论文部分内容阅读
【摘 要】从脑部提取多路(2048路)脑电信号处理后成像,对于人脑的研究具有重要意义,本文详细介绍了脑电信号处理及成像技术的研究现状,论述了脑电信号的提取及处理方法,介绍了脑电物理头模型数据采集系统的总体设计方案,并且着重分析了成像过程中,脑电信号的抗干扰技术, 对成像电路也进行了较为细致的分析.提出了试验的中出现的问题及今后改进的方向.
【关键词】脑电信号 抗干扰 信号采集
早在1875年,英国生理学家Richard Raton就从从兔脑和猴脑中记录到微弱的电流。到了1929年德国精神病学家Hans Bergar首先作了尝试,记录的人脑的电流, 脑的解剖工作开展的甚至更早,人们从来就没有停止对人脑的探索,但是,人脑的庞大,复杂又极大的阻碍了研究的过程,使得人们对大脑的认识还停留在初级的阶段.于是在这样的情况下研究脑电信号的平面成像技术就有了其重要的现实意义.
研究脑电信号特征,通过脑电信号采集盒,对脑电信号进行多路(2048路信号)采样,通过放大电路,模数转换电路反应到计算机中,进行可视化处理.这里着重论述脑电信号处理部分的关键技术及理论,在对微弱信号采样的抗干扰过程的研究,从被干扰和噪声淹没的采集信号中观察提取各种生物信号所写在信息,并对其进行分析﹑处理.对采集与处理的方案进行可行性分析。
一、采集帽的制作
由于信号要在脑部完成采集的工作,而且有2048路信号,所以我们考虑设计一个脑电信号采集帽,将探头固定到采集帽上,这样工作量和效果都会好一些。材料方面,我们计划用大头针来做探头,将大头针固定到试验采样帽上,然后将导线焊接在大头针的底部,可将信号顺利的提取出来,所以试验帽的材料应该采取较厚,有弹性的橡胶制品,而且由于参加试验过程的人员脑部的大小不一,最好试验帽有一定的松紧性,我们最终找到了一种较厚的鼠标垫来作为试验帽的材料,按照我们的设计,我们把鼠标垫分裁成为六个面积相等的片子,试验帽就做成“六角”的形状。每一片的面积基本相同,将六个部分紧密的缝制起来就得到了我们试验用的采样帽,在试验帽的制作过程中,每一片之间用针线紧密的缝制在一起,帽子顶端六片材料相交的地方用用橡胶裁成的圆形部分盖住,保证帽子的美观以及试验顶端探针的顺利安放。试验帽的基本样式尺寸见图1.所示。试验采集帽的尺寸为
圆周:61.5cm
中心点到额头的距离:21
中心点到后脑的距离:17
中心点到左耳的距离:18
中心点到右耳的距离:18
前后共为38
左右共为36
二、探头的放置
在探头的放置过程中,参考脑电信号的特点,我们要求将脑电波活跃的区域都要覆盖到。而且采样点数量应该适中,太多,容易引起串绕、短路等现象。采样点太少,这样脑电信号成像的规律就不容易掌握。
由于存在一个从立体的脑部提取出信号后在平面上成像的问题,要建立一个由脑部到平面图像的一一对应的关系,可以采用球面坐标系的定位方式:以脑部的两条主轴的交为原点,纵向主轴为标志线,利用点到原点的距离和其与原点的连线与纵向主轴的夹角( ),我们可以准确的定出每一个脑部点在平面上的相应位置,经过我们的计算,而且考虑到便于今后的实验电路的连接,我们采用了安装2048个采样探头,两个采样探头之间的间隔在0.4 之间,按照每一圈的过程来安装经过计算及实际的调试一共要装29圈,一下是每一圈的针的数目:
实际上经过这样的安置,各个探头基本上做到了均匀的安放在脑部的各个部位.为下一步的工作打下了很好的基础.
三、采样导线的制作
采样导线是将铜导线剪成60 左右,然后每一条线和一个针相连,用焊铁固定,再将每一根线设置标签,如第13圈第10个,标记为13.10,用红线焊接单数圈,用白线焊接双数圈,这样,将来在连接电路时就可以很方便的确定球面坐标对应的平面坐标。焊接过程注意探头之间不能互相接触,每一部分的导线按照顺序整齐、有序的扎捆并且标注.完成采样导线后,我们随即抽测了几组探头的传导能力,尽管脑电信号过于微弱,直接测试没有经过放大的信号准确性不能得到保证,但是由于脑电信号的频率很低,基本上互相串扰的机会不大,所以,还是可以说明探头与导线是有传导脑电信号的能力的,到此,脑电信号采集盒的基本上制作完成..
参考文献
[1]王保华,罗立民.生物医学电子学高级教程,东南大学出版社
[2]王晓宏,刘志峰 罗海山.利用方差分析方法分析脑电波生物医学研究
[3]尧德中.均匀导电球头模型中偶极子电位的一般性解析解中医疗器械杂志,1994,18(6);314~318
[4]浅谈静电及静电防护 徐华敏 电子工艺技术,1999,6
[5]工业静电 孙可平等 中国石化出版社,1994.
