腦—機(jī)接口系統(tǒng)中實(shí)用分類技術(shù)的研究.pdf

1、近幾年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和信號(hào)處理技術(shù)的長(zhǎng)足應(yīng)用，使得人們對(duì)腦一機(jī)接口(BCI)的研究和應(yīng)用成為可能。BCI是在人腦和計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備之間建立的一種直接的信息交流和控制通道，是一種不依賴于常規(guī)大腦輸出通路(外周神經(jīng)和肌肉組織)的全新的信息交流系統(tǒng)。這種新的信息交換和控制技術(shù)，將能為癱瘓病人，特別是那些喪失了基本肢體運(yùn)動(dòng)功能但思維正常的患者，提供一種與外界進(jìn)行信息交流和控制的新途徑，正受到越 來(lái)越多的重視。 目前，用

2、于BCI研究的腦電圖儀大多都是專用的，它們具有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方便、數(shù)據(jù)提取快速等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格昂貴。而醫(yī)院臨床使用的腦電圖儀盡管價(jià)格相對(duì)便宜，但因?yàn)閷Ｓ糜跒椴∪嗽\斷病情，缺少相應(yīng)的軟件平臺(tái)支持而不能用于BCI研究。因此在本課題中，作者首先基于臨床使用的腦電圖儀利用VC++6.0設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)軟件系統(tǒng)Sdund，該系統(tǒng)首先從USB接口讀取硬件系統(tǒng)采集的腦電數(shù)據(jù)，并以圖形方式實(shí)時(shí)顯示，以數(shù)據(jù)文件形式進(jìn)行保存。然后在波形回放時(shí)可以提取事件相關(guān)數(shù)據(jù)和信

3、息，供后繼分析處理，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLServer 2000。同時(shí)，系統(tǒng)還基于以上功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了左、右手食指敲擊鍵盤實(shí)驗(yàn)。 本文研究的BCI實(shí)驗(yàn)是基于手指動(dòng)作的單次試驗(yàn)?zāi)X電信號(hào)分類，該類實(shí)驗(yàn)由于具有實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、響應(yīng)時(shí)間短、識(shí)別率較高等優(yōu)點(diǎn)而成為一個(gè)研究重點(diǎn)。在該論文中，作者提出了一種基于腦電信號(hào)中的動(dòng)作準(zhǔn)備電位(BP)和事件相關(guān)同步化(ERD)，使用支持向量機(jī)(SVM)作為分類器的算法來(lái)分類左、右手食指敲擊鍵盤時(shí)的單次試驗(yàn)?zāi)X電

4、信號(hào)。在通過(guò)Sdund系統(tǒng)獲得實(shí)驗(yàn)者的事件相關(guān)數(shù)據(jù)后，由于BP現(xiàn)象出現(xiàn)在低頻段，ERD現(xiàn)象出現(xiàn)在中頻段，因此首先將多通道EEG數(shù)據(jù)分別通過(guò)低通濾波器和帶通濾波器，然后用時(shí)間窗進(jìn)行時(shí)域上的過(guò)濾，選取現(xiàn)象表現(xiàn)最明顯的一段數(shù)據(jù)，再通過(guò)共空域子空間分解(CSSD)從信號(hào)中提取特征，設(shè)計(jì)空間濾波器，最后基于提取的特征，通過(guò)SVM訓(xùn)練后，進(jìn)行分類識(shí)別。在對(duì)三個(gè)人的腦電數(shù)據(jù)分類中，平均識(shí)別率達(dá)到了71％，同時(shí)將本算法應(yīng)用于2003年和2002年國(guó)際腦