessing;neuralnetwork;nonlineardynamic;ICA脑电信号是大脑组织电活动和大脑功能状态的综合反映,是一种机理相当复杂的随机信号。脑电图(EEG)是脑电1时频分析信号在大脑皮层或头皮表面的总体反映。各种形式的思维直接从时域提取特
5、征是最早发展起来的方法,因其直观状态以及病理情况在不同的大脑皮层位置反映出不同的脑性强,物理意义比较明确,至今仍被广泛应用。同时有些重电图。在临床医学方面,脑电信号处理可以为某些脑疾病提要信息在时域上反映突出,如反映癫痫信息的棘慢波,反映供诊断依据和提供有效的治疗手段。同时,随着近年来计算睡眠信息的梭形波等瞬态波形,因此时域分析在目前脑电定机应用技术的发展,脑-计算机接口技术迅速发展。脑-机量化分析中占有重要位置。但时域方法使大脑各个区域的接口利用人们对特定感觉或者感知活动的脑电的不同,对脑脑电活动情况不能得到直
6、观反映。频域分析方法主要基于电信号进行有效提取和分类达到某种控制目的。由于脑电[1]各频段功率、相干等。功率谱估计是频域分析的主要手信号自身非平稳随机信号的特点,提取脑电信号中的有用信段。它的意义在于把幅度随时间变化的脑电波变换为脑电息成为极具难度但是非常有前景的课题。功率随频率变化的谱图。脑电信号的时域分析方法对时域近年来,脑电信号处理除了经典处理方法以外,各种新的脑电信号波形特征参数进行识别,如幅值、波形的持续时方法有力的推动了脑电信号分析的发展。下文总结了脑电间等,仅给出信号在时间上的分辨率,而没有考虑信号
7、在频信号的时域,频域以及时频等处理方法,着重论述时频方法率上的分辨率。频域分析方法是建立在假设脑电信号具有中的Wigner分布、小波分析,非线性动力学的方法,以及独平稳特性的基础上,同时也只是考虑了信号的频域信息,而立分量在脑电信号处理中的应用。忽略信号在时间上的分辨率。自1932年Dietch首先用傅里叶变换进行了脑电分析之脑电信号是时变、非平稳信号,不同时刻有不同的频率后,相继引入了频域分析、时域分析、时频分析等方法。近年成分,单纯的时域表示或频域表示都不能准确表达信号。在来,随着计算机技术、信号处理技术以及
8、现代电子技术发展,EEG中许多病变都是以瞬态形式表现的,只有把时间和频神经网络、非线性动力学等新方法应运而生。[1]率结合起来进行处理,才能取得更好的结果。时频方法在时域和频域同时具有良好的局部化分析及其它一些重要性质,所以在脑电信号分析中受到重视。最简单的时频方法是作者单位:西北工业大学自动化学院(西安710072)短时傅里叶变换(shorttimeFouriertra
