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基于HHT和核方法的精神疲劳分类研究

作　者: 黄猛
导　师: 邹俊忠
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 脑电信号 精神疲劳 HHT 核Fisher判别分析
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 28次
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内容摘要


当今社会,随着社会竞争的日益激烈,社会节奏的不断加快,导致人们的生理及心理负担剧增,由此引起的精神疲劳也严重的危害了人们的身心健康。同时,随着现代工业自动化水平的提高,使得操作人员的脑力劳动的强度增大,从而由于操作人员的疲劳而导致的事故发生的比率也越来越高。另外,随着车辆驾驶的日趋频繁,由于精神疲劳引发的交通事故也极大的危害到了人们的生命安全。因此,精神疲劳的研究不仅仅是医学问题,同时也是社会问题,对精神疲劳的研究不仅有十分重要的理论意义,而且还有巨大的社会价值和经济价值。近年来,脑电信号分析技术发展迅速,已成为精神疲劳状态识别的最可靠指标。本文首先设计基于PSoC3的脑电信号采集与无线传输系统,并通过疲劳试验实现数据的采集。接着利用希尔伯特黄变换(HHT)方法对四导脑电信号(O1、O2、Fp2、Cz)的熵特征进行分析,提出基于脑电信号近似熵、经验模式分解(EMD)分解分量近似熵、Hilbert边际谱熵以及能量谱熵的特征向量组合。最后,利用核Fisher判别分析与线性支持向量机(SVM)相结合的方法进行精神疲劳特征分类,并对比讨论了该方法的有效性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 精神疲劳简介  10-11
    1.2.1 精神疲劳的概念及分类  10-11
    1.2.2 精神疲劳的主要表现  11
    1.2.3 精神疲劳产生的影响因素  11
  1.3 脑电信号  11-13
    1.3.1 脑电信号简介  11-12
    1.3.2 脑电信号的节律特征  12-13
    1.3.3 脑电信号基本节律与精神疲劳放松的关系  13
  1.4 国内外研究现状  13-15
    1.4.1 精神疲劳检测方法的发展  13-14
    1.4.2 疲劳脑电信号的分析方法  14-15
  1.5 本文研究的主要内容  15-17
第2章 脑电信号无线采集系统及疲劳实验的设计  17-32
  2.1 信号采集与无线传输系统硬件设计  17-23
    2.1.1 前置放大器电路设计  17-19
    2.1.2 50Hz滤波电路设计  19-20
    2.1.3 PSoC3处理器滤波及AD转换  20-22
    2.1.4 无线传输模块设计  22-23
  2.2 信号采集与无线传输系统软件设计  23-28
    2.2.1 信号采集与处理系统软件设计  23-27
    2.2.2 无线通信程序设计  27-28
  2.3 疲劳实验的设计  28-31
    2.3.1 实验概述  28-29
    2.3.2 实验设计  29-31
  2.4 小结  31-32
第3章 基于HHT的疲劳脑电特征分析  32-51
  3.1 希尔伯特黄变换法原理  32-37
    3.1.1 经验模式分解原理与算法  33-35
    3.1.2 Hilbert变换与Hilbert谱  35-37
  3.2 基于EMD的近似熵疲劳特征分析  37-42
    3.2.1 基于近似熵的疲劳特征分析  37-39
    3.2.2 基于EMD分解的近似熵特征分析  39-42
  3.3 基于HHT的边际谱熵和能量谱熵分析  42-45
    3.3.1 边际谱熵和能量谱熵  42-43
    3.3.2 脑电信号的边际谱熵和能量谱熵分析  43-45
  3.4 疲劳脑电信号HHT分析与小波分析对比  45-50
    3.4.1 信号分解与重构  45-49
    3.4.2 信号的频谱分析  49-50
  3.5 小结  50-51
第4章 基于核方法的精神疲劳分类  51-59
  4.1 模式识别中的核方法  51-56
    4.1.1 核方法基本原理  51-52
    4.1.2 Fisher判别分析原理  52-53
    4.1.3 核Fisher判别分析方法的导出  53-55
    4.1.4 支持向量机  55-56
  4.2 基于核Fisher和SVM的精神疲劳分类  56-58
    4.2.1 分类准确率分析  56-58
    4.2.2 实验结果讨论  58
  4.3 小结  58-59
第5章 全文总结与展望  59-61
  5.1 全文工作总结  59
  5.2 研究展望  59-61
参考文献  61-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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