基于EEG的脑机接口：认知分析与控制应用

作者: [印] 狄柏丽·班赛尔（Dipali Bansal） , [印] 拉什玛·马哈詹（Rashima Mahajan）

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2021-12

版次: 1

ISBN: 9787111694533

定价: 149.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

字数: 192千字

分类: 计算机与互联网

6人买过

本书主要讨论脑机接口的原理与实现，给出了一个采用眨眼诱发的EEG信号的完整脑机接口实现示例。书中首先介绍脑机接口的技术原理、EEG信号的获取方法以及基于眨眼的脑机接口框架，之后详细讨论从EEG信号中识别有意眨眼的方法，包括时域和频域方法。在此基础上开发脑控应用系统，将Emotiv脑电采集设备与MATLAB连接，实现EEG信号的获取与分析。其中，针对EEG信号分析，介绍了事件相关电位、脑地形图、EEG子频带功率、信道相干性等技术。本书适合脑机接口和生物医学信号处理领域的技术人员阅读，也适合高校相关专业的学生参考。 ---作者简介---

狄柏丽·班赛尔（Dipali Bansal）  博士，现为印度Graphic Era大学工程系主任，曾任印度Manav Rachna国际大学教授，专注于教育和技术创新。她长期致力于生物信号处理方面的研究，已在知名期刊和会议上发表论文超过90篇。

拉什玛·马哈詹（Rashima Mahajan）  博士，现为印度Manav Rachna国际大学副教授，曾在印度GD Goenka大学和印度国家大脑研究中心（NBRC）等机构工作。她的研究兴趣为生物医学信号处理，已在知名期刊和会议上发表论文超过35篇。

---译者简介---

施明辉  博士，厦门大学信息学院人工智能系副教授，目前主要从事脑机接口、机器学习、智能计算、认知神经科学等方面的研究。主持或参与多项、省级项目，以完成人发表学术论文40余篇，授权国家发明专利和软件著作权各1项。译者序

