脑电信号中参考信号的研究与应用

【摘要】脑电信号包括头皮脑电信号、颅内宏电极脑电信号和颅内微电极脑电信号三种类型。这三种脑电信号经分解得到的源信号依次更精细，更接近于神经元。目前大多数专家将研究焦点集中在头皮脑电信号上，头皮脑电信号是从头皮表面记录到的脑细胞群的自发性电活动，反映的是头皮电位与参考电势之间的电位差。预处理在脑电信号的分析及研究中起着非常重要的作用，例如，参考信号的辨识与去除就是长期以来一个国际上公开的技术难题。目前最常用的方法是平均参考信号法，该方法的缺陷已在很多文献中有所描述。本文在参考信号与脑电源信号之间相互独立的假设下，基于独立成分分析理论，我们提出四种参考信号去除方法，即R1、R2、R3和R4法并给出了详细的理论推导。为了满足独立性的假设，我们应用了两种方式，第一种方式是选择被试者的耳垂作为参考电势点，然后采用一种特殊的实验方法要求实验者用手指轻弹参考电极，每秒一次记录一段脑电数据；第二种方式是我们选择被试者的左手拇指、左臂、左肩、胸前的左半部分以及后背的左半部分等五个部位为参考电极放置点。实验结果表明方式一中轻弹参考电极从而在所记录到的脑电信号的所有通道中都引入了肌电成分，这个肌电成分与所有的脑电源信号是独立的；方式二中将参考电极放置在上述5个部位中的任意一个，由于它远离大脑头皮电极，所以这些部位真实的参考信号与脑电源信号之间也相互独立。当独立性满足时，我们就可以利用上述四种方法对原始脑电信号进行求取参考信号。本文从原始EEG信号中去除R1、R2后的脑电信号与去除平均参考信号后的信号进行了比较，在所有的共同信号（肌电信号、心电信号等）都被去除的前提下，前者含有的脑电信息更丰富，这也从一方面表明了R1和R2方法优于平均参考信号法。我们同时也得出对于没有对参考电极做任何处理只是简单的放置在耳垂、乳突等部位所获得的脑电信号，参考信号与脑电源信号之间是相关的，本文的实验数据中，相关性系数高达0.69。本文最后在参考信号与脑电源信号之间相互独立的条件下，从理论上证明了R2方法与R4方法的等价性。我们也对以下2点做了详细的理论证明，1）R2方法优于平均参考信号法；2）当脑电信号的通道数趋向于无穷大时，我们计算所获得的R2接近于真实的参考信号，而平均参考信号并不接近与真实的参考信号。
【作者】陈士辉；
【导师】胡三清；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】脑电信号；独立成分分析（ICA）；参考信号；相关性系数；平均参考；

【参考文献】
[1]王文波.论驰名商标的异化[D].西北大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[2]杨永宏.建筑工程施工质量管理与控制研究[D].西安建筑科技大学,结构工程,2013,硕士.
[3]田生祥.电力通信网络管理信息系统的分析与设计[D].厦门大学,软件工程,2014,硕士.
[4]李安.关于带有α阶Caputo分数导数的Cauchy问题[D].郑州大学,应用数学,2013,硕士.
[5]房洁,代建周,晁玉方,杜同爱.区域人力资源开发指标体系实证研究——以山东省为例[J].齐鲁工业大学学报(自然科学版),2015,01:94-98.
[6]毕红鹰.当代国际贸易发展及我国的战略选择[D].吉林大学,世界经济,2004,硕士.
[7]郎奎.侵华日军遗弃化学武器销毁见闻[J].现代兵器,2002,02:2-5.
[8]颜明.保兑仓中供应商回购策略研究[D].青岛大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[9]连红.不同剂量包膜甜菜碱对热应激奶牛产奶性能、血液指标及Hsp70mRNA含量的影响[D].南京农业大学,动物营养与饲料科学,2011,硕士.
[10]范清.基于多特征融合的极化SAR地物分类方法研究[D].大连海事大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[11]李敏.《凡人》中主人公生存困境之存在主义研究[D].中国矿业大学,英语语言文学,2014,硕士.
[12]张天伦,张伯林,聂荔.关于非无穷远三极剖面法的若干新认识[J].石油地球物理勘探,1999,02:235-246+248.
[13]朱思源.论信用证纠纷的法律适用[D].外交学院,国际法,2014,硕士.
[14]毛佳.我国公安系统公务员职业道德建设问题研究[D].江西财经大学,行政管理,2013,硕士.
[15]鲁卢.基于适体技术化学发光检测生物小分子腺苷[D].南昌大学,2014.
