腦電地形圖繪制

腦電地形圖繪制 報告內容 數據可視化 腦電地形圖的意義 腦電地形圖繪制的關鍵 離線地形圖 實時地形圖 Ⅰ 數據可視化 概念：借助圖形化手段，將數據以圖形圖像形式表示，并利用數據分析和開發工具發現其中未知信息的處理過程。 意義：提供象人眼一樣的直覺的、交互的和反應靈敏的可視化 環境。 手段：圖象、曲線、二維圖形、三維體和動畫等。 應用領域 醫學 金融 氣象 航空航天 石油勘探 Ⅱ 腦電地形圖的意義 腦電地形圖(BEAM)是一種集中表達大腦電生理信息的圖形技術，能比較直觀地反映大腦神經活動的圖形系統。 為了減輕臨床醫生的頭腦中建立綜合圖像的 困難，工程人員致力于把現代計算機技術和信號處理技術引入神經醫學領域，把計算機的高速計算、高質量彩色圖、易于操作的屏幕控制結合起來構成了各種節律的腦電地形圖。用直觀的彩色圖像(或灰度差圖像)取代了對多道原始EEG數據所包含的空間信息的表達。 Electroencephalogram BEAM Ⅲ 腦電地形圖繪制的關鍵 腦電信號采集(腦電儀)和預處理(濾波等)。 計算各采集點各個頻段(FFT、小波等)處功率譜強度。 空間插值。(最近鄰點、克里金、徑向基函數插值法等) 功率值-彩色映射。(HIS模型轉RGB) Ⅲ-ⅰ 計算采集點處功率譜 δ(1－3Hz)、θ(4－7Hz)、α(8－13Hz)、β(14－30Hz) 頻段 頻率下限 頻率上限 δ 0 4.0 θ 4.0 8.0 α1 8.0 12.0 α1 12.0 16.0 β1 16.0 20.0 β2 20.0 30.0 Ⅲ-ⅰ 空間插值 由于采集的腦電信號僅來自于被測者頭上有限固定的幾個采集點，各點之間的空白處需要采用一定的插值公式進行插值填充，這些插值的數據是依靠各采集點的功率大小以及各采集點到需要進行插值計算點的距離而定，一般采用的插值公式為： 式中X為所需進行插值計算的點的位置，a、b…p代表各采集點的功率值，XA、XB…XP為所需進行插值計算的點到各采集點的距離。 Ⅲ-ⅰ 彩色映射 RGB色彩模式：為圖像中的每一個RGB分量分配一個0~255范圍內的強度值。目前的顯示器大都采用這種模式。 VC中的像素點賦值函數：COLORREF SetPixel( int x, int y, COLORREF crColor ); crColor：RGB (red, green, blue) 功率強度 彩色模式 問題： 0~max 藍~紅 HIS色彩空間：從人的視覺系統出發，用色調(Hue)、飽和度(Saturation)和亮度(Intensity)描述色彩。 優點：1.亮度分量和色度分量是分開的。 2.色調H和飽和度S的概念互相獨立并與人的感知緊密相連。 解決方法：HIS轉RGB模型 1)當H在[0,120]之間： B = I(1-S) R = I(1+ScosH/cos(60-H)) G = 3I-(B+R) 2)當H在[120,240]之間： R = I(1-S) G = I(1+Scos(H-120) /cos(180-H)) B = 3I-(G+R) 3)當H在[240,360]之間： G = I(1-S) B = I(1+Scos(H-240) /cos(300-H)) R = 3I-(B+G) 功率值 H(角度) 240 max (H，功率) 獲得頭皮某點的功率 計算H值大小 根據H值大小和公式計算相應的RGB分量 RGB(R,G,B) HIS轉RGB模型測試 取功率為0-50線性增長，步長為一，按照上面的流程將其映射為藍色到紅色。 Ⅳ 離線腦電地形圖 開發環境：Matlab 頻率分段及功率表現方式：小波包+熵 插值方法：一般方式 顯示方法：動畫 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 sec Trigger Beep Feedback period with cue Ⅳ-ⅰ 離線分析數據 BCI competition 2003，University of Technology Graz, Austria (ⅰ)Electrode locations + + + (ⅱ)Time scheme C3 CZ C4 Ⅳ-ⅱ 特征提取——小波包熵 當人們實際做或僅想象單側肢體運動時，大腦的感覺運動皮層會出現EEG的節律性活動，在9HZ

總結

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