腦—機(jī)接口系統(tǒng)中腦電信號(hào)采集與特征識(shí)別.pdf_第1頁(yè)
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1、腦-機(jī)接口(BCI)技術(shù)是不依賴于常規(guī)腦外周神經(jīng)和肌肉系統(tǒng),在大腦和計(jì)算機(jī)或外部設(shè)備之間建立起來(lái)的一種通信系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)或其它電子設(shè)備對(duì)特定環(huán)境或任務(wù)下的腦電信號(hào)進(jìn)行采集和分析,以向外界傳達(dá)大腦信息或控制命令,并實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的操縱。BCI技術(shù)在航空航天、機(jī)器人、多媒體、康復(fù)醫(yī)學(xué)工程、人工智能、腦認(rèn)知、生物反饋訓(xùn)練等領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。目前BCI技術(shù)已引起國(guó)際上眾多學(xué)科科技工作者的關(guān)注,成為神經(jīng)工程、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多領(lǐng)域

2、交叉的一個(gè)新的研究熱點(diǎn),具有科學(xué)與應(yīng)用雙重價(jià)值。
  由于BCI研究起步較晚,技術(shù)比較復(fù)雜,涉及內(nèi)容和相關(guān)領(lǐng)域較多。因此,無(wú)論是BCI技術(shù)本身,還是對(duì)它的應(yīng)用研究,目前都處于探索階段,還有許多關(guān)鍵技術(shù)有待解決。如:BCI源信號(hào)的采集、信號(hào)處理和信息轉(zhuǎn)換的速度、實(shí)驗(yàn)范式的選擇、識(shí)別精度的提高、受試者的訓(xùn)練等。
  針對(duì)目前BCI技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題,本文研究了基于視覺(jué)誘發(fā)P300的腦-機(jī)接口系統(tǒng)中腦電信號(hào)采集、處理和特征識(shí)別。

3、具體完成工作如下:
  (1)腦電采集系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)了高性能的生物電放大器,增加了皮膚接觸阻抗同步測(cè)試電路以及模擬陷波器和濾波器,采用Labview虛擬儀器平臺(tái)對(duì)放大器性能參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試,并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的數(shù)字化部分即模數(shù)轉(zhuǎn)換和USB傳輸。
  (2)腦電采集與測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。為了具有通用性和可擴(kuò)展性,軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)成不依賴具體放大器的通用腦-機(jī)接口系統(tǒng),可對(duì)視覺(jué)誘發(fā)腦電、體感誘發(fā)腦電、運(yùn)動(dòng)想象誘發(fā)腦電、自發(fā)腦電等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)

4、行采集、存儲(chǔ)和腦電波形顯示。
  (3)誘發(fā)腦電信號(hào)處理。采用獨(dú)立成分分析(ICA)結(jié)合主成分分析(PCA)方法進(jìn)行誘發(fā)腦電的實(shí)時(shí)信噪分離,有效地抑制了50HZ工頻干擾和測(cè)量中的偽跡。
  (4)腦電特征實(shí)時(shí)提取。設(shè)計(jì)了視覺(jué)誘發(fā)刺激實(shí)驗(yàn)范式,完成了視覺(jué)誘發(fā)腦電測(cè)量實(shí)驗(yàn),提出了一種新的視覺(jué)誘發(fā)P300特征快速提取方法,采用AR參數(shù)模型與少次相干平均的方法實(shí)時(shí)提取P300特征,為實(shí)現(xiàn)在線腦-機(jī)接口系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
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