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研究生:葉宣妏
研究生(外文):Shan-Wen Yeh
論文名稱:基於希爾伯特黃轉換之酗酒者腦波時頻特徵分析
論文名稱(外文):A HHT-based Time-Frequency Analysis Scheme for Alcoholic EEG Medical Signals
指導教授:張順雄張順雄引用關係林進豐林進豐引用關係
指導教授(外文):Shun-Hsyung ChangChin-Feng Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:136
中文關鍵詞:希爾伯特-黃轉換經驗模式拆解本質模式函數腦波圖
外文關鍵詞:Hilbert-Huang TransformTime-Frequency AnalysisAlcoholic electrencephalogram signals
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在本論文裡,我們發展一套基於希爾伯特-黃轉換(HHT)的時頻分
析架構,並應用在臨床酗酒者腦波訊號上面;使用希爾伯特-黃轉換
之時頻分析架構,作為解析酗酒者腦波訊號之工具的原因在於其精確
度比其他時頻分析工具好。本論文討論酗酒者與正常者臨床腦波訊號
之本質模式函數、希爾伯特功率頻譜、瞬時頻率以及邊際化頻率。
In the thesis, we develop a Hilbert-Huang Transform (HHT)-based time-frequency analysis scheme which can be applied in alcoholic clinic electroencephalogram (EEG) signals. A main idea for using HHT-based
time-frequency scheme is to increase the accuracy compared with other kind of time-frequency schemes. We discuss Intrinsic Mode Functions (IMF), Hilbert power spectrum, instantaneous frequency (IF), and marginal frequency (MF) for alcoholic and control clinic EEG signals. A simulation has been carried out to verify the proper functioning of the proposed scheme in a practical alcoholic diagnosis scenario.
第一章 緒論………………………………………………………………1
1-1 研究動機與目的…………………………………………………1
1-2 研究方法…………………………………………………………1
1-3 各章節內容概述..………………………………………………..2
第二章 腦波分析…………………………………………………………..3
2-1 EEG.…………………………………………………………….3
2-2 希爾伯特-黃轉………………………………………………….5
2-2-1 瞬時頻率……….………………………………………..6
2-2-2 本質模式函數..………………………………………….7
2-2-3 經驗模式拆解……………………………………………7
2-2-4 希爾伯特頻譜…….…………………………………….10
2-2-5 邊際化頻率……………………………………………..11
2-3 腦波分析….………………………………….…………………12
第三章 酗酒者與正常者之希爾伯特-黃轉換分析................……………..14
3-1 酗酒者與正常者的腦波…………………………………………15
3-2 酗酒者與正常者腦波之IMF...………………………………….19
3-3 酗酒者與正常者之希爾伯特頻譜..……………………………..44
第四章 酗酒者與正常者希爾伯特-黃轉換之腦波時頻分析....…………..76
4-1 酗酒者與正常者腦波之瞬時頻率.………………………………76
4-2 酗酒者與正常者腦波頻率能量分佈………..………………….101
4-3 酗酒者與正常者腦波之各波段的平均功率...…………………103
第五章 結論及未來展望..........……………………………………………133
參考文獻…………………………………………………………………….135










圖目錄
圖2.1各波段的波形樣式…………………………………………………4
圖2.2極大/極小值不明顯處…………………………………………….11
圖3.1正常者觀察一張圖片所呈現之腦波……………………………..16
圖3.7 正常者觀察一張圖片(刺激物)所呈現之腦波IMF…….……….20
圖3.7(a)IMF1……………………………………………………20
圖3.7(b)IMF2……………………………………………………20
圖3.7(c)IMF3……………………………………………………21
圖3.7(d)IMF4……………………………………………………21
圖3.7(e)IMF5……………………………………………………21
