腦—機接口系統(tǒng)中腦電信號采集與特征識別.pdf

1、腦-機接口(BCI)技術(shù)是不依賴于常規(guī)腦外周神經(jīng)和肌肉系統(tǒng)，在大腦和計算機或外部設(shè)備之間建立起來的一種通信系統(tǒng)。它利用計算機或其它電子設(shè)備對特定環(huán)境或任務(wù)下的腦電信號進行采集和分析，以向外界傳達(dá)大腦信息或控制命令，并實現(xiàn)對外部設(shè)備的操縱。BCI技術(shù)在航空航天、機器人、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、計算機技術(shù)等多領(lǐng)域

2、交叉的一個新的研究熱點，具有科學(xué)與應(yīng)用雙重價值。
　　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，無論是BCI技術(shù)本身，還是對它的應(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源信號的采集、信號處理和信息轉(zhuǎn)換的速度、實驗范式的選擇、識別精度的提高、受試者的訓(xùn)練等。
　　針對目前BCI技術(shù)應(yīng)用中存在的問題，本文研究了基于視覺誘發(fā)P300的腦-機接口系統(tǒng)中腦電信號采集、處理和特征識別。

3、具體完成工作如下:
　　(1)腦電采集系統(tǒng)硬件實現(xiàn)。設(shè)計了高性能的生物電放大器，增加了皮膚接觸阻抗同步測試電路以及模擬陷波器和濾波器，采用Labview虛擬儀器平臺對放大器性能參數(shù)進行了測試，并設(shè)計了系統(tǒng)的數(shù)字化部分即模數(shù)轉(zhuǎn)換和USB傳輸。
　　(2)腦電采集與測量系統(tǒng)軟件設(shè)計。為了具有通用性和可擴展性，軟件設(shè)計架構(gòu)成不依賴具體放大器的通用腦-機接口系統(tǒng)，可對視覺誘發(fā)腦電、體感誘發(fā)腦電、運動想象誘發(fā)腦電、自發(fā)腦電等實驗數(shù)據(jù)進

4、行采集、存儲和腦電波形顯示。
　　(3)誘發(fā)腦電信號處理。采用獨立成分分析(ICA)結(jié)合主成分分析(PCA)方法進行誘發(fā)腦電的實時信噪分離，有效地抑制了50HZ工頻干擾和測量中的偽跡。
　　(4)腦電特征實時提取。設(shè)計了視覺誘發(fā)刺激實驗范式，完成了視覺誘發(fā)腦電測量實驗，提出了一種新的視覺誘發(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時提取P300特征，為實現(xiàn)在線腦-機接口系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
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