前言

致谢

第1章　绪论1

1.1　基础理论1

1.1.1　脑机接口的成功案例2

1.1.2　脑机接口的市场分析5

1.2　技术回顾7

1.2.1　人脑解剖结构8

1.2.2　从人脑到计算机10

1.2.3　基于有意眨眼的脑机接口与控制的研究概况13

1.3　本书目标14

参考文献15

第2章　基于EEG的脑机接口18

2.1　引言18

2.1.1　基于EEG的BCI系统架构19

2.2　BCI相关技术22

2.2.1　侵入式和部分侵入式BCI技术22

2.2.2　非侵入式BCI技术24

2.3　数据获取27

2.3.1　脑电位27

2.3.2　EEG电极位置的确定28

2.3.3　EEG电极29

2.3.4　EEG信号与节律29

2.3.5　信号预放大、滤波和模数转换30

2.4　预处理30

2.4.1　EEG伪迹31

2.4.2　EEG伪迹去除32

2.5　特征提取38

2.5.1　EEG信号的时域表示39

2.5.2　EEG信号的频域表示42

2.5.3　EEG信号的时-频域表示43

2.5.4　EEG信号的空间域表示43

2.6　分类44

2.6.1　线性分类器44

2.6.2　非线性分类器45

2.6.3　BCI性能评价45

2.7　BCI应用46

2.7.1　诊疗应用47

2.7.2　非诊疗应用50

2.8　本章小结52

参考文献53

拓展阅读59

第3章　EEG信号的实时获取60

3.1　引言60

3.2　采集设备概览62

3.2.1　依据性能指标的选择标准62

3.2.2　各类EEG设备63

3.3　开发基于EEG的BCI以获取眨眼信号73

3.3.1　选择EEG采集设备73

3.3.2　EMOTIV test bench74

3.3.3　理解.edf格式76

3.3.4　捕捉眨眼信号的实验设计76

3.4　将EEG数据导入MATLAB80

3.4.1　EEG信号分析工具箱的选择80

3.4.2　将EEG数据导入EEGLAB81

3.4.3　将EEG数据导入MATLAB工作空间82

3.5　将EEG数据导入Simulink85

3.6　本章小结86

参考文献87

拓展阅读88

第4章　认知分析：时域89

4.1　引言89

4.2　预处理91

4.2.1　预滤波92

4.2.2　对滤波后的EEG数据进行独立成分分析94

4.3　ERP分析97

4.4　不同延迟时刻的ERP脑地形图分析98

4.5　结果与分析99

4.6　本章小结114

参考文献115

第5章　认知分析：频域117

5.1　引言117

5.2　通道的功率谱分析120

5.3　子频带功率分析121

5.4　EEG相干性分析121

5.5　结果与分析124

5.6　本章小结139

参考文献140

拓展阅读141

第6章　基于EEG的BCI：控制应用142

6.1　引言142

6.2　基于眨眼的BCI控制应用开发详解146

6.2.1　使用MATLAB软件的控制触发器147

6.2.2　用于控制应用的Arduino Uno硬件接口148

6.3　采用基于EEG的BCI可能构建的其他控制应用153

6.3.1　利用LabVIEW的BCI控制应用153

6.3.2　利用MATLAB/Simulink的BCI控制应用160

6.4　本章小结163

参考文献163

拓展阅读164

第7章　总结和展望165

7.1　主要贡献165

7.1.1　时域分析166

7.1.2　频域分析167

7.1.3　基于眨眼的BCI控制应用的开发168

7.2　未来方向和总结168
内容简介:
本书主要讨论脑机接口的原理与实现，给出了一个采用眨眼诱发的EEG信号的完整脑机接口实现示例。书中首先介绍脑机接口的技术原理、EEG信号的获取方法以及基于眨眼的脑机接口框架，之后详细讨论从EEG信号中识别有意眨眼的方法，包括时域和频域方法。在此基础上开发脑控应用系统，将Emotiv脑电采集设备与MATLAB连接，实现EEG信号的获取与分析。其中，针对EEG信号分析，介绍了事件相关电位、脑地形图、EEG子频带功率、信道相干性等技术。本书适合脑机接口和生物医学信号处理领域的技术人员阅读，也适合高校相关专业的学生参考。
作者简介:
---作者简介---

狄柏丽·班赛尔（Dipali Bansal）  博士，现为印度Graphic Era大学工程系主任，曾任印度Manav Rachna国际大学教授，专注于教育和技术创新。她长期致力于生物信号处理方面的研究，已在知名期刊和会议上发表论文超过90篇。

拉什玛·马哈詹（Rashima Mahajan）  博士，现为印度Manav Rachna国际大学副教授，曾在印度GD Goenka大学和印度国家大脑研究中心（NBRC）等机构工作。她的研究兴趣为生物医学信号处理，已在知名期刊和会议上发表论文超过35篇。

---译者简介---

施明辉  博士，厦门大学信息学院人工智能系副教授，目前主要从事脑机接口、机器学习、智能计算、认知神经科学等方面的研究。主持或参与多项、省级项目，以完成人发表学术论文40余篇，授权国家发明专利和软件著作权各1项。
目录:
译者序

前言

致谢

第1章　绪论1

1.1　基础理论1

1.1.1　脑机接口的成功案例2

1.1.2　脑机接口的市场分析5

1.2　技术回顾7

1.2.1　人脑解剖结构8

1.2.2　从人脑到计算机10

1.2.3　基于有意眨眼的脑机接口与控制的研究概况13

1.3　本书目标14

参考文献15

第2章　基于EEG的脑机接口18

2.1　引言18

2.1.1　基于EEG的BCI系统架构19

2.2　BCI相关技术22

2.2.1　侵入式和部分侵入式BCI技术22

2.2.2　非侵入式BCI技术24

2.3　数据获取27

2.3.1　脑电位27

2.3.2　EEG电极位置的确定28

2.3.3　EEG电极29

2.3.4　EEG信号与节律29

2.3.5　信号预放大、滤波和模数转换30

2.4　预处理30

2.4.1　EEG伪迹31

2.4.2　EEG伪迹去除32

2.5　特征提取38

2.5.1　EEG信号的时域表示39

2.5.2　EEG信号的频域表示42

2.5.3　EEG信号的时-频域表示43

2.5.4　EEG信号的空间域表示43

2.6　分类44

2.6.1　线性分类器44

2.6.2　非线性分类器45

2.6.3　BCI性能评价45

2.7　BCI应用46

2.7.1　诊疗应用47

2.7.2　非诊疗应用50

2.8　本章小结52

参考文献53

拓展阅读59

第3章　EEG信号的实时获取60

3.1　引言60

3.2　采集设备概览62

3.2.1　依据性能指标的选择标准62

3.2.2　各类EEG设备63

3.3　开发基于EEG的BCI以获取眨眼信号73

3.3.1　选择EEG采集设备73

3.3.2　EMOTIV test bench74

3.3.3　理解.edf格式76

3.3.4　捕捉眨眼信号的实验设计76

3.4　将EEG数据导入MATLAB80

3.4.1　EEG信号分析工具箱的选择80

3.4.2　将EEG数据导入EEGLAB81

3.4.3　将EEG数据导入MATLAB工作空间82

3.5　将EEG数据导入Simulink85

3.6　本章小结86

参考文献87

拓展阅读88

第4章　认知分析：时域89

4.1　引言89

4.2　预处理91

4.2.1　预滤波92

4.2.2　对滤波后的EEG数据进行独立成分分析94

4.3　ERP分析97

4.4　不同延迟时刻的ERP脑地形图分析98

4.5　结果与分析99

4.6　本章小结114

参考文献115

第5章　认知分析：频域117

5.1　引言117

5.2　通道的功率谱分析120

5.3　子频带功率分析121

5.4　EEG相干性分析121

5.5　结果与分析124

5.6　本章小结139

参考文献140

拓展阅读141

第6章　基于EEG的BCI：控制应用142

6.1　引言142

6.2　基于眨眼的BCI控制应用开发详解146

6.2.1　使用MATLAB软件的控制触发器147

6.2.2　用于控制应用的Arduino Uno硬件接口148

6.3　采用基于EEG的BCI可能构建的其他控制应用153

6.3.1　利用LabVIEW的BCI控制应用153

6.3.2　利用MATLAB/Simulink的BCI控制应用160

6.4　本章小结163

参考文献163

拓展阅读164

第7章　总结和展望165

7.1　主要贡献165

7.1.1　时域分析166

7.1.2　频域分析167

7.1.3　基于眨眼的BCI控制应用的开发168

7.2　未来方向和总结168