张耀
- 作品数：6 被引量：25H指数：3
- 供职机构：天津大学精密仪器与光电子工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金天津市自然科学基金更多>>
- 相关领域：电子电信医药卫生生物学理学更多>>
- 基于锁相光子计数的多通道脑功能成像系统被引量：6
- 2019年
- 功能近红外光谱成像已成为脑功能研究的首选手段。为得到高灵敏度、大动态范围以及高时间分辨率的成像系统,开发了基于改进锁相光子计数的多通道近红外脑功能成像系统。光源模块由波长为785,808,830nm的激光二极管(各16个)组成,调制方波的频率间隔为252Hz;探测模块包括9个光子计数式光电倍增管。该系统结合了单光子计数技术的超高灵敏度与方波调制模式数字锁相检测的简易并行性,测量线性相关系数可达0.9989,信道间的串扰可忽略不计,具有较强的抗干扰能力和准确的空间定位能力。
- 丁雪梅王兵元刘东远张耀潘甜甜高峰
- 关键词：成像系统脑功能成像技术
- 面向脑机接口应用的便携式fNIRS拓扑成像系统:全并行检测与初步范式实验被引量：10
- 2021年
- 与传统的核磁共振、脑电图等脑功能成像方法相比,功能性近红外光谱(fNIRS)技术具有抗电磁干扰和可直接检测血氧代谢信号等优势。本团队基于锁相光子计数技术发展了一套面向脑机接口(BCI)应用的便携式fNIRS拓扑成像系统,并开展了一系列仿体和在体实验,以评估该系统的性能。具体来说,仿体实验结果表明该系统具有良好的稳定性、线性度和抗串扰能力。在体实验采用了屏息和心算两种刺激范式,系统以4Hz的采样频率进行同步测量,结果表明,该系统可以准确跟踪全局兴奋(屏息刺激)和局部兴奋(心算刺激)的时间变化曲线。本团队进一步对心算刺激下的测量结果进行了光学拓扑成像,结果显示,此刺激的兴奋区域大致位于前额叶左半部中央位置。此外,本系统进行了充分的小型化设计,可以应用于医疗、日常等情境。这一系统可以实现高灵敏度、全并行的微弱兴奋信号检测,为fNIRS-BCI的临床应用提供了一种实用、高效的测量手段。
- 刘洋刘东远张耀白璐高峰
- 关键词：医用光学在体实验
- 高灵敏度多通道fNIRS系统的BCI应用:“肯定/否定”二分类意图识别被引量：3
- 2022年
- 本文探讨了高灵敏度多通道fNIRS系统用于解码“肯定/否定”二分类意图的脑机接口应用。实验过程中采用全并行激励下的锁相光子计数模式进行测量,采集了10名被试思考针对其个人情况的相关问题时前额叶脑区的fNIRS信号,从中提取血红蛋白浓度变化数据的均值、方差、偏度、峰度、激活水平这五种特征,根据各特征对不同被试的分类效果和Fisher-score方法分别进行特征与通道选择,并最终构建支持向量机(SVM)模型。采用10次十折交叉方案进行验证,以更好地评估模型的分类准确性。为了对比,本文也研究了以原始光强数据建立的SVM模型的分类效果。实验结果表明:使用血红蛋白浓度变化数据构建的SVM模型的平均平衡准确率为73.1%±1.7%,以原始光强数据构建的SVM模型的平均平衡准确率为70.6%±3.7%,前者较后者提高了3.5%,且二者的平均平衡准确率均达到了70%以上。本研究不但展示了高灵敏度多通道fNIRS系统识别人脑直接意图的能力,也为fNIRS-BCI的应用提供了有益思路。
- 白璐张耀刘东远张鹏睿高峰
- 关键词：医用光学脑机接口
- 面向近红外脑功能成像的光学自导引漫射光断层成像方法被引量：1
- 2016年
- 为降低近红外脑功能漫射光断层成像(DOT)固有的逆问题病态性,并避免多模态方法的图像配准等问题,提出了基于光学自导引提供先验功能信息的脑功能DOT方法(OT-DOT),并发展了图像重构方法.模拟验证表明:上皮厚度(TLT)已知时,OT-DOT获得的重构量化度(QR)约为传统DOT的4.2倍;当TLT的估计误差小于±10%时,OT-DOT重构的QR值可达92%以上,远远优于传统DOT;噪声鲁棒性测试表明,OT-DOT与传统DOT的噪声鲁棒性相近.利用连续光DOT测量系统的仿体实验重构结果表明,所发展的OT-DOT算法获得的重构结果优于传统DOT算法.
- 赵会娟戚彩霞刘明秦转萍张耀张丽敏李娇周仲兴高峰
- 关键词：光谱学生物医学光子学脑功能先验信息
- 基于功能近红外光谱的跨受试心理任务识别的深度迁移学习方法被引量：1
- 2024年
- 在基于功能近红外光谱(fNIRS)的脑-机接口(BCI)领域中,传统的受试特定解码方法存在校准时间长和跨受试泛化性低等问题,从而限制了BCI系统在日常生活和临床领域中的推广和应用。为解决上述困境,本文提出了一种新颖的深度迁移学习方法,该方法联合了改进型启发式残差网络(rIRN)模型和基于模型的迁移学习(TL)策略,简称TL-rIRN。本文开展了跨受试识别心算和心唱任务的试验,以验证TL-rIRN方法的有效性和优越性。结果表明,相较于受试特定解码方法和其他深度迁移学习方法,TL-rIRN方法显著缩短了校准时间,减少了目标模型的训练时间和计算资源的消耗,并增强了跨受试解码性能。综上,本研究为fNIRS-BCI系统的跨受试、跨任务以及实时解码算法的选择提供了依据,在构建便捷通用型BCI系统方面具有潜在应用价值。
- 张耀刘东远高峰
- 关键词：脑-机接口
- 基于LSTM循环神经网络的fNIRS脑功能成像滤波方法被引量：11
- 2021年
- 功能性近红外光谱(fNIRS)具有无创、非电离、适宜的时间/空间分辨率等优点,已逐渐成为传统脑功能成像技术(如核磁共振成像、脑电图等)的重要补充,越来越多地被应用于脑功能临床研究。然而,在实际应用中,生理干扰(心跳、呼吸和低频振荡等)和随机噪声(散弹噪声和环境噪声等)往往会给fNIRS脑功能成像带来明显的伪影,甚至"湮灭"真实的大脑兴奋信号。为解决这一问题,本文提出了一种基于长短期记忆(LSTM)循环神经网络的滤波模型,采用具有预测和分类功能的复合神经网络分别抑制生理干扰和随机噪声。本文基于fNIRS-扩散光学层析成像方案开展了数值模拟和在体实验,详细描述了网络设计、训练和滤波过程,并将结果与自适应滤波、多周期平均方法进行对比。结果表明,所提LSTM模型可以有效抑制生理干扰和随机噪声,且无需重复测量即可实现较高的重建质量,为基于fNIRS的脑机接口应用提供了一种有效的技术手段。
- 刘东远张耀刘洋白璐张鹏睿高峰
- 关键词：医用光学循环神经网络脑机接口