圖3.7(f)IMF6…………………………………………………….22
圖3.7(g)IMF7………………………………………………….. 22
圖3.7(h)IMF8……………………………………………………22
圖3.7(i)IMF9…………………………………………………….23
圖3.8酗酒者觀察一張圖片(刺激物)所呈現之腦波IMF……………..24
圖3.8(a)IMF1………………….…………………………………24
圖3.8(b)IMF2…………………………………………………….24
圖3.8(c)IMF3…………………………………………………….25
圖3.8(d)IMF4……………………………………………………25
圖3.8(e)IMF5……………………………………………………25
圖3.8(f)IMF6…………………………………………………….26
圖3.8(g)IMF7……………………………………………………26
圖3.8(h)IMF8……………………………………………………26
圖3.8(i)IMF9…………………………………………………….27
圖3.8(j)IMF10……………………………………………………27
圖3.8(k)IMF11……………………………………………………27
圖3.9正常者觀察兩張相同圖片(刺激物)所呈現之腦波IMF…………..28
圖3.9(a)IMF1…………………………………………………….28
圖3.9(b)IMF2…………………………………………………….28
圖3.9(c)IMF3…………………………………………………….29
圖3.9(d)IMF4…………………………………………………….29
圖3.9(e)IMF5…………………………………………………….29
圖3.9(f)IMF6……………………………………………………..30
圖3.9(g)IMF7…………………………………………………….30
圖3.9(h)IMF8…………………………………………………….30
圖3.9(i)IMF9……………………………………………………..31
圖3.9(j)IMF10…………………………………………………….31
圖3.10 酗酒者觀察兩張相同圖片(刺激物)所呈現之腦波IMF………….32
圖3.10(a)IMF1……………………………………………………32
圖3.10(b)IMF2……………………………………………………32
圖3.10(c)IMF3…………………………………………………….33
圖3.10(d)IMF4……………………………………………………33
圖3.10(e)IMF5…………………………………………………….33
圖3.10(f)IMF6…………………………………………………….34
圖3.10(g)IMF7……………………………………………………34
圖3.10(h)IMF8……………………………………………………34
圖3.10(i)IMF9…………………………………………………….35
圖3.10(j)IMF10…………………………………………………..35
圖3.11 正常者觀察兩張不同圖片(刺激物)所呈現之腦波IMF………….36
圖3.11(a)IMF1…………………………………………………..36
圖3.11(b)IMF2…………………………………………………..36
圖3.11(c)IMF3…………………………………………………..37
圖3.11(d)IMF4………….……………………………………….37
圖3.11(e)IMF5………….…………………………………….…37
圖3.11(f)IMF6………….……………………………………….38
圖3.11(g)IMF7………….………………………………………38
圖3.11(h)IMF8………………………………………………….38
圖3.11(i)IMF9………….……………………………………….39
圖3.11(j)IMF10………..………………………………………..39
圖3.11(k)IMF11………..….……………………………………39
圖3.12 酗酒者觀察兩張不同圖片(刺激物)所呈現之腦波IMF…………..40
圖3.12(a)IMF1…………………………………………………..40
圖3.12(b)IMF2…………….…………………………………….40
圖3.12(c)IMF3…………………………………………………..41
圖3.12(d)IMF4…………….…………………………………….41
圖3.12(e)IMF5………………………………………………….41
圖3.12(f)IMF6…………….…………………………………….42
圖3.12(g)IMF7…………….……………………………………42
圖3.12(h)IMF8…………….……………………………………42
圖3.12(i)IMF9………………………..…………………………43
圖3.12(j)IMF10……………………..…………………………..43
圖3.13為正常者觀察一張圖之希爾伯特頻譜圖………………………….45
圖3.13(a)H.S.(IMF1)…………………………………………….45
圖3.13(b)H.S.(IMF2)…………………………………………….45
圖3.13(c)H.S.(IMF3)………………………………………….…46
圖3.13(d)H.S.(IMF4)…………………………………………….46