[16]穆美红.隔姜灸治疗恶性肿瘤化疗所致骨髓抑制的临床观察[D].山西中医学院,针灸推拿学,2013,硕士.
[17]陈静杰,李伟平,薛劲松,朱云龙.基于知识的供应链决策框架[A].中国自动化学会智能自动化专业委员会、昆明船舶设备集团公司、云南自动化学会、中国人工智能学会计算机视觉及智能控制学会、IEEE控制系统学会北京分会、中国自动化学会机器人竞赛工作委员会.2001年中国智能自动化会议论文集（上册）[C].中国自动化学会智能自动化专业委员会、昆明船舶设备集团公司、云南自动化学会、中国人工智能学会计算机视觉及智能控制学会、IEEE控制系统学会北京分会、中国自动化学会机器人竞赛工作委员会:,2001:6.
[18]赖东.水稻光氧化基因LPOl（t）的初步定位[D].南京农业大学,作物遗传育种,2012,硕士.
[19]许峥.海关进出口商品管理系统设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2012,硕士.
[20]陈泓娟,班晓娟,涂序彦,卢汉清.计算机动画的人工生命方法研究——人工鱼的自繁衍模型[J].自动化学报,2003,06:986-989.
[21]刘蕾.对2012版PEP小学英语教材的评价[D].鲁东大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[22]白云霞.中国银行内蒙古自治区分行网点转型流程优化研究[D].内蒙古大学,工商管理,2012,硕士.
[23]郑逸.汉语词典中颜色词的释义优化[D].四川外国语大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[24]刘岩.GIS支持下的中国东北地区中西部新石器时代人地关系初步研究[D].吉林大学,考古学及博物馆学,2013,硕士.
[25]秦润琼.何炳松《外国史》教科书研究[D].湖南师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[26]白崇生.CRH、ACTH和GC对体外培养染铝大鼠脾淋巴细胞免疫功能的影响[D].东北农业大学,临床兽医学,2013,硕士.
[27]段书娟.新刑诉法视野下证人出庭作证制度研究[D].山东大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[28]杨奕模.焦油白云石盛钢桶衬砖挂渣、冷钢问题探讨[J].四川冶金.1989(04)
[29]王智.危岩崩落连锁激振效应研究[D].重庆交通大学,岩土工程,2012,硕士.
[30]邹世芳.个性化推荐技术在农业推广系统中的应用[D].华中师范大学,农业信息化,2014,硕士.
[31]廖毅.湖南省农产品对东盟出口贸易研究[D].江西农业大学,农村与区域发展,2012,硕士.
[32]朱大明.建筑评论的基本要素[J].华中建筑.2003(02)
[33]傅凤琳.高中化学教与学的现状和五环教学法[D].江西师范大学,教育,2003,硕士.
[34]李星火.中学体育与健康课程中运用网络辅助教学的实践研究[D].宁波大学,现代教育技术（专业学位）,2014,硕士.
[35]吕沫婵.论腐败治理的法律机制[D].大连海事大学,法律,2014,硕士.
[36]李彤.多谱遥感影像特征提取及协同解译研究[D].哈尔滨工业大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[37]刘杰.二手工程机械评估方法研究[D].长安大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[38]胡江洪,詹超.数据挖掘中决策树算法的研究及其改进[J].计算机与信息技术,2005,09:17-19.
[39]李国强.法律人格的相对化分析[D].吉林大学,民商法学,2004,硕士.
[40]肖金凤.小浪底水利枢纽建设期环境影响及管理对策[J].中国水利.2004(12)
[41]陈萍.对外汉语教学行为有效性之研究[D].湖南师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[42]刘武宜.光与影的别样言说：川剧的影像表达[D].西南大学,电影学,2013,硕士.
[43]陈德富.车牌识别的嵌入式系统研究[D].浙江工业大学,2006.
[44]章明华.无锡市中学推广棒、垒球运动的可行性研究[D].苏州大学,体育教育训练学（专业学位）,2013,硕士.
[45].中国本科院校竞争力总排行榜(839所)[J].评价与管理,2013,01:35-40.
[46]李田.存活心肌评估方法效果分析[D].山东大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[47]齐明.中国公司治理与立法选择——兼论独立董事制度的合理性[D].吉林大学,民商法学,2004,硕士.
[48]毛垣生.自建数据库中文本挖掘及检索技术[J].情报杂志,2004,04:29-30+32.
[49]陈玉萍.基于内存索引和位图的多项集序列模式挖掘算法研究[D].燕山大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[50]蒋园媛.云南大理周城甲马艺术研究[D].贵州民族大学,民族学,2012,硕士.