脑电信号分析中的通道选择方法研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dingdang7456
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
作为一种具有丰富应用场景和突出发展潜力的技术,脑机接口系统在使用者的中枢神经系统与外部世界之间建立起新的沟通方式,使用者不需依靠外周神经系统或肢体动作即可实现与外部的交流和互动。基于脑电信号的脑机接口系统因其较低的花费和出色的安全性受到众多研究人员和使用者的青睐。为采集到更完整的脑部活动,达到更高的系统性能,该类脑机接口系统通常会在使用者的头皮表面布置大量的电极,这大大增加了系统在安装、配置和使用方面的障碍,也带来了更高的算力需求。因此,如何使用更少的脑电通道达成与使用完整通道配置时相当或者相较更高的系统性能便成为脑机接口系统研究当中一个迫切需要解决的问题。本研究面向运动想象脑电信号的分类,将上述问题分解为两大部分:一是如何从众多的脑电信号通道中选出尽可能精简的通道组合而不影响模型的分类准确率;二是在选出符合要求的通道组合之后,如何进一步提升其分类准确率。针对上述问题,本文进行的研究主要包含以下内容:(1)提出了一种基于信号互相关的区分度判据,用于对脑电信号通道进行选择。在两个公开的运动想象脑电信号数据集上验证了该方法的效果,并与既有的通道选择方法进行了比较。提出了最小通道配置作为评价指标,用于衡量脑电信号通道选择方法在满足特定的准确率要求的前提下缩减通道数量的能力,并验证了所选择的通道在陌生数据上的泛化能力。实验结果表明,对于实验中的两个数据集,本文提出的方法能够在不影响模型分类准确率的前提下将脑电通道数量分别从71通道和15通道减少至11通道和10通道以下。且所选的通道在陌生数据上也具有良好的泛化能力。(2)将蒸馏方法引入脑电信号分类模型的训练,提出一种基于脑电信号特征概率密度的深度模型蒸馏方法。该方法以上述的通道选择方法为基础,选取分类准确率较高的通道配置和分类模型作为教师模型,为使用不同通道配置的分类模型的训练过程提供指导,以提高其分类准确率。实验结果表明,本文提出的特征蒸馏方法在两个数据集上为学生模型分别带来了5.18和1.36个百分点的准确率提升,优于传统的知识蒸馏方法。基于以上结果,本研究实现了以较少的脑电信号通道达成更高的运动想象脑电信号分类准确率,为实现实时性更高、更便于配置和使用的脑机接口系统奠定了基础。
其他文献
高熵合金以其独特的合金设计理念及优异的结构与功能特性,成为了近年来的研究热点。其中,单相FCC结构高熵合金具有优异的塑性、低温断裂韧性、耐腐蚀性能、抗辐射性以及磁、电等性能,具有良好的应用前景。然而,单相FCC高熵合金强度较低,限制了单相FCC结构高熵合金的工程应用。本文采用机械合金化(MA)和放电等离子烧结(SPS)的方法制备了Fe-Ni-Co系高熵合金和原位碳化物增强的Fe-Ni-Co系高熵合
学位
历史文化街区作为城市历史和文化的重要载体,承载着城市传统物质记忆和历史记忆,历史文化街区保护的重要性正在日益增加。但是随着全球化和城市化进程的加快、气候环境的变化,城市的复杂性日益加剧,历史街区面临的不确定性和风险也日益复杂。韧性作为系统应对不确定风险的重要理论工具,为城市发展提供了一个响应不确定干扰以实现可持续发展的新视角和理论体系。本文将韧性理念引入历史文化街区保护的研究中,尝试为风险社会下历
学位
