基于脑电信号的生理信息挖掘系统研究开题报告

 2022-12-08 10:09:08

1. 研究目的与意义

国内脑信息处理与脑机接口方面的研究方兴未艾,但大部分硬件设备都来源于国外,我们致力于利用现有脑电采集技术,开发一套基于脑电信号的生理信息挖掘系统。

大脑可以说是世界上最为精巧复杂的系统,科学家迫切的想了解关于大脑的一切,临床解刨对于大脑的研究相当有限,而脑电图的引入对于人们了解大脑提供了一个新的工具。脑电图即是利用一定的手段或者工具记录下大脑在一定时间内的放电记录,对于脑电图的研究进而总结出脑电的一般规律,对于临床医学、康复治疗都有着重要意义,另外随着脑电技术的发展,脑电应用家电交通行业,它将给对于大脑功能障碍的人带来福音。近年来国内外研究表明脑电波作为一种安全、无创伤的医学监测方法在许多脑神经和组织的疾病如癫痫、颅内肿瘤、脑炎、脑血管病意识障碍等诊断中都具有十分重要的应用价值,所以,脑电的研究和脑电技术的发展对于当代生命科学还是工业技术都有着革命性的的意义。

现在我们面临的一个问题是如何获得脑电图,脑电信号是大脑的生物放电效应,在大脑内部几毫伏到十几毫伏的生物电到大脑皮层只有几微伏到十几微伏,如此微弱的电信号要采集起来相当困难,另外微弱的电信号很容易就受到外界的干扰,如何降低干扰去除噪声,获得有效的电信号是我们首先要考虑的问题。脑电采集的历史有上百年,多年以来,人们已经积累了一系列的脑电信号处理的理论方法,脑电的采集的技术也比较成熟,但是完整的技术体系一般都在国外,被几家大公司所垄断,采购一套设备需要昂贵的费用,如Neuroscan公司的32导联脑电系统价格在70万元人民币,128导脑电系统为180万人民币;日本Nihon Kohden公司的32路脑电系统价格为35万元左右,高昂的脑电采集系统很不利于脑电技术的快熟发展,另外技术的垄断使得我们要做技术上的改动显得相当的困难,我们没有权利去改变我们没有知识产权的东西,我们的目标就是开发一套能实现脑电数据采集与分析的系统,从而促进更多的人,更容易地加入到脑电的研究中来。

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2. 研究内容与预期目标

研究内容:

设计基于脑电信号的生理信息挖掘系统,本课题要求熟悉掌握信号与系统、数字信号处理的基本理论,了解深度学习算法,能够使用相关软硬件将系统实现。本设计要求在理解脑电信号采集与处理的理论及应用的基础上,设计出一套能实现脑电数据采集与分析的系统,并实现生理信息的深度挖掘。通过本次设计加深对数字信号处理技术的理解,同时也能扩大自己的知识面,为以后的工作做铺垫。

预期目标:

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3. 研究方法与步骤

研究方法:

1、采集脑电信号数据,对数据进行信号处理分析;

2、在MATLAB环境中对采集到的脑电信号进行编程;

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4. 参考文献

[1]吴奇,储银雪,陈曦,林金星,任和.基于深度收缩稀疏自编码网络的飞行员疲劳状态识别[J/OL].控制与决策:1-8[2018-01-11].https://doi.org/10.13195/j.kzyjc.2017.0924.

[2]徐欣,王娜.四类运动想象脑电信号的特征提取与分类[J/OL].南京邮电大学学报(自然科学版),2017(06):1-5[2018-01-11].https://doi.org/10.14132/j.cnki.1673-5439.2017.06.003.

[3]周强,李俊雨,田杏芝,王莹.基于脑电信号的WVD的睡眠状态辨识[J].陕西科技大学学报,2017,35(06):164-170.

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5. 工作计划

2018年1月5日-2022年3月1日,有针对性的学习课题相关资料,学习相关学科的基础知识,学习实验所需软硬件的相关知识。

2022年3月2日-2022年3月20日,设定实验方案,采集实验数据。

2022年3月21日-2022年4月25日,进一步理论分析,进行实验,开发相关软硬件系统。

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