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以小波轉換鑑別人類情緒腦電波
(2011) 洪偉哲
人類情緒的正確鑑別存在著許多的困難，根據每個人所經歷的事物與心情狀態，影響著即使面對相同的事件，所呈現的情緒強度也有所不同。而現今對於人類腦波的研究逐漸盛行，藉由大腦人機介面(Brain computer interface)收集腦電波(Electroencephalogram)訊號，經由訊號分析、特徵擷取以及分類器，來鑑別腦電波訊號的情緒類別。本研究的受測者為六位男性，四位女性。年齡介於20歲至28歲。實驗流程為撥放六種情緒的臉部圖片，分別為高興、驚訝、生氣、厭惡、難過和恐懼，每種情緒有20張圖片，共有120張圖片。使用NeuroScan大腦人機介面，藉由非侵入式的腦電波訊號量測，共有30個通道。紀錄完成後，進行腦電波訊號前處理降低腦電波訊號的雜訊，使得腦電波訊號更接近真實的訊號，接著繪製出大腦空間能量頻譜圖，用以了解腦電波訊號的頻帶能量分布差異。將腦電波訊號進行小波轉換(Wavelet transform)分解訊號，選取能量分布差異較大的θ波為分類波段，接著計算各種的特徵，共有八類特徵，分別為最大值(Max)、最小值(Min)、全距(Range)、標準差(Standard deviation)、絕對中位差(Median absolute deviation)、絕對平均差(Average absolute deviation)、能量(Energy)及特徵向量(Eigenvectors)，將各種特徵投入支持向量機(Support vector machine)進行分類，訓練的方式將隨機抽取出60%的腦電波訊號區段為訓練資料，40%為測試資料，以隨機投入支持向量機作各種情緒的鑑別，得到情緒鑑別從最高到最低的正確辨識率分別為87.50%和62.50%，平均值為76.25%。研究中發現當使用無效的特徵或是相似的特徵，無法增加情緒的鑑別率，但是若增加有效的特徵，鑑別率會隨之提高，不過也會增加複雜度，經由比較其中較為有效的特徵為全距、標準差、絕對中位差、絕對平均差、能量及特徵向量，可較為明顯增加鑑別的效果。