电影《阿凡达》中，一名下身瘫痪的前海军战士自愿接受实验并以“阿凡达”的身份到潘多拉。剧中他躺在密封舱中，通过专门头部的连接设备，利用意念操控克隆的Na’vi人。虽然潘多拉星和阿凡达只是导演卡梅隆的虚构，但是利用“意念”操控物体已经不再是人类的空想，随着生物信号研究及计算机科学发展，一种将“意念”转化为控制信号的技术应运而生，那就是脑-机接口的技术（Brain-ComputerInterface，简称BCI），它是指在人脑与计算机等外部设备之间建立直接的连接通路，通过对于脑电信息的分析解读，将其进一步转化为相应的动作，这就是用“意念”操控物体的基本原理。

一种最为重要的BCI系统便是以运动想象为基础的. 人通过想象运动的方式来触发感觉运动节律变化，系统监测大脑相应电极电位的变化情况来确认相应的运动模式并发出控制指令。运动想象是可以被人主动控制一种意念活动，随想象或动作产生的事件相关去同步现象(Event-related desynchronization,ERD)和事件相关同步(Event-related synchronization, ERS)现象将诱发大脑皮层电位变化，这样的变化是运动想象类BCI系统重要特征.

根据运动想象的这一特征，提出了一种基于双通道的左右手二分类的运动想象脑电信号识别方法。实验数据来源于奥地利Graz科技大学的运动想象数据集，脑电信号经过EEMD过程后，提取瞬时能谱，多子频带边际谱及近似熵特征来进行模式识别工作。

图1 被试者S3进行左手想象运动(a)和右手想象运动(b)两通道上信号的IMF₂平均瞬时能量图

图2 被试者S4进行左手想象运动(a)和右手想象运动(b)两通道上信号的IMF₂平均边际谱幅值图

图1和图2展现了不同被试对于不同时频特征的不同敏感度和差异性，图2中被试者S4在8~15Hz频段虽具有较高的能量分布，但不符合运动想象中的ERD原理，C3通道一直具有较高能量分布.而在15~30Hz频段内信号的特征才真正符合ERD原理。

通过讨论实验结果中不同对象对于不同特征的不同的敏感度问题，验证了研究的方法具有较好的有效性和普适性，可为在线BCI系统的研发提供借鉴方法和理论支持。

引用格式：杨默涵, 陈万忠, 李明阳. 基于总体经验模态分解的多类特征的运动想象脑电识别方法研究. 自动化学报, 2017, 43(5): 743-752

链接：http://html.rhhz.net/ZDHXBZWB/html/2017-5-743.htm

作者简介：

杨默涵吉林大学通信工程学院硕士研究生. 2013 年获得东南大学学士学位. 主要研究方向为信号处理, 模式识别, 智能控制.E-mail: yyymmh@163.com

陈万忠，吉林大学通信工程学院教授，1994年获得吉林工业大学通信与电子系统专业工学硕士学位，2001年获得吉林大学动力机械及工程专业专业工学博士学位。主要研究方向是信号处理，图像处理与模式识别。本文通信作者。E-mail: chenwz@jlu.edu.cn

李明阳，吉林大学通信工程学院博士研究生，2013年于上海理工大学获得学士学位，主要研究方向为模式识别与智能系统。E-mail: mingyang15@mails.jlu.edu.cn