遗址博物馆是我国考古文博界基于遗址物质存续、知识普及与文化传承需要所独创的馆舍保护模式,在社会发展的不同时期,运生于认知演历的遗址博物馆实践活动存在三个较为明确的发展阶段:早期物存需要着重对遗址自身的围护与展示;中期符号象征致力文化意涵的实体呈现;当下遗址博物馆则开启了向人本主义的回归,着力构建访客本位的“智识体验”。受制于思维惯性,当前建筑学研的探索依然聚焦于视觉中心。然而,仅服务于视觉的感知片
学位
车辆的自主定位是汽车自动驾驶的关键技术之一,对于实现车辆行驶的路径规划和决策控制具有重要的作用。近年来,基于静态环境假设的激光里程计定位方法在室内自动导航场景取得长足进展。然而,对于自动驾驶车辆的行驶工况,室外动态场景存在移动物体多和几何特征少等问题,限制了现有激光里程计的定位精度和应用范围。针对自动驾驶车辆在城市道路行驶工况的定位需求,提出了一种基于语义融合的激光里程计定位方法。论文的主要研究内
学位
对于复杂外形浮体的浮态与稳性计算,国内外学者进行了深入研究,取得了显著的研究成果,但运用这些计算方法会碰到不同的困难,比如对水面要素、水下体积要素的计算较为繁琐,以及迭代计算可能无法收敛等。近些年出现了基于四面体的浮态与稳性计算方法,能初步解决上述困难,但是该方法的计算精度和可靠性,还缺乏更加系统的研究。本文从复杂外形浮体的浮态和稳性计算研究背景和意义入手,对研究现状进行了阐述分析。研究水线面与四
学位
超小金纳米粒子(AuNPs,d<3.0 nm)具有稳定性好、光学性能优异、可肾清除以及生物毒性低等优点。超小AuNPs作为纳米探针在分析检测、药物递送和生物成像等领域得到了越来越多的应用。组胺是一种生物胺,在炎症及神经传递等方面起着媒介作用,对组胺的监测具有重要的意义,然而传统的检测方法难以实现组胺的体内监测。超小AuNPs作为一类有效的分析探针,仍存在一些问题,如普通荧光增强型AuNPs的背景荧
学位
地下孔洞是桩基础施工过程中存在的主要安全问题,在未探明桩位地下孔洞的情况下进行桩基施工,易发生漏浆、埋钻、塌孔等安全事故。常用于浅层地下孔洞的勘探方法有高密度电法、浅层地震法、超前钻探法、探地雷达法等,这些方法能够为桩基础施工安全提供一定的指导作用。然而,传统的勘探方法均存在一些不足之处,如探地雷达法探测成本相对较高,浅层地震法难以对孔洞进行定量描述,埋深探测准确率也依赖技术人员的主观判断,超前钻
学位
城市公交是居民重要的出行方式之一,尤其在新时期“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念的背景下,居民低碳出行意识提高,城市公交载客量激增。然而,公交车辆一旦发生意外,往往是重大的交通事故,带来不可估计的人员伤亡和财产损失。因此,保障公交运行安全至关重要。提高公交运行安全水平不仅要事后溯因,更需事前防范。为此,各公交运营单位大力推进公交智能化建设,高级辅助驾驶系统(Advanced Drivin
学位
随着城市化的发展与职住分离现象的加剧,跨城出行的需求逐渐增加,以城际列车、市郊铁路为代表的大容量、高速度的铁路交通在跨城出行的运输系统中起到了重要的作用。近年来,我国多地的铁路运输方式面临着客流不足的窘境,多家铁路集团承担着大额亏损。造成这个现象的重要原因便是跨城出行中连接大城市的一端客流资源丰富,需求密集,且铁路车站等级较高,具备多种完善的接驳设施与设备;而连接小城镇的一端通常是客流稀疏的地区,
学位
兰炭废水为高含二元酚废水,当前处理方法难以将二元酚去除至达标,这会严重影响后续生化处理。通过某兰炭厂废水的水质分析,已知兰炭废水的化学需氧量达56000mg/L,所含有机物以酚类为主,尤其是二元酚达11500 mg/L,其中对苯二酚约1400 mg/L。现工业上普遍使用的萃取剂二异丙醚对其分配系数仅为1.4,萃取效果差。因此本论文结合团队前期研究,以较难脱除的对苯二酚为研究对象展开探究和实验。本论
学位