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系統識別號 U0026-0308201411301700
論文名稱(中文) 腦波訊號的非線性混沌分析
論文名稱(英文) Non-linear chaos analysis of brainwave signal
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生(中文) 林祖瑋
研究生(英文) Zu-Wei Lin
學號 P46011343
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 118頁
口試委員 指導教授-楊憲東
口試委員-劉劍輝
口試委員-林清一
中文關鍵字 腦波訊號  混沌分析  頻域分析  李氏指數 
英文關鍵字 Brainwave  chaos analysis  frequency analysis  Lyapunov exponent 
學科別分類
中文摘要 腦波相關研究到現在大約已經有80年左右的歷史,研究最為常用的方法為頻域分析,但近年來,因為混沌理論廣泛的被運用,已經有研究將腦波訊號與混沌理論結合。目前關於混沌的研究,發現正常人在清醒時,腦活動力強,腦波訊號十分不規則,而在深度睡眠時,腦活動力較弱,腦波訊號卻很有規律,此現象可說明腦活動力越強,混沌性越高。混沌理論中,李氏指數(Lyapunov exponent)可做為混沌性強弱的指標,故求出腦波的李氏指數即可做為大腦的混沌性指標,量化大腦活動力。李氏指數與大腦活動力成正比關係,因此混沌指標與頻域分析法相輔相成,可發展出新的研究方法。
本論文目標即在於以混沌分析量化大腦活性,並應用於聽音樂和打坐禪定對大腦活性的影響。與頻域分析不同,本方法是藉由腦波儀得到腦波時序資料做混沌分析,求得李氏指數,以此指標了解聽音樂與打坐禪定對活化大腦的程度,以及建立混沌分析與頻域分析之間的關聯性。
英文摘要 Brainwave studies up to now have been about 80 years, the method has been applied mostly is frequency-domain analysis of brainwave. But in the recent years, chaos Theory is widely applied to some studies about brainwave. From the earlier research of chaos analysis of brainwave, we know that normal people have high brain activity when they are awake, and their brainwave signal is chaotic. On the contrary, they have low brain activity in deep sleep, and their brainwave signal is periodic instead of chaotic. From these studies, we can say that when one’s brain has more activity, it is more chaotic. In chaos theory, Lyapunov exponent is an index of chaos strength. So if we can get Lyapunov exponent from brainwave signal, this can be used as the chaos index of the brain and quantified as the brain activity. In the future, the chaos index can work with frequency-domain analysis to develop a new method of analyzing brainwave signal.
In this thesis, we want to quantify brain activity by chaos theory, and want to know how listening music and meditation affect our brain by monitoring the change of Lyapunov exponent. This method is different from MRI and frequency-domain analysis, in which we use EEG to get brainwave time-series data and apply this data to chaos theory. Then we can monitor the change of Lyapunov exponent to know how listening music and meditation affect our brain. Furthermore, we will find the relationship between chaos analysis and spectrum analysis.
論文目次 中文摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 vii
目錄 viii
圖目錄 x
表目錄 xvi
符號表 xvii
第一章 緒論 1
1.1研究背景與文獻回顧 1
1.2研究目標 5
1.3各章概述 5
第二章 由時序資料定義李氏指數與頻譜分析 7
2.1李氏指數之意義 7
2.2相空間重建 9
2.3 Tangent Map矩陣 15
2.4由Tangent Map定義李氏指數 19
2.5時序資料的頻譜分析與李氏指數比較 21
第三章 實驗器材介紹 31
3.1 腦波儀 31
3.2 腦波儀使用步驟 32
第四章 聆聽不同音樂的腦波活性 37
4.1 音樂選取 37
4.2 實驗方法 39
4.3 實驗結果 39
4.4 各受試者腦波李氏指數與腦波頻譜之關聯性 44
第五章 打坐資歷不同的修行者腦波活性 48
5.1實驗方法 49
5.2實驗結果 49
5.3 各受試者腦波李氏指數與腦波頻譜之關聯性 54
第六章 結論與未來展望 57
6.1各章總結 57
6.2未來展望 58
參考文獻 60
附錄A 63
附錄B 105
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