【摘要】：腦-機(jī)接口(brain-computer interface, BCI)是一種新的信息交流系統(tǒng)，，不需要語(yǔ)言或者動(dòng)作，就可以在人腦和計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行直接的交流和控制。腦機(jī)接口技術(shù)涉及到神經(jīng)學(xué)、心理認(rèn)知科學(xué)、康復(fù)工程、生物醫(yī)學(xué)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的交叉�？梢酝ㄟ^(guò)腦電圖（EEG）、皮層腦電圖（EcoG）、功能性磁共振成像（fMRI）、功能性近紅外光學(xué)成像（fNIR）等方法來(lái)對(duì)BCI進(jìn)行研究。 在對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的BCI系統(tǒng)進(jìn)行分析之后，本文對(duì)基于事件相關(guān)電位（ERP）的腦機(jī)接口系統(tǒng)進(jìn)行了研究。采用無(wú)創(chuàng)傷的基于EEG的BCI研究方法，設(shè)計(jì)了基于事件相關(guān)電位的新型輸入系統(tǒng)，可以直接通過(guò)腦電信號(hào)而不用手就能進(jìn)行密碼的輸入。本文研究的內(nèi)容包括輸入系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)范式的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，腦電信號(hào)的分析與處理等。 在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)范式時(shí)，針對(duì)ERP中P300的電位特性，分別對(duì)輸入字符的形式及顏色進(jìn)行了對(duì)比，并在此基礎(chǔ)上采用不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)。本文在根據(jù)實(shí)驗(yàn)范式進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，主要利用VC++中的MFC來(lái)進(jìn)行編程。該系統(tǒng)集刺激界面的產(chǎn)生、腦電信號(hào)采集、存儲(chǔ)及分析于一體，可以實(shí)時(shí)的將被試者所注視的目標(biāo)字符輸出到顯示界面上。 本文在對(duì)第三屆BCI競(jìng)賽中P300數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，確定出對(duì)自采集腦電信號(hào)的處理方案。對(duì)于競(jìng)賽數(shù)據(jù)，首先利用數(shù)字濾波器進(jìn)行濾波，采用降采樣及時(shí)間窗進(jìn)行降維，然后利用Fisher線性判別、正則化Fisher、核Fisher、支持向量機(jī)、貝葉斯線性判別進(jìn)行分類。結(jié)果表面正則化Fisher在較短的時(shí)間內(nèi)使用較少的疊加次數(shù)就達(dá)到最高的正確率，F(xiàn)isher線性判別所達(dá)到的效果次之。所以，在對(duì)自采集數(shù)據(jù)使用疊加平均、獨(dú)立成份分析（ICA）等方法去除干擾之后，采用Fisher線性判別及正則化Fisher進(jìn)行分類。最終確定出最佳的輸入方式、實(shí)驗(yàn)參數(shù)及腦電信號(hào)處理方案。
[Abstract]:Brain-computer interface (BCI) is a new information exchange system, which can communicate and control directly between human brain and computer without the need of language or action. Brain-computer interface technology involves the intersection of many subjects, such as neurology, psychological cognitive science, rehabilitation engineering, biomedical engineering and computer science. BCI can be studied by electroencephalogram (EEG), cortical electroencephalogram (EcoG), functional magnetic resonance imaging (fMRI) and functional near infrared optical imaging (fNIR). After analyzing the BCI systems at home and abroad in recent years, this paper studies the BCI system based on event related potentials (ERP). A novel input system based on event-related potentials is designed by using a non-invasive EEG based BCI research method, which can input codes directly through EEG signals without hand. The contents of this paper include the design of the experimental paradigm of input system, the design and implementation of the whole system, the analysis and processing of EEG signal, etc. In the design of experimental paradigm, the form and color of input characters are compared according to the potential characteristics of P300 in ERP, and on this basis, different experimental parameters are used to carry out many experiments. In this paper, according to the experimental paradigm of the implementation of the system, mainly using MFC in VC programming. The system integrates the generation of stimulation interface, the collection, storage and analysis of EEG signals, and can output the target characters of the subjects to the display interface in real time. Based on the analysis of the P300 data in the third BCI contest, the processing scheme of the self-collected EEG signal is determined in this paper. For the competition data, the filter is first used to filter, the downsampling and time window are used to reduce the dimension, and then Fisher linear discriminant, regularization Fisher, kernel Fisher, support vector machine and Bayesian linear discriminant are used to classify the competition data. Results the surface regularization Fisher achieved the highest accuracy with less stacking times in a short time. The effect of Fisher linear discriminant was the second. Therefore, after using superposition average and independent component analysis (ICA) to remove interference from self-collected data, Fisher linear discriminant and regularized Fisher are used to classify the data. Finally, the optimal input mode, experimental parameters and EEG signal processing scheme are determined.
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP334.7;TN911.7

