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基于稳态视觉诱发电位的脑—机接口实现与研究

郑军

  脑-机接口为大脑与外界进行信息交流开辟了全新的通路,它作为一种新型的人机交互方式现在正逐渐成为脑科学研究的热门课题,并且在康复工程、高危作业、心理认知等等方面具有很大的应用潜力。越来越多的科学小组参与到脑-机接口的研究并且设计了很多不同的脑-机接口系统,但目前来说脑-机接口还停留在实验室研究阶段,要走向实际应用还面临诸多挑战。本文的研究课题是基于稳态视觉诱发电位的脑-机接口,它具有信号记录简单、需要训练次数少、信息传输率高的特点,所以具有很高的研究价值。 本文在查阅大量文献的基础上,首先介绍了脑-机接口的基本定义,总结了脑-机接口的研究现状和研究意义。接着根据稳态视觉诱发电位的特点,参考脑-机接口领域基本的设计方法和思想,设计实现了一个基于稳态视觉诱发电位的脑-机接口实验系统,主要包括视觉刺激器的实现、刺激参数确定和实验方法设计。 基于所设计的实验系统进行大量的实验并对实验数据进行离线分析,离线分析采用了快速傅里叶变换和多分辨率Mallat小波与AR模型这两种频率提取的算法。两种算法都能有效提取稳态视觉诱发电位的频率特征,通过分析对比两种算法对数据的处理准确率,选定基于快速傅里叶变换的算法进行后续研究。 脑-机接口系统实际应用时要求很高的数据处理准确率,本文提出了一种普遍适用的选定电极组合的方法,提高了数据处理准确率。首先根据电极信号的模型,利用基于独立分量分析理论将枕部每个电极的信号区分为有效信号和噪声信号。接着提出几种电极组合方式,从区分的结果中选择有效信号明显的几个电极来进行电极组合的选定。最后通过比较处理数据的准确率,选定每一个受试者电极组合方式,并且证明通过电极组合选定可以提高数据的处理准确率。 在上述研究的基础上,本文完成了这个脑-机接口系统的在线实验,实现了简单的字符输入功能,从而实现了整个基于稳态视觉诱发电位脑-机接口系统,为它的应用打下了基础。……   
[关键词]:脑-机接口;稳态视觉诱发电位;频率提取;独立分量分析;电极组合选定
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华南理工大学2012年
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