本文關(guān)鍵詞：基于腦機接口的資源管理器

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【摘要】：腦機接口(brain-computer interface, BCI)是在人腦和外界之間建立的利用腦電信號(electroencephalography, EEG)與計算機之間通訊的一種方式，從而為一些思維正常但有運動功能障礙的殘疾人提供一種與外界交流或控制外部設(shè)備的手段。通�；旌螧CI使用到兩種或兩種以上的腦信號，相比使用一種腦信號的單模態(tài)BCI更具有人機交互能力。本文通過結(jié)合P300和運動想象這兩種腦電信號，提出了一種基于混合BCI的資源管理器系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)使用戶能夠在不用動手的情況下訪問我的電腦、桌面，并可以操作（打開、關(guān)閉、復(fù)制、粘貼、刪除）計算機中的各種文件，如文檔、圖片、音樂、電影等。從而豐富了神經(jīng)功能障礙患者（如癱瘓病人）的學(xué)習(xí)，生活，娛樂，提高了其自理能力。 基于腦機接口的資源管理器系統(tǒng)主要由腦控鼠標(biāo)，P300字符拼寫器和資源管理器這三個部分組成。腦控鼠標(biāo)由P300和運動想象聯(lián)合控制，其中腦控鼠標(biāo)不僅要實現(xiàn)用戶根據(jù)意愿自由控制鼠標(biāo)的二維運動，而且還要可以模擬鼠標(biāo)的點擊和拒絕點擊事件，即對鼠標(biāo)移動過程中經(jīng)過的目標(biāo)進行選擇和拒絕。鼠標(biāo)的二維運動由P300信號控制垂直方向，運動想象控制水平方向，目標(biāo)的選擇和拒絕則是由P300和運動想象共同控制。 在基于腦機接口的資源管理器系統(tǒng)中，若欲點擊的目標(biāo)所在的路徑需要打開許多文件夾，那么通過腦控鼠標(biāo)操作起來將會非常繁瑣，，這樣可以通過P300字符輸入界面在地址輸入欄拼寫目標(biāo)路徑，進而直接進入目標(biāo)路徑。 本系統(tǒng)模擬window操作系統(tǒng)下的資源管理器實現(xiàn)了許多功能。首先，用戶通過腦控鼠標(biāo)可以點擊本地磁盤和桌面，此時相應(yīng)磁盤內(nèi)的所有文件和文件夾將會出現(xiàn)在列表框內(nèi)，用戶可以通過目標(biāo)選擇直接打開文件夾。其次，如果用戶點擊的是文件，則系統(tǒng)會立刻彈出快捷菜單，有打開、復(fù)制、粘貼、刪除功能供用戶選擇。再有，若用戶打開文件后，用戶還可以通過腦控鼠標(biāo)關(guān)閉該文件。最后，若目標(biāo)路徑中包含許多文件夾，則可以通過P300字符拼寫器在地址輸入欄直接拼寫目標(biāo)路徑然后進入。 本系統(tǒng)共有5位健康的受試者參與了實驗環(huán)節(jié)，實驗設(shè)置了6個任務(wù)環(huán)節(jié)，其中每位受試者至少需執(zhí)行12個目標(biāo)選擇7個字符輸入。在每位受試者參與4次實驗后，實驗平均結(jié)果是需進行13.9個字符選擇，8.15個字符輸入，字符輸入時間是72.77s，實驗所需的時間平均是889.62s，該結(jié)果說明了用戶利用該系統(tǒng)可以較為準確的完成鼠標(biāo)的移動，目標(biāo)的選擇和拒絕，字符的輸入。 但是該系統(tǒng)還有許多不足有待進一步提高，首先是每次實驗的時間太長，其中主要耗時的是P300檢測和字符輸入，因此提高系統(tǒng)的速度是我們下一步工作的主要內(nèi)容。其次就是在實驗中我們根據(jù)經(jīng)驗選擇鼠標(biāo)移動的速度，這樣還有待提出一個科學(xué)的速度選取原則。再有就是該系統(tǒng)只是實現(xiàn)了資源管理器的簡單功能，還可以進一步完善。最后就是該系統(tǒng)只是在身體健康的人群中進行實驗，在癱瘓患者中還有待進一步的實驗驗證。
【關(guān)鍵詞】：腦機接口 腦控鼠標(biāo) P300字符輸入 資源管理器
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP334.7
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 腦機接口概念11-12
• 1.2 腦機接口系統(tǒng)分類與特點12-13
• 1.3 腦機接口發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.4 腦機接口研究主要存在的問題13-14
• 1.5 論文工作的意義及各部分內(nèi)容14-16
• 第二章 腦機接口系統(tǒng)16-26
• 2.1 EEG 信號特點16
• 2.2 信號采集系統(tǒng)16-18
• 2.3 腦機接口系統(tǒng)構(gòu)成18-22
• 2.3.1 EEG 信號特征提取方法19-21
• 2.3.2 EEG 信號分類方法21-22
• 2.4 基于 EEG 的腦機接口系統(tǒng)分類22-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 基于 P300 和運動想象的混合腦機接口系統(tǒng)26-39
• 3.1 本系統(tǒng)中用到的算法26-29
• 3.1.1 支持向量機26-28
• 3.1.2 公共空間模式算法28-29
• 3.2 P300 字符拼寫系統(tǒng)29-33
• 3.2.1 系統(tǒng)范式29-30
• 3.2.2 P300 信號處理30-32
• 3.2.3 實驗結(jié)果32-33
• 3.3 基于運動想象的腦機接口系統(tǒng)33-35
• 3.3.1 運動想象信號處理34-35
• 3.3.2 實驗結(jié)果35
• 3.4 混合腦機接口系統(tǒng)35-38
• 3.4.1 二維光標(biāo)移動36-37
• 3.4.2 目標(biāo)選擇或拒絕37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 基于腦機接口的資源管理器系統(tǒng)設(shè)計39-49
• 4.1 系統(tǒng)方法39-41
• 4.2 鼠標(biāo)控制41-43
• 4.3 字符輸入界面43-44
• 4.4 資源管理器44-45
• 4.5 系統(tǒng)實現(xiàn)流程45-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第五章 系統(tǒng)的測試與結(jié)果49-55
• 5.1 測試環(huán)境和任務(wù)49-50
• 5.2 訓(xùn)練模型50-51
• 5.3 在線測試51-52
• 5.4 討論52-53
• 5.5 本章小結(jié)53-55
• 總結(jié)與展望55-57
• 總結(jié)55-56
• 展望56-57
• 參考文獻57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果61-62
• 致謝62-63
• 附件63

【參考文獻】

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本文編號：922565