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱文明;高諾;;腦機(jī)接口技術(shù)研究概述[J];信息技術(shù)與信息化;2008年06期

2 高諾;魯守銀;張運(yùn)楚;姚慶梅;;腦機(jī)接口技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2008年04期

3 張百達(dá);唐玉華;;基于CMP的腦機(jī)接口并行算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);2009年S1期

4 趙勇;洪文學(xué);徐永紅;;基于相位同步指數(shù)的運(yùn)動(dòng)想象腦電平行坐標(biāo)可視化分類[J];燕山大學(xué)學(xué)報(bào);2010年02期

5 李波;劉楊;周宗潭;;嵌入式腦機(jī)接口系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)仿真;2007年07期

6 馬世偉;關(guān)俊強(qiáng);楊幫華;袁玲;;用于BCI的腦電信號(hào)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)[J];測(cè)控技術(shù);2009年06期

7 肖首柏;胡劍鋒;;腦機(jī)接口研究概述[J];科技廣場(chǎng);2007年09期

8 胡劍鋒;穆振東;肖丹;;基于能量熵的運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)分類[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2008年33期

9 黃漫玲;吳平東;畢路拯;劉瑩;;閃光視覺(jué)誘發(fā)電位在腦機(jī)接口中的應(yīng)用研究[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件;2009年11期

10 王洪濤;;視覺(jué)誘發(fā)電位腦機(jī)接口關(guān)鍵技術(shù)研究[J];重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 耿麗清;趙麗;元鵬賢;李宏偉;;基于雙層穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口技術(shù)研究[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)D卷[C];2011年

2 錢久超;夏斌;楊文璐;;基于P300誘發(fā)電位的腦機(jī)接口技術(shù)研究綜述[A];全國(guó)第21屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議（CACIS·2010）暨全國(guó)第2屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

3 陶霖密;穆煜;楊澍;張中元;馬旭龍;;人-車交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];第18屆全國(guó)多媒體學(xué)術(shù)會(huì)議（NCMT2009）、第5屆全國(guó)人機(jī)交互學(xué)術(shù)會(huì)議（CHCI2009）、第5屆全國(guó)普適計(jì)算學(xué)術(shù)會(huì)議（PCC2009）論文集[C];2009年

4 何慶華;吳寶明;王禾;卓豫;;腦機(jī)接口視覺(jué)剌激方法實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展——2007中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2007年

5 岳鵬;苗丹民;邱玉輝;;一種眼動(dòng)型腦機(jī)接口的設(shè)計(jì)原理[A];計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展——全國(guó)第17屆計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2006年

6 趙麗;萬(wàn)柏坤;高揚(yáng);;基于腦電信號(hào)α波的電動(dòng)小車控制系統(tǒng)研究[A];先進(jìn)制造技術(shù)論壇暨第三屆制造業(yè)自動(dòng)化與信息化技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

7 王璐;吳小培;郭曉靜;;基于動(dòng)態(tài)獨(dú)立分量分析的μ節(jié)律提取[A];中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展——2007中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2007年

8 熊春陽(yáng);黃建永;方競(jìng);;高性能牽引力顯微鏡方法及其在細(xì)胞力學(xué)研究中的應(yīng)用[A];中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)成立30周年紀(jì)念大會(huì)暨2010中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)報(bào)告論文[C];2010年