圖3.13(e)H.S.(IMF5)………………………………………….…46
圖3.13(f)H.S.(IMF6)……………………………………….…….47
圖3.13(g)H.S.(IMF7)…………………………………………….47
圖3.13(h)H.S.(IMF8)…………………………………………….48
圖3.13(i)H.S.(IMF9)……………………………………….……..48
圖3.14 酗酒者觀察一張圖之希爾伯特頻譜圖……………………………49
圖3.14(a)H.S.(IMF1)……………………………………………..49
圖3.14(b)H.S.(IMF2)……………………………………………..49
圖3.14(c)H.S.(IMF3)……………………………………………..50
圖3.14(d)H.S.(IMF4)……………………………………..………50
圖3.14(e)H.S.(IMF5)…………………………………….……….51
圖3.14(f)H.S.(IMF6)……………………………………..………51
圖3.14(g)H.S.(IMF7)……………………………………..………51
圖3.14(h)H.S.(IMF8)……………………………………….…….52
圖3.14(i)H.S.(IMF9)………………………………………..…….52
圖3.14(j)H.S.(IMF10)…………………………………………….52
圖3.14(j-1)H.S.(IMF10)(0sec – 2sec)…………………………….53
圖3.14(j-2)H.S.(IMF10)(18sec – 20sec)………………………….53
圖3.14(k)H.S.(IMF11)……………………………………………54
圖3.14(k-1)H.S.(IMF11)(0sec – 2sec)……………………………54
圖3.14(k-2)H.S.(IMF11)(18sec – 20sec)…………………………55
圖3.15正常者觀察兩張相同圖之希爾伯特頻譜圖………………………..56
圖3.15(a)H.S.(IMF1)…………………………………………..…56
圖3.15(b)H.S.(IMF2)……………………….…………………….56
圖3.15(c)H.S.(IMF3)……………………………………………..57
圖3.15(d)H.S.(IMF4)………………………..……………………57
圖3.15(e)H.S.(IMF5)……………………….…………………….57
圖3.15(f)H.S.(IMF6)……………………………………………..58
圖3.15(g)H.S.(IMF7)…………………………………………….58
圖3.15(h)H.S.(IMF8)…………………………………………….58
圖3.15(i)H.S.(IMF9)…………………….……………………….59
圖3.15(j)H.S.(IMF10)……………………………………………59
圖3.16 酗酒者觀察兩張相同圖之希爾伯特頻譜圖……………………….60
圖3.16(a)H.S.(IMF1)……………………………………………..60
圖3.16(b)H.S.(IMF2)……………………………………………..60
圖3.16(c)H.S.(IMF3)………………………….………………….61
圖3.16(d)H.S.(IMF4)………………………….………………….61
圖3.16(e)H.S.(IMF5)……………………………………………..61
圖3.16(f)H.S.(IMF6)………………………….…………………..62
圖3.16(g)H.S.(IMF7)……………………………………………..62
圖3.16(h)H.S.(IMF8)……………………………………………..62
圖3.16(h-1)H.S.(IMF8)(0sec – 2sec)………….………………….63
圖3.16(i)H.S.(IMF9)………………………….…………………..63
圖3.16(i-1)H.S.(IMF9)(0sec – 2sec)……………..……………….63
圖3.16(j)H.S.(IMF10)………………………………..……………64
圖3.16(j-1)H.S.(IMF10)(0sec – 2sec)………………..……………64
圖3.17 正常者觀察兩張不同圖之希爾伯特頻譜圖………………………65
圖3.17(a)H.S.(IMF1)………………………………………………65
圖3.17(b)H.S.(IMF2)…………………….……………..………….65
圖3.17(c)H.S.(IMF3)……………..…….………………………….66
圖3.17(d)H.S.(IMF4)…………………..…….…………………….66
圖3.17(e)H.S.(IMF5)………………………...……………………..66
圖3.17(f)H.S.(IMF6)…………………….…………………………..67
圖3.17(g)H.S.(IMF7)…………………….………………………….67
圖3.17(h)H.S.(IMF8)…………………….………………………….67
圖3.17(i)H.S.(IMF9)……………….…….………………………….68
圖3.17(j)H.S.(IMF10)……………………………………………….68
圖3.17(j-1)H.S.(IMF10)(0sec – 2sec)..…….………………………..68