[6]陷波滤波器的设计及应用 袁丽华等 自动化与仪器仪表,2004,4
【关键词】脑电信号 抗干扰 信号采集
早在1875年,英国生理学家Richard Raton就从从兔脑和猴脑中记录到微弱的电流。到了1929年德国精神病学家Hans Bergar首先作了尝试,记录的人脑的电流, 脑的解剖工作开展的甚至更早,人们从来就没有停止对人脑的探索,但是,人脑的庞大,复杂又极大的阻碍了研究的过程,使得人们对大脑的认识还停留在初级的阶段.于是在这样的情况下研究脑电信号的平面成像技术就有了其重要的现实意义.
研究脑电信号特征,通过脑电信号采集盒,对脑电信号进行多路(2048路信号)采样,通过放大电路,模数转换电路反应到计算机中,进行可视化处理.这里着重论述脑电信号处理部分的关键技术及理论,在对微弱信号采样的抗干扰过程的研究,从被干扰和噪声淹没的采集信号中观察提取各种生物信号所写在信息,并对其进行分析﹑处理.对采集与处理的方案进行可行性分析。
一、采集帽的制作
由于信号要在脑部完成采集的工作,而且有2048路信号,所以我们考虑设计一个脑电信号采集帽,将探头固定到采集帽上,这样工作量和效果都会好一些。材料方面,我们计划用大头针来做探头,将大头针固定到试验采样帽上,然后将导线焊接在大头针的底部,可将信号顺利的提取出来,所以试验帽的材料应该采取较厚,有弹性的橡胶制品,而且由于参加试验过程的人员脑部的大小不一,最好试验帽有一定的松紧性,我们最终找到了一种较厚的鼠标垫来作为试验帽的材料,按照我们的设计,我们把鼠标垫分裁成为六个面积相等的片子,试验帽就做成“六角”的形状。每一片的面积基本相同,将六个部分紧密的缝制起来就得到了我们试验用的采样帽,在试验帽的制作过程中,每一片之间用针线紧密的缝制在一起,帽子顶端六片材料相交的地方用用橡胶裁成的圆形部分盖住,保证帽子的美观以及试验顶端探针的顺利安放。试验帽的基本样式尺寸见图1.所示。试验采集帽的尺寸为
圆周:61.5cm
中心点到额头的距离:21
中心点到后脑的距离:17
中心点到左耳的距离:18
中心点到右耳的距离:18
前后共为38
左右共为36
二、探头的放置
在探头的放置过程中,参考脑电信号的特点,我们要求将脑电波活跃的区域都要覆盖到。而且采样点数量应该适中,太多,容易引起串绕、短路等现象。采样点太少,这样脑电信号成像的规律就不容易掌握。
由于存在一个从立体的脑部提取出信号后在平面上成像的问题,要建立一个由脑部到平面图像的一一对应的关系,可以采用球面坐标系的定位方式:以脑部的两条主轴的交为原点,纵向主轴为标志线,利用点到原点的距离和其与原点的连线与纵向主轴的夹角( ),我们可以准确的定出每一个脑部点在平面上的相应位置,经过我们的计算,而且考虑到便于今后的实验电路的连接,我们采用了安装2048个采样探头,两个采样探头之间的间隔在0.4 之间,按照每一圈的过程来安装经过计算及实际的调试一共要装29圈,一下是每一圈的针的数目:
实际上经过这样的安置,各个探头基本上做到了均匀的安放在脑部的各个部位.为下一步的工作打下了很好的基础.
三、采样导线的制作
采样导线是将铜导线剪成60 左右,然后每一条线和一个针相连,用焊铁固定,再将每一根线设置标签,如第13圈第10个,标记为13.10,用红线焊接单数圈,用白线焊接双数圈,这样,将来在连接电路时就可以很方便的确定球面坐标对应的平面坐标。焊接过程注意探头之间不能互相接触,每一部分的导线按照顺序整齐、有序的扎捆并且标注.完成采样导线后,我们随即抽测了几组探头的传导能力,尽管脑电信号过于微弱,直接测试没有经过放大的信号准确性不能得到保证,但是由于脑电信号的频率很低,基本上互相串扰的机会不大,所以,还是可以说明探头与导线是有传导脑电信号的能力的,到此,脑电信号采集盒的基本上制作完成..
参考文献
[1]王保华,罗立民.生物医学电子学高级教程,东南大学出版社
[2]王晓宏,刘志峰 罗海山.利用方差分析方法分析脑电波生物医学研究
[3]尧德中.均匀导电球头模型中偶极子电位的一般性解析解中医疗器械杂志,1994,18(6);314~318
[4]浅谈静电及静电防护 徐华敏 电子工艺技术,1999,6
[5]工业静电 孙可平等 中国石化出版社,1994.
[6]陷波滤波器的设计及应用 袁丽华等 自动化与仪器仪表,2004,4