基于腦機(jī)接口的控制及虛擬場景應(yīng)用研究.pdf

1、論文首先闡述腦機(jī)接口的類型與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,了解到一些發(fā)達(dá)國家非常重視腦機(jī)接口的研究,預(yù)想將腦機(jī)接口技術(shù)與機(jī)器人的擬人化控制研究結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)意念控制機(jī)器人,達(dá)到無人化戰(zhàn)場的目的;也將腦機(jī)接口設(shè)備應(yīng)用到了網(wǎng)絡(luò)游戲、娛樂、競技體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、素質(zhì)教育等領(lǐng)域,通過對不同狀態(tài)下腦電信號的差異進(jìn)行分析,然后在一些特定的軟件下進(jìn)行鍛煉,讓大腦能快速進(jìn)入最好的工作、學(xué)習(xí)或者放松的狀態(tài)。我國一些大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)也對腦機(jī)接口進(jìn)行了研究,但是與國外還是有一定

2、的差距。
　　在過去的幾十年,計(jì)算機(jī)圖形學(xué)得到不斷發(fā)展,推動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,包含建筑、娛樂、科學(xué)研究等領(lǐng)域。隨著對虛擬場景真實(shí)性的要求的不斷提高,許多模擬算法被提出,其中粒子系統(tǒng)是被公認(rèn)最為有效地模擬不規(guī)則物體的算法。國內(nèi)外專家對粒子系統(tǒng)進(jìn)行了多方面的研究,應(yīng)用粒子系統(tǒng)模擬了雨滴、雪花、火焰、云朵、煙花等多種景物,取得了很好的模擬效果。各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用對虛擬場景的交互性的要求越來越高,因此論文提出將腦機(jī)接口技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技

3、術(shù)結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)意念控制三維虛擬場景的目的。論文的主要工作如下:
　　首先對MindWave腦電設(shè)備進(jìn)行開發(fā),設(shè)計(jì)信號采集控制程序,實(shí)現(xiàn)腦電波的獲取,對各個(gè)腦電波進(jìn)行數(shù)值和波形的顯示;對該設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用,將提取出腦電信號用于控制智能小車的停止、運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向角度等。然后對虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)和粒子系統(tǒng)的相關(guān)理論進(jìn)行研究,分析了粒子系統(tǒng)的基本原理,總結(jié)出粒子系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)框架,并介紹才了OpenGL圖形庫。接著分析了雪景和煙花綻放的數(shù)學(xué)模型

4、,重點(diǎn)對雪花和煙花的的分布區(qū)域、各種屬性和運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行研究,總結(jié)出雪景和煙花綻放的粒子系統(tǒng)模型,并對Diamond-Square算法進(jìn)行了研究。在三維場景的建模過程中,為了增強(qiáng)虛擬場景的真實(shí)感,應(yīng)用Diamond-Square算法,生成三維地形和地形與天空的紋理,應(yīng)用紋理貼圖技術(shù),實(shí)現(xiàn)真實(shí)三維場景,并在場景中加入了樹木模型。最后模擬降雪場景和煙花綻放場景,雪花和煙花場景中應(yīng)用到了顯示列表、紋理貼圖、顏色混合、霧化效果、光照效果和公告板技