發(fā)布時(shí)間：2017-12-15 01:14

  本文關(guān)鍵詞：基于鴿視頂蓋神經(jīng)元集群響應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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【摘要】：鴿子具有很強(qiáng)的視覺(jué)分辨能力,其快速識(shí)別移動(dòng)目標(biāo)的能力甚至優(yōu)于人類。因此,利用鴿子視頂蓋神經(jīng)元集群響應(yīng)特征,設(shè)計(jì)移動(dòng)目標(biāo)在線檢測(cè)系統(tǒng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并識(shí)別特定視野內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo),并將目標(biāo)信息迅速傳遞給計(jì)算機(jī)。該系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用在極大節(jié)省人力資源的同時(shí),還能有效地提高工作效率,對(duì)于社會(huì)安保、國(guó)家安全等都起著至關(guān)重要的作用。目前關(guān)于移動(dòng)目標(biāo)在線檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā),尚未有與動(dòng)物大腦直接相結(jié)合的設(shè)計(jì)。本文首先分析了鴿子視覺(jué)系統(tǒng)的典型特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上提出了系統(tǒng)總體實(shí)現(xiàn)方案;然后,開發(fā)了控制端可視化目標(biāo)圖形刺激軟件,設(shè)計(jì)了同步打標(biāo)電路,實(shí)現(xiàn)了視覺(jué)刺激與神經(jīng)信號(hào)采集的精確同步,開展了典型電生理實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)了移動(dòng)目標(biāo)在線檢測(cè)算法;最后,以植入了16通道微電極陣列的鴿子為受試對(duì)象,驗(yàn)證了移動(dòng)目標(biāo)在線檢測(cè)系統(tǒng)的有效性。本文主要完成的工作如下:(1)通過(guò)分析鴿子視覺(jué)系統(tǒng)的典型特點(diǎn),提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理;根據(jù)系統(tǒng)的作用和功能歸納了系統(tǒng)所需要完成的工作,提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求;在分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)需求的基礎(chǔ)上,提出了系統(tǒng)總體實(shí)現(xiàn)方案,系統(tǒng)主要包括四大模塊——控制端可視化目標(biāo)圖形刺激軟件、實(shí)驗(yàn)控制端與神經(jīng)信號(hào)采集系統(tǒng)間的同步打標(biāo)電路、信號(hào)采集系統(tǒng)以及移動(dòng)目標(biāo)在線檢測(cè)算法。(2)搭建了移動(dòng)目標(biāo)在線檢測(cè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái),系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包含:控制端實(shí)時(shí)場(chǎng)景在線刺激平臺(tái)、信號(hào)采集系統(tǒng)以及同步打標(biāo)模塊。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求選取了網(wǎng)絡(luò)攝像頭,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)場(chǎng)景雙屏顯示的在線刺激;通過(guò)分析信號(hào)采集系統(tǒng)的輸入口,提出了同步打標(biāo)模塊的設(shè)計(jì)需求,分析了圖形刺激軟件和同步打標(biāo)電路、同步打標(biāo)電路和神經(jīng)信號(hào)采集系統(tǒng)之間的通信,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了同步打標(biāo)電路,實(shí)現(xiàn)了控制端視覺(jué)刺激與神經(jīng)信號(hào)采集系統(tǒng)間的精確同步。(3)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包含:控制端可視化目標(biāo)圖形刺激軟件設(shè)計(jì)、同步打標(biāo)軟件設(shè)計(jì)、移動(dòng)目標(biāo)在線檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套用于測(cè)試?guó)澴右曈X(jué)感知特性的控制端可視化圖形刺激軟件,該軟件實(shí)現(xiàn)的功能有:能夠測(cè)定鴿子視頂蓋(The Optic Tectum,OT區(qū))神經(jīng)元的感受野、能夠?qū)崿F(xiàn)指定目標(biāo)在不同背景下出現(xiàn)和消失等。提出了一種新的感受野測(cè)定方法,解決了常規(guī)實(shí)驗(yàn)中方案設(shè)置復(fù)雜的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了刺激目標(biāo)參數(shù)可實(shí)時(shí)控制的關(guān)鍵技術(shù)。同步打標(biāo)電路的軟件設(shè)計(jì)主要講解了同步打標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵程序流程圖,提高了靈敏度。最后對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的算法進(jìn)行了講解,包括信號(hào)的預(yù)處理、鋒電位(Spike)和局部場(chǎng)電位(LFP)信號(hào)的特征提取以及樣本集訓(xùn)練及分類器設(shè)計(jì)算法的講解。(4)開展了典型的視覺(jué)電生理實(shí)驗(yàn),完成了移動(dòng)目標(biāo)在線檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試。以O(shè)T區(qū)植入了16通道微電極陣列的鴿子為受試對(duì)象,測(cè)定了OT區(qū)神經(jīng)元的感受野范圍,通過(guò)提取實(shí)時(shí)記錄集群數(shù)據(jù)的響應(yīng)特征,與分類器中的特征進(jìn)行對(duì)比,實(shí)現(xiàn)了對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè),從而完成對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

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5 湛浩e，

本文編號(hào)：1290072