基于視覺誘發(fā)腦電的腦機接口研究與實現(xiàn).pdf

1、腦機接口技術可以建立一條“大腦-計算機-設備”新通道，而不依賴傳統(tǒng)的外周神經(jīng)和肌肉組織，因此可為四肢嚴重殘疾的患者提供一種新的對外控制或交流的方式。腦機接口技術涉及神經(jīng)科學、認知科學、控制科學等多個學科。隨著計算機技術及腦科學的發(fā)展，腦機接口技術已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱門領域之一。
　　本文主要研究基于視覺誘發(fā)腦電信號的腦機接口系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位和p300是兩種常用于腦機接口研究的視覺誘發(fā)電位。本文對穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機接口和p

2、300腦機接口中的關鍵技術進行了研究，主要從視覺刺激界面設計、腦電信號采集、腦電信號處理以及在線控制系統(tǒng)實現(xiàn)等幾個方面開展工作。
　　對于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的分析，根據(jù)其頻率特性明顯的特點，采用小波分解重構、快速傅里葉變換、典型相關性分析的方法分別對其進行預處理、特征提取和模式分類。離線實驗中采集了8名受試者在四類任務下的穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)腦電數(shù)據(jù)，通過小波去噪聲結合典型相關性分析的方法對四類任務下穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位進行模式分類，取得了85

3、％以上的平均正確率。
　　在穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)腦電數(shù)據(jù)離線分析的基礎上，本文實現(xiàn)了基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的在線腦機接口系統(tǒng)，受試者可以通過選擇注視視覺刺激界面中的不同閃爍塊控制NAO機器人向不同方向運動。8名受試者通過該腦機接口系統(tǒng)來控制NAO機器人的運動，每3秒向下位機發(fā)送一次控制指令，并最終取得了87.5%的平均正確率。
　　本文針對 p300時域特征明顯同時具有一定頻率性分布規(guī)律的特性，采用了帶通濾波結合獨立成分分析、疊加平均

4、結合小波包分解、支持向量機模式分類的方法對 p300腦電信號分別進行預處理、特征提取和模式分類。實驗采集了六名受試者 p300腦電信號，六類任務模式條件下分類的平均正確率達到80%以上。
　　本研究首先對穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位和p300的離線數(shù)據(jù)進行了分析，針對不同電位的不同特性選擇了相應的信號處理算法，在離線條件下取得了較高的正確率。另外，本文實現(xiàn)了使用方便且具備較高正確率和通信速率的在線腦機接口系統(tǒng)，對腦機接口技術的實際應用具有推進