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细胞影像平台图像处理十堂---第八讲时间序列与tracking 时间:2019-01-02

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项目名称

脑信号分析算法与无创脑机接口研究

推荐单位(广东省)意见

李元庆等完成的项目“脑信号分析算法与无创脑 - 计算机接口研究”紧跟国际前沿,具有重要的科学意义和应用前景。该项目取得了一批具有国际先进水平的创新成果,如脑机界面多自由度控制问题,提出了多模态方法,建立了多个面向应用的系统;用于脑机接口系统的高性能为了检测难题,提出了一种基于典型相关分析的频率方法和一种基于伪密钥的异步多模态检测方法。建立了多模式脑机接口轮椅控制系统,实现轮椅的多功能脑操作。建立了基于稀疏表示的噪声,高动态变化,高维度等难题,一系列脑信号特征选择和信息解码算法。该项目发表了大量国际权威期刊论文,得到了许多国际权威学者的积极评价。相关结果丰富了脑机接口的理论和关键技术,促进了脑机接口的应用。

该项目被推荐为国家自然科学奖二等奖。

项目简介

脑信号分析和脑机接口是目前国际上的热点,涉及脑科学,医学,计算机,信号处理,传感器,自动控制等学科,具有重要的科学意义和应用前景。特别是,脑机接口可用于辅助和恢复残疾人的神经功能,增强人机界面等。它是一种尖端的医疗救助和残疾技术,能够应对衰老人口,符合国家战略需要。

该项目的研究内容包括脑信号分析算法和非侵入式脑机接口系统两个方面。脑信号分析算法是脑机接口系统的重要环节和支撑,脑机接口系统可以为脑信号分析算法提供验证。该项目取得了一批具有国际先进水平的创新成果,包括:

针对脑机接口多自由度控制的难点,提出了一种多模态方法和多种面向应用的系统。提出了一种基于多模态脑机接口的二维光标控制方法和系统。在该系统中,我们基于来自EEG的左手和右手运动想象来提取mu节奏信号,控制光标的水平运动,并提取视觉诱导的P300信号。控制光标的垂直移动。两个控制信号产生机制是不同的并且几乎是独立的。世界上第一次实现了从随机起始位置到随机目标位置的光标控制。进一步实现了脑控鼠标,开发了脑机接口Web浏览器和邮件发送系统。通过资源管理器,用户可以使用大脑上网,编写和接收电子邮件,管理文档等。

2.针对脑机接口系统中高性能检测的难题,提出了一种基于典型相关分析的频率法,基本上解决了稳态视觉诱发电位脑机接口的瓶颈问题。信息传递率;提出了一种基于伪密钥的异步检测方法。该方法进一步建立了基于P300和SSVEP的新型多模脑计算机接口和异步脑开关,显着提高了系统检测性能,部分技术已进入相关医院的临床试验。

3,建立了多模式脑机界面轮椅控制系统,实现了轮椅启动,停止,减速,左转,右前,后退等功能的大脑操作。与国内外报道的脑控轮椅相比,我们的多模式脑控轮椅具有最强大的脑控制功能。轮椅多次展出,引起了媒体和社会的广泛关注,并已进入相关医院的临床试验。

4.针对脑信号弱,噪声大,动态变化大,维数高等难题,建立了一系列基于稀疏表示的脑电信号和功能核磁共振信号特征选择和信息解码算法。基于EEG数据,优化了特殊的空间频率模式。从贝叶斯统计机器学习的角度提出了一系列高性能的分析和解码方法;这些方法适用于脑机接口。

发表了78篇SCI期刊论文,其中包括IEEE期刊的30篇文章。发表论文的权威期刊包括Proc。 IEEE,IEEE Trans。 PAMI,美国国家科学院院刊(IF: 9.7)和大脑皮质(IF: 8.3)。 ),IEEE Sig。 PROC。杂志,NeuroImage等被授权拥有六项发明专利。 SCI和ISTP引用了八篇代表性论文约1,000次,Google Scholar Network引用了约2,000次。它得到了许多国际权威学者的积极引用,如IEEE院士,IEEE主编或副主编,院士(美国科学院/工程院,德国科学院等)。该项目成果丰富了脑机接口的理论和关键技术,推动了其应用。第一位有成就的人被蒋文实授予教育杰出教授称号。