圖3.17(j-2)H.S.(IMF10)(18sec - 20sec)…...…………….…………..69
圖3.17(k)H.S.(IMF11)……………………………………………….69
圖3.17(k-1)H.S.(IMF11)(0sec – 2sec)……..…..…………………….69
圖3.17(k-2)H.S.(IMF11)(18sec – 20sec)…………………………….70
圖3.18 酗酒者觀察兩張不同圖之希爾伯特頻譜圖………………………..71
圖3.18(a)H.S.(IMF1)……………..………………………………….71
圖3.18(b)H.S.(IMF2)……………..………………………………….71
圖3.18(c)H.S.(IMF3)……………..………………………………….72
圖3.18(d)H.S.(IMF4)…………….…………………………………..72
圖3.18(e)H.S.(IMF5)…………..…………….………………………73
圖3.18(e-1)H.S.(IMF5)(9.5sec – 10sec)………………..……………73
圖3.18(f)H.S.(IMF6)…………………………………………………73
圖3.18(f-1)H.S.(IMF6)(2sec – 4sec)…………………………………74
圖3.18(g)H.S.(IMF7)……..…………………………………………..74
圖3.18(h)H.S.(IMF8)…………………………………………………74
圖3.18(i)H.S.(IMF9)………………………………..…….…………..75
圖3.18(j)H.S.(IMF10)………………………………..….……………75
圖3.18(j-1)H.S.(IMF10)(0sec – 2sec)………………..….……………75
圖4.1 正常者觀察一張圖之瞬時頻率………………………………………77圖4.1(a)I.F.(IMF1)…………………………………………………….77
圖4.1(b)I.F.(IMF2)…………………………………………………….78
圖4.1(c)I.F.(IMF3)…………………………………………………….78
圖4.1(d)I.F.(IMF4)…………………………………………………….78
圖4.1(e)I.F.(IMF5)…………………………………………………….79
圖4.1(f)I.F.(IMF6)……………………………………………………..79
圖4.1(g)I.F.(IMF7)…………………………………...………………..79
圖4.1(h)I.F.(IMF8)…………………………………..………………..80
圖4.1(i)I.F.(IMF9)…………………………………….………………80
圖4.2 酗酒者觀察一張圖之瞬時頻率……………………………………….81
圖4.2(a)I.F.(IMF1)…………………………………………..…………..81
圖4.2(b)I.F.(IMF2)…………………………………………..…………..81
圖4.2(c)I.F.(IMF3)…………………………………………...………….82
圖4.2(d)I.F.(IMF4)…………………………………………..…………..82
圖4.2(e)I.F.(IMF5)…………………………………………..…………..82
圖4.2(f)I.F.(IMF6)………………………………………………………83
圖4.2(g)I.F.(IMF7)…………………………………………...…………83
圖4.2(h)I.F.(IMF8)…………………………………………...…………83
圖4.2(i)I.F.(IMF9)………………………………………………………84
圖4.2(j)I.F.(IMF10)……………………….…………………………….84
圖4.2(k)I.F.(IMF11)……………………………………………………84
圖4.3為正常者觀察兩張相同圖之瞬時頻率……………………………….85
圖4.3(a)I.F.(IMF1)………………………….………………………….85
圖4.3(b)I.F.(IMF2)…………………………….…….………………….85
圖4.3(c)I.F.(IMF3)…………………………….…….………………….86
圖4.3(d)I.F.(IMF4)………………………………..…………………….86
圖4.3(e)I.F.(IMF5)…………………………………...…………………86
圖4.3(f)I.F.(IMF6)……………………………...………………………87
圖4.3(g)I.F.(IMF7)…………………………….……………………….87
圖4.3(h)I.F.(IMF8)……………………………..………………………87
圖4.3(i)I.F.(IMF9)……………………………...………………………88
圖4.3(j)I.F.(IMF10)…………………………….………………………88
圖4.4 酗酒者觀察兩張相同圖之瞬時頻率………………………………..89
圖4.4(a)I.F.(IMF1)…………………………………………………….89
圖4.4(b)I.F.(IMF2)…………………………………………………….89
圖4.4(c)I.F.(IMF3)……………………………………………………..90
圖4.4(d)I.F.(IMF4)……………………………………………………..90
