4.3.1 预处理步骤
为得到相对干净的信号，通常对脑电信号进行以下预处理［10］。
（1）电极定位。原始脑电数据中如果不自带有电极的三维（3D）坐标信息，那么就需要手动加入电极定位文件，建立电极的空间位置。
（2）参考电极转换。各个厂家生产的脑电帽参考电极位置会有差异，因此一般都需要转换参考电极位置。理想的参考电极点是电势为零或电位恒定的位置，有效电极的电位是其绝对电位减去同一个参考电极的电位，但是人脑是一个容积导体，理想的参考电极位置是不存在的。因此常见有几种参考电极的设置。首先，以双耳或双侧乳突的平均值作为参考。乳突或耳垂的脑电信号一般较弱，且双侧平均值可以解决大脑两侧半球电位关系的失真问题。其次，将参考电极放在鼻尖，由于双耳或双侧乳突参考不能观察乳突附近的脑源活动，所以在研究乳突附近脑源活动时通常采用鼻尖做参考。另外，平均参考的目的在于消除原始记录数据中参考电极电位变化所形成的误差。对原始记录的脑电信号求出全部记录点的均值，使用各点减去平均值即可得到。
（3）滤波。进行后续分析之前可进行第一步滤波，将需要分析的频段取出，减少一部分噪声。脑电信号一般频段为0.5～50 Hz。
（4）删除坏区。在记录脑电信号的过程中，由于被试身体挪动、仪器不稳或电极头皮接触电阻过大等因素，信号在某段时间内漂移过大或者溢出，这些信号一般称为“坏段”或“坏通道”，如图4.8所示。正常记录的脑电数据幅值一般不会超过100μV，这些坏段需要由主试肉眼检查并删除。如果出现坏通道，即某一个电极的值过大，一般采用通道插值的办法将周围通道的值取均值替换原数据。
图4.8 信号坏段（书后附彩插）
（5）删除伪迹。脑电信号干扰源主要分为两类：一类是体外干扰，如交流电源和环境中的电磁干扰；一类是体内干扰，如眨眼、心电、呼吸、肌电等。几种噪声的基本特征如下（图4.9）：①眼电，由眼动所产生的眼电信号是最常见的伪迹，几乎所有被试都会在前额部分导联产生与眼球活动节律一致的伪迹，眼电信号主要包括水平眼电与垂直眼电，在脑地形图上呈现前额叶集中分布，同时时域波形的节律性与幅值远大于100μV，频域能量主要体现为0～20 Hz范围内的平滑下降。②肌电，由于被试会不自觉地进行吞咽等动作，由此引起的肌电信号会对脑电信号产生影响，一般情况下在脑地形图中肌电成分主要表现为集中在颞叶的高能量，其频率在10～2 000 Hz，波形幅值位于10μV～15 mV之间。③心电，在周围环境安静的情况下，可以明显地感受到心跳，甚至听到心跳的声音，因此心电波幅较大，可达数毫伏，但由于心脏距离大脑较远，长距离传输使得脑电电极记录到的心电信号较为微弱，需要注意将其分离。心电信号表现为时域中的QPRS波特征。④工频干扰，由频率相对固定的电力系统所引起，我国的供电电压固定工作频率为50 Hz，在频谱中呈现为50 Hz处的尖峰脉冲。
图4.9 噪声干扰源（书后附彩插）
（6）分段。按被试状态，可以将所采集脑电信号分为任务态与静息态。任务态是指实验者事先设计某种实验任务，如让受试者识别图片、听语音等，在这段时间内连续记录受试者脑电信号，则此段脑电称为任务态脑电，一般从任务态脑电可以提取得到ERP；静息态是指受试者处于睁眼或者闭眼的休息状态。任务态脑电分段根据实验刺激呈现时间设定，静息态脑电分段则根据采集时间的长短及后续分析需求决定。
脑电信号预处理步骤主要包括上述六步，根据数据类型的不同可能会有顺序或处理步骤上的不同。预处理最重要的一步是删除伪迹，一般这些伪迹难以通过叠加消除且对脑电信号影响非常大，因此需要采用一些特殊的技术方法消除，4.3.2小节将详细介绍几种伪迹去除方法。