多通道脑电信号的压缩感知技术研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:long96169
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着微电子、生物医学、脑机接口等领域的发展,以无线体域网为中心,对目标对象进行远程生理信号监测,包括脑电信号、心电信号等逐渐成为常态。而在无线体域网中对多通道脑电信号的长时间监测会受到数据传输节点的带宽、系统功耗的限制。传统数据压缩方法计算复杂,难以在计算能力薄弱的传感节点上实现。压缩感知理论前端压缩编码计算简单,复杂计算主要集中在后端重构,适合于前端多传感节点计算能力弱且对系统功耗和实时性要求高的场景。因此研究多通道脑电信号压缩感知技术具有重要意义。  本文的研究目的是在分析压缩感知理论的基础上,结合脑电信号的特点,设计基于FPGA的脑电信号压缩采集系统,实现对多通道脑电信号的实时采集压缩,以解决目前脑电信号压缩感知方法中存在的重构精度低、硬件实现占用存储空间大、通道扩展性差等问题。  首先,研究多通道脑电信号的压缩感知方法,分析压缩感知原理和特性,分析脑电信号的稀疏性以及设计模拟随机解调AIC模型和数字测量矩阵模型,分析验证OMP及SOMP重构算法。其次,设计实现基于FPGA的压缩采集系统,硬件采集模块采用ADS1299脑电采集电路,固件设计包括采集、存储、压缩、传输等单元,实现对多通道脑电信号的实时采集压缩功能。再次,设计实现多通道脑电信号重构软件,采用LabVIEW与MATLAB混合编程的方法,重构软件包括数据的接收和重构两大功能模块,可以实现实时的读取FPGA压缩数据,上位机重构信号的功能。  最后,完成了对系统各功能模块的验证和调试,评价脑电压缩系统的性能和精度,并设计实验探讨数据压缩对情感识别率的影响。  实验测试结果表明,本文设计的多通道脑电信号压缩感知系统可以实现对脑电信号的实时压缩采集,2倍压缩率SOMP重构平均SNDR为21.74dB,对于脑电情感分类,原始脑电信号情感识别平均分类结果为52.2%,2倍压缩重构数据平均分类结果52.1%,2倍压缩重构对分类结果影响不大。
其他文献
环境污染物的化学物质具有种类繁多,形态各异,且常常相互作用,发生迁移变化,含量多在痕量水平等特点,推动了基于新技术新方法的小型自动化环境污染物分析仪器的开发研究,以满足环境
“悦”语文教学理念倡导教师要在教学实践中创设听、说、读、写等活动情境引导学生发散思维,在轻松愉快的氛围中走进文字的世界,并在文字创造的美好中学习语文,从而获得审美
目的 分析临床护理路径用于冠心病介入治疗护理中的效果.方法 选择从2018年7月~2019年6月于我院中进行治疗的冠心病患者106例,按照患者接受治疗的时间分为53例分析组与53例对
自改革开放以来,我国经济总量一直在平稳的增长,经济发展水平逐渐提高,经济发展趋势良好,这不但对普通人们的日常生活产生较大的影响,对企业的发展也具有一定的影响.优化我国
当前教育改革在教育观念、课程、教材、方法等各个方面全面展开,给数学教育教学带来前所未有的冲击力和生命力. 迫切要求广大数学教师明确数学新课程改革的方向,在数学改革的
纳米技术的不断发展,对精密测量与定位技术提出了更高的要求,因此纳米测量和定位技术成为当前精密工程领域的研究热点之一。文中提出了一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜构成的轻敲型振动梁式测头,同时对三维表面形貌测量及微/纳米级三维触发定位进行了相关实验研究。文中阐述了一种采用PVDF薄膜作为振动梁的新型测头的构成原理,根据测头输出信号的特点,设计了信号放大及调理电路,对原系统电路部分进行了改进。通过DD
孔径测量是几何量测量中一项重要和困难的内容,当前对于外尺寸及平面尺寸测量方面已经达到1n m乃至0 .1nm很高的分辨率,然而对内尺寸的测量却远远落在后面。目前国际上对于小孔、小斜孔、盲孔等任意截面尺寸及形状误差的高精度测量是微小内尺寸领域内一项亟待解决的问题。基于此现状,通过综合调研国内外小孔径测量方法,本文提出一种新型非接触测量方法—电容式电子塞规法,以电容式测孔传感器为核心测量元件,开发一套
语文作为高中课程体系中的一门重要学科,对学生的成长和发展意义重大,如何教好语文是高中语文教师应研究的重点课题,对此,广州市名师陈丽玲认为,语文教学旨在一个“悦”字.写
随钻测井技术在钻井的同时完成测井,把钻井技术和测井技术统一成一个整体,是目前最先进的测井技术,这些年随钻测井取得了快速的进步。作为现代测井最新的技术之一,随钻声波测
航天器大部分都是刚柔耦合系统,由于其刚柔耦合效应的存在,会对航天器的动力学特性和行为造成很大的影响,带来动力学建模和运动控制上的难题。假若能对带有柔性构件的刚柔耦合航