客观评价

(1)SCI和ISTP引用了8篇代表性论文700多次,Google Scholar Network引用了1600多篇。

(2)引用我们工作的一些国际权威学者(不完全统计)。

IEEE院士: H. Adeli,T。Sejnowski,G。Cauwenberghs,TP Jung,Kenneth Kreutz-Delgado,CT Lin,SW Lee,KM Lee,A。Cichocki,Bin He,R。K Ward,Johan AK Suykens,S。 ķ。 Gao,EN Brown,KN Plataniotis,T。Adali,VD Calhoun;

IEEE期刊编辑/副主编:G。Cauwenberghs,TP Jung,Kenneth Kreutz-Delgado,YM Chi,DG Zhang,CT Lin,SW Lee,KM Lee,A。Cichocki,Bin He,GRMüller-Putz,J。d。 R.Millán,KRMüller,T。Denison,YL Liu,YW Wang,D. J McFarland;

院士:KRMüller(德国科学院院士),Rabab K. Ward(加拿大皇家学会院士,加拿大工程院院士),T。Sejnowski(美国国家手机赌博网站,美国国家科学院院士,和国家工程院,Swartz奖)目前,世界第三学院的10位院士之一,SW Lee(韩国科学院院士),EN Brown(美国科学院院士,美国工程院院士,G。Pfurtscheller(奥地利科学院院士),N。Birbaumer(德国莱布尼兹奖,爱因斯坦艾伯特世界科学奖,神经肌肉疾病研究奖获得者,德国科学院院士)和文学;

其他权威学者:非侵入性脑计算机界面的先驱,纽约州卫生部国家适应神经技术中心主任,纽约州立大学公共卫生学院教授,​​JR Wolpaw;获得2007年韩国总统奖,釜山国立大学KS Hong教授;救援系统学会国际副主席,日本京都大学教授F. Matsuno教授; NIH K01职业奖(2007-2012),美国国家科学基金会,NSF CAREER奖(2012-2017)美国乔治亚大学的TM Liu教授; Y. Yao Shugart教授,美国国家精神卫生研究所基因组统计学首席教授。

(3)我们研究的一些国际权威期刊(不完全统计):Proc。美国国家科学院院士(IF: 9.7),神经图像(IF: 6.3),神经科学(IF: 6.8),Proc。 IEEE(IF: 4.9),国际神经系统杂志(IF: 6.5),J.of Neuroscience(IF: 6.3),IEEE信号处理杂志(IF: 5.9),J。of Neural Engineering(IF: 3.3) ,IEEE Trans。模式分析和机器智能(IF: 5.8),IEEE Trans。神经系统与康复工程(IF: 3.2),IEEE Trans。生物医学工程(IF: 2.4),IEEE Trans。信号处理和其他IEEE出版物。

主要完成人情况

(1)

完成人员

名称

李元庆

完成单位

华南理工大学

工作单位

华南理工大学

项目的主要实施者和组织者,项目规划者之一,负责确定研究内容和计划。介绍了对创新成果1,2,3和4的重要贡献。提出了基于稀疏表示的脑信号分析理论。提出了多模态脑机接口的多自由度控制设计理论和方法。模态脑控轮椅成功地同时控制了轮椅的方向和速度。它是代表性论文1,4和6的第一作者和通讯作者。它是代表性论文5的作者和代表性论文7的作者。

证明材料:代表性论文1,4,5,6,7

曾获得国家科学技术奖:

1.盲信号分离与鉴定的理论与应用,2009年国家自然科学奖二等奖(排名第二)

2.盲信号处理和频率振动理论研究及时间序列的混沌重构,2005年教育部自然科学一等奖(排名第二)。

(b)中

完成人员

名称

高小榕

完成单位

澳门赌场平台

工作单位

澳门赌场平台

该项目的组织者之一为创新成果2,4做出了重要贡献,并提出并实施了一种典型的基于相关性的稳态诱发电位脑计算机接口算法。目前,该算法是脑机接口的主流方法之一。第2篇论文的第一作者和通讯作者,代表性论文3和8的作者,以及代表性论文7的作者。

证明材料:代表性论文2,3,7,8

曾获得国家科学技术奖:否

(3)

完成人员

名称

吴伟

完成单位

华南理工大学

工作单位

华南理工大学

该项目的主要实施者之一,负责研究计划和数据分析。它为创新成果2和4做出了重要贡献,并提出了一种用于脑电分类的迭代空域频域模型学习算法。提出了一种用于脑电节律信号分析的分层贝叶斯模型,并提出了事件相关电位分析的混合效应。贝叶斯模型是代表性论文7的第一作者和通讯作者。

证明材料:代表性论文7

曾获得国家科学技术奖:否

(4)

