基于眼電信號(hào)的人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)的問世,人機(jī)交互的概念應(yīng)運(yùn)而生。人與計(jì)算機(jī)完成人機(jī)交互的中介最初以鍵盤、鼠標(biāo)為主,這對(duì)于身體健全的人士,通過簡(jiǎn)單的手動(dòng)操作即可完成。為了使人機(jī)交互更加具有普遍性,本文以眼電信號(hào)為主要研究對(duì)象,通過對(duì)眼電圖的分析,初步設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于眼電信號(hào)的人機(jī)交互系統(tǒng),使擁有完好眼睛功能的殘障人士加入到人機(jī)交互的行列中來(lái)。
　　本文主要對(duì)眼電信號(hào)采集系統(tǒng)進(jìn)行了具體研究和設(shè)計(jì),通過對(duì)眼電圖的分析,提出基于眼電波形描述和基于動(dòng)態(tài)時(shí)間歸整的眼

2、電模式識(shí)別算法,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1.分析人體眼電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理特性,引出五種基本眼電模式,分析并總結(jié)眼電信號(hào)的背景環(huán)境特點(diǎn)。
　　2.針對(duì)眼電信號(hào)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互系統(tǒng)中的眼電信號(hào)采集系統(tǒng),包括濾波放大電路的設(shè)計(jì)和相應(yīng)數(shù)據(jù)接收程序的設(shè)計(jì)兩部分。濾波放大電路的設(shè)計(jì)中,選擇儀表放大器做首級(jí)放大電路,解決了眼電信號(hào)的高共模性。高通濾波電路的設(shè)計(jì)以低通濾波器作為儀表放大器的反饋來(lái)實(shí)現(xiàn),

3、解決了電路中存在的信號(hào)漂移現(xiàn)象。電路設(shè)計(jì)中,補(bǔ)充放大器帶有低通特性,與低通濾波器相結(jié)合,濾除高頻信號(hào)。實(shí)驗(yàn)證明,人體表面的眼電信號(hào)通過多級(jí)濾波放大電路后能比較完整的保留下來(lái),電路設(shè)計(jì)可以達(dá)到所需要求。眼電信號(hào)采集系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)由系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)保存模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、波形顯示模塊等模塊共同組成,重點(diǎn)介紹了數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊,對(duì)眼電信號(hào)中的50Hz工頻干擾等殘留噪聲進(jìn)一步作濾波處理,并把眼電波形標(biāo)準(zhǔn)化,在虛擬示波器上實(shí)現(xiàn)數(shù)

4、據(jù)實(shí)時(shí)顯示。
　　3.針對(duì)測(cè)試電極貼片位置特點(diǎn),介紹了眼電信號(hào)采集中雙極和單極兩種導(dǎo)聯(lián)方式的概念。經(jīng)過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,兩種導(dǎo)聯(lián)方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件,具體如何選用可由研究目的而定。
　　4.介紹了兩種眼電模式識(shí)別算法,即基于眼電波形描述的眼電模式識(shí)別算法和基于動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整的眼電模式識(shí)別算法。兩種算法的識(shí)別率都會(huì)受測(cè)試電極貼放位置是否偏離標(biāo)準(zhǔn)位置或測(cè)試者眼睛動(dòng)作規(guī)范與否的影響,后者算法中參考模板庫(kù)的建立,在一定程度上削