一种结合自适应噪声完备经验模态分解和盲反卷积去除脑电中眼电伪迹的新方法
2020-08-11吴全玉张文强潘玲佼陶为戈刘晓杰
吴全玉,张文强,潘玲佼,陶为戈,刘晓杰
(江苏理工学院电气信息工程学院生物信息与医药工程研究所,常州,213001)
引 言
脑电(Electroencephalogram, EEG)信号包含丰富的人体生理信息,是实现人机控制系统的新手段[1-3],但信号的非线性和微弱性导致采集的EEG 信号更容易受到噪声干扰。如果不能充分祛除噪声干扰,后续的EEG 信号分析工作将受到影响,如信号的特征提取[4-5]和信号的分类问题。常见的干扰有设备和交流电造成的工频干扰[6]和高频信号干扰。还有受试者生理状态造成的干扰,如眼电(Electrooculography, EOG)伪迹[7-9]、心电(Electrocardiogram, ECG)伪迹[10-11]和肌电(Electromyogram, EMG)伪迹[12]等。其中工频干扰和高频干扰可通过滤波器进行滤波处理,EMG 和ECG 伪迹与被采集者的人为活动关系密切,采集时多加注意可有效缓解。但由于眼睛运动如不由自主的眨眼等与信号采集装置较近的原因,EEG 信号中常常混有EOG 伪迹,且伪迹幅值较大。此外,与EEG 信号有相重叠的部分,对EEG 信号精度影响也很大。
近几年,随着脑机接口[13-14]技术的发展,出现了许多眼电EOG 伪迹祛除算法,具体可细分为以下3 种方法:回归法、阈值法和时域信号处理方法。回归法不适用于实时EEG 信号中伪迹的祛除,需要分批量的进行伪迹祛除工作,同时在消除EEG 信号中伪迹时,也会造成原本信号的损失。但是回归法定位伪迹准确,与其他方法结合使用,是目前研究的热点。阈值法通过删除幅度超过设定范围的信息,获得无伪迹的EEG 信号,缺点与回归方法相似。时域信号处理方法包括主成分分析(Principal component analysis, PCA)和独立 成 分分析(Independent component analysis, ICA)[15-17]。……