完成人员

名称

龙金义

完成单位

华南理工大学

工作单位

华南理工大学

该项目的主要参与者,参与研究内容和计划的确定,负责实施方法和数据分析。他为创新成果做出了重要贡献1,3,参与了多模态脑机接口实现多自由度控制,参与了多模式脑控轮椅方向和速度控制的设计与实现。同时,具有代表性论文5的第一作者是代表性论文1的主要完成者之一。

证明材料:代表性论文1,5

曾获得国家科学技术奖:否

(5)

完成人员

名称

宾光宇

完成单位

澳门赌场平台

工作单位

澳门赌场平台

该项目的主要实施者和参与者之一为该项目的创新成果做出了重要贡献。 2基于典型相关性的提出并实现的稳态诱发电位脑计算机接口算法是目前脑机接口的主流方法。首先,它是代表性论文3的第一作者。

证明材料:代表性论文3

曾获得国家科学技术奖:否

代表性论文专著目录(不超过8篇)

序号

该论文以其名称

而闻名

标题

发布时间

通讯作者

第一作者

产权是否归国家所有

1

基于EEG的BCI系统,通过组合Mu/Beta节奏和P300潜力来进行二维光标控制

IEEE Trans。生物医学。主机。

2010年7月8日

李远清(Yuanqing Li)

李远清(Yuanqing Li)

2

使用BCI鼠标(日记年度的16个亮点之一)上网冲浪。

J. of Neural Eng。

2012年

李远清(Yuanqing Li)

天佑玉(于天佑)

3

基于BCI的运动禁用环境控制器

IEEE Trans。神经系统。康复。主机。

2003年7月28日

高小榕(高小榕)

高小榕(高小榕)

4

基于典型相关分析方法的在线多通道基于SSVEP的脑机接口

J. of Neural Eng。

2009年6月9日

高小榕(高小榕)

Guangyu Bin(宾光宇)

5

结合P300和SSVEP的混合BCI系统及其在轮椅控制中的应用

IEEE Trans。生物医学。主机。

2012年6月6日

李远清(Yuanqing Li)

李远清(Yuanqing Li)

6

混合脑计算机界面,用于控制模拟或真实轮椅的方向和速度

IEEE Trans。神经系统。康复。主机。

2009年6月26日

李远清(Yuanqing Li)

Jinyi Long(龙锦益)

7

基于稀疏表示的fMRI数据分析中的体素选择

IEEE Trans。生物医学。主机。

2009年6月26日

李远清(Yuanqing Li)

李远清(Yuanqing Li)

8

多通道脑电分析的概率共同空间模式

IEEE Trans。 PAMI

2014年1月1日

魏武(吴畏)

魏武(吴畏)

完成人合作关系说明

李元庆(主要完成人1)与项目组其他成员合作多年。如果他已完成或正在开展多项合作科研项目,他共同出版了许多高级期刊文章,并合作申请了多项发明专利。详情如下:

高晓宇(主要完成人2)和李元庆(主要完成人1)团队保持科研合作关系,共同承担了国家863计划项目“基于视听和神经反馈的计算机集成技术研究”(项目:脑机协作视听信息处理与交互技术,2012-2015,837万,由李元庆主持)“,国家重点研发计划项目”脑机协同混合智能关键技术,平台设备及应用(2017-2020,2999万,由李元庆主持)“。

吴伟(主要于2003年完成)于2003年进入澳门赌场平台_手机赌博网站神经工程实验室。其中一位导师是高晓宇(主要由二人完成)。 2006年,他继续在实验室攻读博士学位。吴伟于2012年加入华南理工大学,并加入了李元庆(主要完成人1)的研究团队。

龙金义(主要完成人4)是博士。李元庆的学生(主要完成人1)。毕业后,他留在学校,后来转学到暨南大学。

宾光宇(主要完成人5)是高晓英(主要是完成人2)的博士生,毕业后在北京工业大学工作。

到目前为止,上述成员的研究合作已经紧密开展,成果丰富,见代表性论文和知识产权。

近年来,李元庆和高晓宇在国际权威期刊上发表过多篇合作论文,如:

lWei.   Wu,Zhe Chen,Xiaorong Gao, Yuanqing Li,E Brown,Shangkai Gao,用于多通道EEG分析的概率共同空间模式,IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,37(3): 639-653,DOI 10.1109/TPAMI。 2014.2330598,2015.3(长文,IF:6.1)。

lWei   Wu,吴超华,高尚凯,刘宝林,Yuanqing LiXiaorong Gao,来自多频和多通道脑电图的ERP组件的贝叶斯估计,NeuroImage,88: 319-339,2014.3。 (IF: 5.5)。

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