圖4.4(e)I.F.(IMF5)……………………………………………………..90
圖4.4(f)I.F.(IMF6)……………………………………..….……………91
圖4.4(g)I.F.(IMF7)……………………………………………………..91
圖4.4(h)I.F.(IMF8)……………………………………….…………….91
圖4.4(i)I.F.(IMF9)………………………………………..…………….92
圖4.4(j)I.F.(IMF10)…………………………………………………….92
圖4.5 正常者觀察兩張不同圖之瞬時頻率………………………………..93
圖4.5(a)I.F.(IMF1)……………………………………………………..93
圖4.5(b)I.F.(IMF2)…………………………………………………….93
圖4.5(c)I.F.(IMF3)…………………………………………………….94
圖4.5(d)I.F.(IMF4)…………………………………………………….94
圖4.5(e)I.F.(IMF5)………………………………………..……………94
圖4.5(f)I.F.(IMF6)……………………………………….…………….95
圖4.5(g)I.F.(IMF7)…………………………………………………….95
圖4.5(h)I.F.(IMF8)……………………………………...……………..95
圖4.5(i)I.F.(IMF9)……………………………………….…………….96
圖4.5(j)I.F.(IMF10)……………………………………………………96
圖4.5(k)I.F.(IMF11)……………………………………..…………….96
圖4.6 酗酒者觀察兩張不同圖之瞬時頻率…………………………………97
圖4.6(a)I.F.(IMF1)……………………………………..…………….97
圖4.6(b)I.F.(IMF2)……………………………………...……………97
圖4.6(c)I.F.(IMF3)……………………………………..…………….98
圖4.6(d)I.F.(IMF4)………………………………..………………….98
圖4.6(e)I.F.(IMF5)………………………………...…………………98
圖4.6(f)I.F.(IMF6)………………………………...…………………99
圖4.6(g)I.F.(IMF7)………………………………..…………………99
圖4.6(h)I.F.(IMF8)………………………………..…………………99
圖4.6(i)I.F.(IMF9)………………………………………………….100
圖4.6(j)I.F.(IMF10)………………………………...………………100
圖4.7 正常者觀察一張圖之希爾伯特頻譜作邊際化頻率……………….102圖4.7(a)Marginal Frequency(IMF1)………………………………..102
圖4.7(b)Marginal Frequency(IMF2)………………………………..102
圖4.7(c)Marginal Frequency(IMF3)………………………………..103
圖4.7(d)Marginal Frequency(IMF4)………………………………..103
圖4.7(e)Marginal Frequency(IMF5)……………..…………………..103
圖4.7(f)Marginal Frequency(IMF6)…………………………………104
圖4.7(g)Marginal Frequency(IMF7)……………..………………….104
圖4.7(h)Marginal Frequency(IMF8)…………….…………………..104
圖4.7(i)Marginal Frequency(IMF9)………………...……………….105
圖4.8 酗酒者觀察一張圖之希爾伯特頻譜作邊際化頻率……………….106
圖4.8(a)Marginal Frequency(IMF1)……………………………….106
圖4.8(b)Marginal Frequency(IMF2)………………………………106
圖4.8(c)Marginal Frequency(IMF3)………………………………107
圖4.8(d)Marginal Frequency(IMF4)……………..………………..107
圖4.8(e)Marginal Frequency(IMF5)………………………………107
圖4.8(f)Marginal Frequency(IMF6)……………………………….108
圖4.8(g)Marginal Frequency(IMF7)………………………………108
圖4.8(h)Marginal Frequency(IMF8)………………………………108
圖4.8(i)Marginal Frequency(IMF9)………………………………109
圖4.8(j)Marginal Frequency(IMF10)……………………………..109
圖4.8(k)Marginal Frequency(IMF11)…………..………………..109
圖4.9 正常者觀察兩張相同圖之希爾伯特頻譜作邊際化頻率………….110
圖4.9(a)Marginal Frequency(IMF1)………………………………….110
圖4.9(b)Marginal Frequency(IMF2)………………………………….110
