ICA 腦波訊號分離

在上一小節中，ICA 正確性的測試中，最後曾經提到進行 ICA 分離時，訊號選取其 中一個做為參考用，經過 ICA 分離出另一個訊號該有的成分，這是一個利用 ICA 做雜 訊去除的基準。在這一小節中，將以此基準選取需分離雜訊的腦波資料，做分離測試。

就此系統，給定腦波量測到的訊號，用 ICA 將雜訊去除，得到腦波訊號的特徵。展 示方式如下：

輸入：2 筆 128 點的腦波訊號。

輸出：2 個腦波訊號的成分。

腦波的資料區段的擷取是以人接受一個刺激點為基準，如特殊的燈光。往前取 200ms，

往後取 1sec，共 1.2sec 長度的腦波訊號。其中腦波訊號給 ICA 運算前，先經過一些前處

理，把較大的雜訊經過一個低通濾波濾除。再將取樣頻率降低，得到 128 點的訊號資料。

本試驗意在利用 ICA 將腦波中的雜訊去除，留下腦波訊號原本該有的資訊，例如，眼動 訊號的雜訊去除、心跳訊號的雜訊去除。

實驗中選擇一眼動附近的腦波訊號，做為雜訊的參考依據，和一受眼動訊號影響的 腦波訊號一起經過 ICA 運算。其輸入訊號和運算的結果如圖 5-6和圖 5-7。圖 5-6中，

眼動雜訊參考為第一個訊號，而第二個訊號則是受到眼動影響的腦波訊號，經過 ICA 運 算結果，圖 5-7中所得第一個訊號應該是去除眼動雜訊所留下腦波訊號的資訊，第二個 訊號則是分離出的眼動雜訊。除了眼動之外，同樣的方式也可以用於去除心跳等雜訊，

而得到正確的腦波訊號的資訊。

(1) 腦波訊號分離測試一 腦波輸入訊號

圖 5-6 輸入腦波測試訊號於 ICA(測試一)

圖 5-6為兩個訊號，其中訊號是在眼動附近電極所量測到的訊號，而訊號二是離眼 動較訊號一較遠的電極所量到的訊號，推斷其應含有一些腦波資訊，故用 ICA 將其訊號 分離，經過調降取樣頻率，取 128 點的訊號資料，把高雜訊先事先濾除，留下的較小的 雜訊，再用 ICA 做細部的去除。

經 ICA 所得到的 ICA Components

圖 5-7 由 ICA 得到腦波的成分資料(測試一)

圖 5-7為經過 ICA 所得到的結果，分離出的成分一，應該是屬於腦波該有的資訊，

而成分二是屬於雜訊的部分。

(2) 腦波訊號分離測試二 腦波輸入訊號

圖 5-8 輸入腦波測試訊號於 ICA(測試二)

經 ICA 所得到的 ICA Components

圖 5-9 由 ICA 得到腦波的成分資料(測試二)

為了說明測試一分離出的腦波應該是正確的在測試二和測試一相似，只是在振幅上 略有差別，其中時間差也經前處理已調至正確的位置，由於測試二和測試一是由相同的 點，做相同的刺激所做得到的訊號，經 ICA 分離之後，測試一和測試二的前 15 點有類 似的訊號，推測這應該是腦波原有的訊號。

經前面分離後，接下來的工作便是分析腦波所代表可能的意義。在一些情況下，會 有 ICA 分離不佳的情形，前一章有提到，這可能是因為 ICA 內所取用的非二次函數的 關係，如針對一些例子改變其中非二次函數，可能會改善學習的結果。