9 張升康;王宏博;王學(xué)運(yùn);楊軍;;振蕩器穩(wěn)定度時(shí)域-頻域參數(shù)轉(zhuǎn)換的新方法[A];2009全國(guó)時(shí)間頻率學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

10 李麗君;黃思娟;吳效明;熊冬生;;基于運(yùn)動(dòng)想象的腦電信號(hào)特征提取與分類[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)醫(yī)療儀器分會(huì)2010兩岸四地生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 孫燕燕;洪波：腦機(jī)接口傳遞思維[N];北京科技報(bào);2010年

2 環(huán)科;意念移物-腦機(jī)接口技術(shù)演繹科技神話[N];福建科技報(bào);2008年

3 本報(bào)記者 馬文方;腦機(jī)接口：互聯(lián)網(wǎng)遙遠(yuǎn)的疆界[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2010年

4 本報(bào)記者 羅朝淑;腦機(jī)接口：?jiǎn)酒鹕窠?jīng)康復(fù)的新希望[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

5 實(shí)習(xí)生 陳明立;腦機(jī)接口,開(kāi)啟“心靈感應(yīng)”時(shí)代[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

6 猛犸;可見(jiàn)的大腦“意念控制”[N];電腦報(bào);2009年

7 徐娜;神奇發(fā)帶為大腦做體檢[N];大眾科技報(bào);2010年

8 清水　編譯;超人并非遙不可及[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

9 記者 劉正午;賀斌：站在讀腦技術(shù)前沿[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2010年

10 ;人腦能與電腦直接相連嗎?[N];上�？萍紙�(bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 趙均榜;穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的注意機(jī)制及其在腦機(jī)接口的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2012年

2 何慶華;基于視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)研究[D];重慶大學(xué);2003年

3 蘇煜;基于SCF范式的在線P300腦機(jī)接口研究[D];浙江大學(xué);2010年

4 龍錦益;腦信號(hào)分析的算法研究與多模態(tài)腦機(jī)接口[D];華南理工大學(xué);2012年

5 余天佑;多模態(tài)與多自由度腦機(jī)接口研究[D];華南理工大學(xué);2013年

6 吳婷;自發(fā)腦電腦機(jī)接口模式識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2008年

7 朱曉源;EEG腦機(jī)接口的連續(xù)預(yù)測(cè)方法研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

8 趙麗;基于腦電信號(hào)的腦-機(jī)接口技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2004年

9 王鵬;腦機(jī)接口中植入式無(wú)線遙控遙測(cè)技術(shù)的研究[D];浙江大學(xué);2012年

10 程明;基于腦電信號(hào)的腦—計(jì)算機(jī)接口的研究[D];清華大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王根;基于事件相關(guān)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];華僑大學(xué);2013年

2 徐江;基于實(shí)時(shí)腦機(jī)接口的無(wú)線遙控車系統(tǒng)[D];重慶大學(xué);2010年

3 何嘉全;腦機(jī)接口系統(tǒng)軟件的初步設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2013年

4 劉家樂(lè);基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D];安徽大學(xué);2011年

5 高培;基于自組織模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在腦機(jī)接口中的應(yīng)用及其研究[D];江南大學(xué);2012年

6 胡凱;基于運(yùn)動(dòng)想象的在線腦機(jī)接口的初步研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

7 吳太銀;基于瞬態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的實(shí)時(shí)無(wú)線腦機(jī)接口系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];重慶大學(xué);2010年

8 王軍麗;事件相關(guān)電位在腦機(jī)接口中的應(yīng)用研究[D];大連交通大學(xué);2013年

9 劉佳進(jìn);三維視覺(jué)刺激器在運(yùn)動(dòng)想象腦機(jī)接口中的應(yīng)用研究[D];重慶大學(xué);2010年

10 周麗娜;基于腦磁圖的腦機(jī)接口方法研究[D];燕山大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2132393