基于近似熵与CSP的异步BCI空闲状态检测方法-论文.pdf

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1、2014年第23卷第6期http：llwww．C—S—a．org．ca计算机系统应用基于近似熵与CSP的异步BCI空闲状态检测方法①罗登，方慧娟，徐鑫(华侨大学信息科学与工程学院，厦门，361021)摘要：针对异步脑机接口(BCI)中空闲状态难以检测的问题，提出将近似熵与公共空间模式(CSP)综合的方法来处理．在采用二级分类策略的前提下，通过近似熵与CSP方法分别从时间复杂度和空间模式上提取不同类型的脑电特征，利用这些特征训练出不同的分类器，然后使用多分类器投票的方法将它们综合以提高判断空闲状态的正确率．将本文的方法运用到BCI竞赛数据中，得到最终具体想象任务的命中率(TPR)普遍比通过阂

2、值法得到的结果要高．数据处理的结果说明了本文方法对空闲状态检测的有效性．关键词：异步脑机接口；空闲状态；近似熵；共同空间模式；多分类器投票法TestMethodofIdleStateinAsynchronousBCIBasedonApproximateEntropyandCSPLUODeng，FANGHui—Juan，XUXin(SchoolofInformationScience&Engineering，HuaqiaoUniversity,Xiamen361021，China)Abstract：Tocopewiththeissueoftheidlestatedetectionwhichi

3、sdificultinmotorimagerybasedbrain—computerinterface，thepaperproposesamethodthatapproximateentropyandcommonspatialpattern(CSP)arecombined．Ontheconditionoftwo—classclassification，diferentkingsoffeaturesareextractedthroughapproximateentropyintimecomplexityandCSPinspatialpattern．Thenthesefeaturesareus

4、edtomakediferentclassifierswhicharecombinedbyvote-basedclassificationmethodtoimprovetheaccuracyofjudgingidlestate．Bywayofthismethod，thefinalexperimentalresultsofBCIcompetitionshowsthetruepositiverate(TPR)ofintentionalmotorimageryishigherthanthethresholdmethod．Theresultofdataprocessingindicatesthee

5、fectivenessoftheproposedmethod．Keywords：asynchronousbrain—computerinterface；ideastate；approximateentropy；commonspatialpattern；vote．basedclassificationmethod脑机接口(Brain．ComputerInterface，BCI)是一种象左、右动和脚动等，即具体想象任务．而异步脑机接新的人机交互方式，能直接通过人脑来控制外界设备，口要求不给提示信号，让使用者可以在任何时刻通过而不用借助语言或肢体动作【lJ．根据脑电信号的种类控制大脑的活动发出命

6、指令，控制外部设备[21．为了以及工作方式的不同，脑机接口有多种研究方向，其实现异步BCI中的脑电信号分析，就必须要判断受试中运动想象异步BCI作为一种更具有实用价值的类型，者是否在进行运动想象，这就需要检测空闲状态．得到了越来越多的关注．空闲状态是指使用者无控制意图时(Nocontrol，运动想象是一种比较理想的脑机接口类型，它的NC)的状态，非空闲状态是指使用者有控制意图实现方式不需要外界刺激，只依赖于受试者的想象．(Intentionalcontrol，IC)的状态．空闲状态的检测一直运动想象BC1分为同步和异步两类．同步BCI主要是是运动想象异步脑机接口的难点，主要在于空闲状态为研

7、究运动想象本身的特征而设计的，在受试者开始的特征相对来说不太明显．目前，针对运动想象脑机想象时，它给出提示信号，提示受试者在这个时间点接口的空闲状态检测主要有两种策略：阈值法【3】和分开始的一段时间窗内进行想象，想象的内容主要有想类器法[4’5]．阈值法通过对分类器的输出值设定上下①收稿时间：2013．10．19；收到修改稿时间：2013．11-l8SoftwareTechnique·Algorithm软件技术·算法15