腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI）能夠提供一種非神經(jīng)肌肉傳導的通道，直接把從人頭皮上采集到的腦電（Electroencephalography，EEG）信號轉換成計算機或其他外部設備的控制指令，從而為運動功能障礙殘疾人提供一種與外界交流或控制外部設備的方式。如何提高腦機接口的性能，是BCI研究領域的一個重要問題。而且還有很多潛在的應用，如輪椅和神經(jīng)假肢的控制，嚴重意識障礙患者的意識狀態(tài)評定等。本文的主要目標是研究更快速、更準確和更人性化的高性能腦機接口，并實現(xiàn)基于P300和SSVEP的高性能腦機接口在神經(jīng)功能輔助和意識狀態(tài)檢測中的應用。 本文首先研究P300腦機接口的刺激范式。本文比較了單項顯示（Single Display，SD）和基于區(qū)域（Region-based，RB）的P300刺激范式。12個受試者分別使用兩種P300刺激范式的字符輸入系統(tǒng)進行了一個字符輸入實驗。實驗結果表明，RB字符輸入系統(tǒng)相比SD字符輸入系統(tǒng)獲得更高的在線準確率。而在進一步的數(shù)據(jù)分析中，包括P300檢測、ERP波形以及Fisher比率，P300電位在RB刺激范式中都得到了增...

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的研究意義
    1.2 腦機接口的研究基礎
        1.2.1 腦機接口系統(tǒng)的基本原理
        1.2.2 腦機接口的信號模式
        1.2.3 腦機接口的性能評價標準
    1.3 腦機接口的研究現(xiàn)狀
    1.4 高性能腦機接口面臨的問題與挑戰(zhàn)
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 P300腦機接口刺激范式的比較研究
    2.1 引言
    2.2 方法
        2.2.1 單項顯示刺激范式
        2.2.2 基于區(qū)域的刺激范式
        2.2.3 實驗過程
        2.2.4 數(shù)據(jù)采集和處理
    2.3 實驗結果與討論
        2.3.1 在線準確率
        2.3.2 離線準確率
        2.3.3 ERP波形
        2.3.4 P300檢測性能和鄰接字符的干擾
        2.3.5 工作負載評估
    2.4 本章小結
第三章 基于偽鍵的異步SSVEP腦開關
    3.1 引言
    3.2 方法
        3.2.1 腦電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        3.2.2 腦開關圖形界面與控制機制
        3.2.3 基于偽鍵的異步算法
    3.3 實驗與結果
        3.3.1 實驗1：離線訓練實驗
        3.3.2 實驗2：在線同步評估
        3.3.3 實驗3：在線異步測試
    3.4 討論
        3.4.1 性能的比較
        3.4.2 偽鍵的作用
        3.4.3 偽鍵的個數(shù)
    3.5 本章小結
第四章 基于P300和SSVEP的多模態(tài)腦機接口及其在輪椅控制中的應用
    4.1 引言
    4.2 方法
        4.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        4.2.2 多模態(tài)腦機接口范式
        4.2.3 基于P300和SSVEP的檢測算法
    4.3 實驗與結果
        4.3.1 實驗1：ROC曲線計算
        4.3.2 實驗2：在線性能評估
        4.3.3 實驗3：實際輪椅控制的應用
    4.4 討論
        4.4.1 檢測算法中的兩個條件
        4.4.2 異步性能分析
        4.4.3 腦控輪椅的停止鍵
    4.5 本章小結
第五章 多模態(tài)腦機接口在意識障礙患者中的研究與應用
    5.1 引言
    5.2 方法
        5.2.1 患者情況
        5.2.2 實驗設計
        5.2.3 腦電信號采集
        5.2.4 腦電信號處理
    5.3 實驗結果
        5.3.1 在線準確率
        5.3.2 離線分析
    5.4 討論
        5.4.1 實驗結果的討論
        5.4.2 患者康復的情況
        5.4.3 意識存留的證據(jù)
    5.5 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
附錄
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝
答辯委員會對論文的評定意見



本文編號：3833343