原创《脑电信号处理系统的现状与》：本论文为免费优秀的关于信号处理论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
摘 要：脑电信号处理系统是脑电图机不可或缺的一部分,同时它也准确提取脑电信号的特征信息的关键部分.脑电信号虽然有较强的抗干扰能力和较高的精准度,但是其采集原理十分复杂,所以在当今的科学领域尤其是醫学研究领域,脑电信号的采集越来越引起人们的重视.本文首先介绍了脑电采集的相关技术,然后介绍了国内外脑电采集系统的研究现状,最后分析了脑电信号处理系统将来的发展趋势.
关键词：脑电信号；脑电采集系统；研究现状；发展趋势
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.245
1 引言
人类大脑的活动是一种十分复杂的生物活动,大脑内部的每个区域都是相互独立的,但又彼此紧密联系着,就是说大脑各个区域可以单独完成某一个复杂的思维活动,同时又可以相互协同的完成某个意念想象.然而,脑电信号与空气中的各种电缆线干扰比较来说,其幅值和强度都非常弱,并且脑电信号的信噪比非常低,原始的脑电信号就如白噪声干扰波一样,呈现出来的是一些杂乱无章的抖动,用肉眼几乎分辨不出来.脑电图（Electroencephalogram,EEG）信号是人体大脑皮层或头皮表面大脑神经元点活动的一个总体反应,而大脑的活动是由上百亿个神经细胞完成的.如果能够对人体大脑进行充分的研究,将有助于认识大脑,开发大脑,利用大脑,并将脑研究利用到工程技术领域,以为为人类造福.如果将闹研究应用到医学临床领域,比如对脑功能进行检测,能够及早发现还未引起结构病变的一些病症.
人类首次记录脑电信号是由德国科学家1929年实现的[1].之后,人类就从未停止过对脑电信号的研究探索,随着科学技术的发展,人们认识到了脑电信号的巨大应用前景.最初研究脑电信号时,信号采集和分析的技术有限,人们只能通过目视分析采集到的脑电信号,而脑电信号非常不稳定而且还很微弱,仅仅通过目视分析很难从复杂的脑电信号中提取到有意义的信号[2].进入二十一世纪之后,随着电子技术的飞速发展,脑电信号的采集和分析越来越精确,现如今的医疗器械中大多都用了单片机作为控制单元,因而使脑电采集分析系统变得更加稳定和精确.
2 脑电采集技术
传统的脑电图机组成部分包括输入、放大、调节、记录等[3].其中输入部分主要完成脑电图机与大脑的连接；放大部分完成对微弱的脑电信号进行放大；调节部分完成脑电信号的滤波；记录部分实现脑电波的绘制.
发展到目前为止,对人体脑电信号的采集主要有三种方法[4]：
2.1 正电子发射断层扫描（PET）
正电子发射断层扫描技术的工作原理是通过检查高能光子—该高能光子由核素中正负电子碰撞产生的,从而得到核素在人体组织截面上不同浓度的分布情况,由于组织的代谢过程有核素的参与,所以PET实质上是对组织代谢过程的检测.PET的时间分辨率为10秒左右,空间分辨率为5～1毫米.由于PET对人体进行扫描时核素会对人体产生放射损伤,所以PET是一种有损伤的检测方法.
2.2 核磁共振（MRI）
MRI 技术的工作原理是利用人体血液中脱氧血红蛋白的顺磁性和血红蛋白的抗磁性,当人体大脑神经细胞有动作时,相对应的大脑区域供血流量就会发生变化,与此同时该区域的磁化率就会发生变化,从而我们可以得到区域大脑神经元的活动情况.利用该方法我们可以得到脑结构解剖学和形态学两方面的信息.它具有较高的时间分辨率（0.1～1秒）和空间分辨率（1毫米左右）,由于MRI的强磁场,也会对人体造成损伤.
2.3 临床脑电图（EEG）
该技术是利用电磁学原理得到脑电成像图,它是通过测量大脑神经元活动过程中产生的磁场、电场,通过分析得到的信号,判断神经活动正常与否,同时它也可以提供活动神经元的活动强度和活动位置等信息.ECG的空间分辨率比较低,但是时间分辨率非常高（1毫秒左右）,它还可以与反应时间配合做实验,研究人体认知加工过程的规律,同时它可以得到人体脑内活动的动态变化,最重要的是它是一种对人体没有任何损伤的检测技术.
在学术研究范围内,ERP被划分为心理生理学（psychophysiology）范畴,是该范畴中的认知神经科学,并将自变量设为心理因素,将因变量设为生理指标,一般把人体作为被测试对象.其中认知神经科学以研究认知过程神经机制为侧重点.ERP在认知神经科学的研究中具有显著的优势,比如具有很高的时间分辨率,并且128导联的EEG检测具有3毫米的空间分辨率,这些数据足够证明ERP可以用于认知神经科学研究,其中ERP的实时性在认知神经科学中具有非常的重要性.
3 脑电采集系统在国内外的发展现状
十九世纪八十年代,英国外科医生卡顿利用电极记录了猴子脑内的电活动现象,这是人类第一次记录脑电活动以此检测脑电工作情况[5].直到二十世纪,德国医学家用针状电极记录了人类大脑的电流活动,将其记录方法命名为脑电图记录术,从此开启了脑电图的临床应用[6].二十世纪三十年代,随着模拟电子技术的发展,发明了基于电子管技术的脑电采集系统.到五十年代,脑电信号的研究又应用了电子计算机技术.到七十年代,利用共模技术和集成电路技术大大缩小了脑电采集系统的体积,同时还加强了脑电采集系统的性能,从此脑电采集系统发展到了一个崭新的阶段.
到目前为止,脑电信号处理系统的设备厂商有德国的Brain Products公司,美国的Neuro Scan公司和美国的EGI公司.其中美国的Neuro Scan公司发明脑电信号采集系统产品是利用全球领先技术研发出来的高性能产品,以其新产品SynAmps2来说：它具有2个高等级通道,4个双电极接口和64个单电极接口共70个通道的脑电信号放大系统；其中每个通道都有一个24位的高质量A/D转换芯片,这样就充分保证了采样精度；同时它还利用主动噪音控制技术,抑制了噪音对大脑信号的干扰.当然这些产品也存在很多缺点,以美国Neuro Scan公司的产品举例来说：在信号的处理方面,不能将各个导联采集到的信号数据进行叠加,从而导致大量的数据在信号处理过程中丢失,制约了研究工作的发展；在去除伪迹方面,基本不能达到自动去除伪迹,而要手动一步一步的完成,并且去除伪迹的方法较少,没法比较各个方法之间的差异,也没有独立的接口用于编写伪迹除去算法；在测量数据方面,不能测量波形的峰—峰值,整体兼容性（例如与其他信号分析软件和统计软件连接）不好,软
信号处理论文参考资料：
结论：脑电信号处理系统的现状与为关于对不知道怎么写信号处理论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文信号处理论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
