运动想象EEG幅值和相位耦合特征及训练影响研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZhangQin520
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特征分类效果不佳是阻碍运动想象BCI系统落地的一个重要因素,而提升运动想象脑电信号分类准确率的关键步骤是特征的提取。幅值特征是一种常用于在线运动想象BCI的控制特征,本文从健康的受试者出发,基于左右手运动想象的短期训练分析了两组受试者(有日常锻炼,无日常锻炼)和基于想象右手运动和不想象的长期训练数据分析了14名受试者的10个session(即10次在线训练),分析训练对幅值特征影响的同时考虑相位耦合特征,并通过跨session的迁移学习验证融合特征的运动想象识别效果,旨在研究不同特征类型在不同训练阶段任务预测能力的变化情况,为提高运动想象BCI分类效果提供理论指导。从短期运动想象BCI训练数据mu和beta频带中提取了幅值特征(功率的均方根)和锁相值(Phase-Lock Value,PLV)特征。结果表明短期训练并不能提高幅值特征、相位耦合特征及其融合特征的任务预测能力。从长期运动想象BCI在线训练数据的10~15Hz提取相同的幅值特征和相位特征,结果表明长期在线训练可以使幅值特征、相位耦合特征及其融合特征的任务预测能力得到显著提升。在两组数据集中,都有PLV特征值与幅值特征值朝相反方向变化的特点,如都存在幅值下降的同时相位耦合增强的现象。此外,从r~2值和运用多任务学习的分类方法得到的分类准确率两方面结果综合分析,基于长期训练结合幅值和PLV的特征相对于幅值或相位单一特征能显著提高任务预测能力,而短期训练不能得到这一结果。长期在线训练水平会影响运动想象BCI幅值特征、相位特征及其融合特征的任务预测能力。在经过连续的在线训练后,相较于长期在线训练的前半阶段,长期在线训练的后半阶段的基于同一受试者的幅值特征、相位特征及其融合特征的任务预测能力都得到显著提升。
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