圖4.9(c)Marginal Frequency(IMF3)………………………………….111
圖4.9(d)Marginal Frequency(IMF4)………………………………….111
圖4.9(e)Marginal Frequency(IMF5)………………………………….111
圖4.9(f)Marginal Frequency(IMF6)…………………………………..112
圖4.9(g)Marginal Frequency(IMF7)…………………………………112
圖4.9(h)Marginal Frequency(IMF8)…………………………………112
圖4.9(i)Marginal Frequency(IMF9)…………………………………..113
圖4.9(j)Marginal Frequency(IMF10)…………………………………113
圖4.10 酗酒者觀察兩張相同圖之希爾伯特頻譜作邊際化頻率………….114圖4.10(a)Marginal Frequency(IMF1)………………………………114
圖4.10(b)Marginal Frequency(IMF2)………………………………114
圖4.10(c)Marginal Frequency(IMF3)………………………………115
圖4.10(d)Marginal Frequency(IMF4)………………………………115
圖4.10(e)Marginal Frequency(IMF5)………………………………115
圖4.10(f)Marginal Frequency(IMF6)………………………………116
圖4.10(g)Marginal Frequency(IMF7)………………………………116
圖4.10(h)Marginal Frequency(IMF8)……………………………….116
圖4.10(i)Marginal Frequency(IMF9)………………………………..117
圖4.10(j)Marginal Frequency(IMF10)………………………………117
圖4.11 正常者觀察兩張不同圖之希爾伯特頻譜作邊際化頻率………….118圖4.11(a)Marginal Frequency(IMF1)…………………………….118
圖4.11(b)Marginal Frequency(IMF2)…………………………….118
圖4.11(c)Marginal Frequency(IMF3)…………………………….119
圖4.11(d)Marginal Frequency(IMF4)…………………………….119
圖4.11(e)Marginal Frequency(IMF5)…………………………….119
圖4.11(f)Marginal Frequency(IMF6)……………………………..120
圖4.11(g)Marginal Frequency(IMF7)…………………………….120
圖4.11(h)Marginal Frequency(IMF8)…………………………….120
圖4.11(i)Marginal Frequency(IMF9)…………………………….121
圖4.11(j)Marginal Frequency(IMF10)……………………………121
圖4.11(k)Marginal Frequency(IMF11)……………………….…..121
圖4.12 酗酒者觀察兩張不同圖之希爾伯特頻譜作邊際化頻率………..122圖4.12(a)Marginal Frequency(IMF1)…………………………..122
圖4.12(b)Marginal Frequency(IMF2)………………………….122
圖4.12(c)Marginal Frequency(IMF3)………………………….123
圖4.12(d)Marginal Frequency(IMF4)…………………………123
圖4.12(e)Marginal Frequency(IMF5)………………………….123
圖4.12(f)Marginal Frequency(IMF6)………………………….124
圖4.12(g)Marginal Frequency(IMF7)…………………………124
圖4.12(h)Marginal Frequency(IMF8)…………………………124
圖4.12(i)Marginal Frequency(IMF9)………………………….125
圖4.12(j)Marginal Frequency(IMF10)…………………………125



表目錄
表2.1 EEG各波段之頻率範圍……………………..…………………….…3
表4.1正常者觀察一張圖各波段之平均功率..…….…………………….127
表4.2酗酒者觀察一張圖各波段之平均功率……….…………………...128
表4.3正常者(觀察兩張相同圖各波段之平均功率..…………………..129
表4.4酗酒者觀察兩張相同圖各波段之平均功率….…………………...130
表4.5正常者觀察兩張不同圖各波段之平均功率…..…………………..131
表4.6酗酒者觀察兩張不同圖各波段之平均功率…….…………………132
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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