基于USB技術的腦—機接口系統(tǒng)設計.pdf

1、腦—機接口(Brain-ComputerInterface——BCI)是在人腦和計算機或其他電子設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(外周神經和肌肉組織)的全新的信息交流系統(tǒng)。BCI作為一種全新的信息交換和控制技術，正受到越來越多的重視；它不僅能為癱瘓病人提供一種與外界進行信息交流和控制的新途徑，而且能應用于航天(例如：用思維直接控制飛機)等其它領域。 本論文根據腦電中一種內源性的與認知功能

2、有關的特殊誘發(fā)電位—事件相關電位(ERP)，其主要與心理因素相關，如P300等，結合USB傳輸技術設計了基于P300的腦—機接口系統(tǒng)(BCI)。受試者注視Oddball序列的字符，P300單個波出現(xiàn)，腦電信息傳送到計算機，分析得到P300出現(xiàn)時刻對應的Oddball序列閃爍的行列號(第幾行第幾列)，例如字符“O”，在第3行第3列，將此信息“33”從計算機傳輸?shù)矫艽a系統(tǒng)，并與預先設定的密碼(多個字符)進行比對，如果正確，便開啟密碼鎖、或者

3、輸出打印該字符。 論文將BCI系統(tǒng)劃分為兩大部分，一部分是BCI系統(tǒng)的“軟件部分”，即事件相關電位(P300)提取的算法研究，另一部分是BCI系統(tǒng)的“硬件部分”即基于USB腦電采集平臺和密碼系統(tǒng)的設計。 在BCI系統(tǒng)的“軟件部分”，以反映大腦稀少認知事件的相關電位P300為例，闡述了小波變換和獨立分量分解兩種方法的改進思想。針對小波變換(WT)，先去除與P300混雜的EEG背景干擾，然后對消除干擾后的腦電數(shù)據進行重構和P

4、300波峰檢測，在此基礎上嘗試修正P300波峰的潛伏期時移，再通過小波重構獲得通常需多次相干平均才能得到的P300波形；針對獨立分量分解(ICA)，采用擴展Informax獨立分量分解算法，先去除眼動、工頻干擾，再重構腦電數(shù)據，并經光滑處理，最后經少次疊加即可得到比較滿意的P300波形。 在整個BCI,系統(tǒng)“硬件部分”設計上，應用了USB通信技術。通過USB將采集的數(shù)據傳輸?shù)接嬎銠C內部，并在VB編寫的軟件環(huán)境中顯示、存儲并進行數(shù)