發(fā)布時(shí)間：2017-09-26 08:39

  本文關(guān)鍵詞：基于腦機(jī)接口的資源管理器

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【摘要】：腦機(jī)接口(brain-computer interface, BCI)是在人腦和外界之間建立的利用腦電信號(hào)(electroencephalography, EEG)與計(jì)算機(jī)之間通訊的一種方式，從而為一些思維正常但有運(yùn)動(dòng)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(hào)，相比使用一種腦信號(hào)的單模態(tài)BCI更具有人機(jī)交互能力。本文通過(guò)結(jié)合P300和運(yùn)動(dòng)想象這兩種腦電信號(hào)，提出了一種基于混合BCI的資源管理器系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)使用戶能夠在不用動(dòng)手的情況下訪問(wèn)我的電腦、桌面，并可以操作（打開、關(guān)閉、復(fù)制、粘貼、刪除）計(jì)算機(jī)中的各種文件，如文檔、圖片、音樂(lè)、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(lè)，提高了其自理能力。 基于腦機(jī)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(gè)部分組成。腦控鼠標(biāo)由P300和運(yùn)動(dòng)想象聯(lián)合控制，其中腦控鼠標(biāo)不僅要實(shí)現(xiàn)用戶根據(jù)意愿自由控制鼠標(biāo)的二維運(yùn)動(dòng)，而且還要可以模擬鼠標(biāo)的點(diǎn)擊和拒絕點(diǎn)擊事件，即對(duì)鼠標(biāo)移動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的目標(biāo)進(jìn)行選擇和拒絕。鼠標(biāo)的二維運(yùn)動(dòng)由P300信號(hào)控制垂直方向，運(yùn)動(dòng)想象控制水平方向，目標(biāo)的選擇和拒絕則是由P300和運(yùn)動(dòng)想象共同控制。 在基于腦機(jī)接口的資源管理器系統(tǒng)中，若欲點(diǎn)擊的目標(biāo)所在的路徑需要打開許多文件夾，那么通過(guò)腦控鼠標(biāo)操作起來(lái)將會(huì)非常繁瑣，，這樣可以通過(guò)P300字符輸入界面在地址輸入欄拼寫目標(biāo)路徑，進(jìn)而直接進(jìn)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(shí)現(xiàn)了許多功能。首先，用戶通過(guò)腦控鼠標(biāo)可以點(diǎn)擊本地磁盤和桌面，此時(shí)相應(yīng)磁盤內(nèi)的所有文件和文件夾將會(huì)出現(xiàn)在列表框內(nèi)，用戶可以通過(guò)目標(biāo)選擇直接打開文件夾。其次，如果用戶點(diǎn)擊的是文件，則系統(tǒng)會(huì)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(guò)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(guò)P300字符拼寫器在地址輸入欄直接拼寫目標(biāo)路徑然后進(jìn)入。 本系統(tǒng)共有5位健康的受試者參與了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)設(shè)置了6個(gè)任務(wù)環(huán)節(jié)，其中每位受試者至少需執(zhí)行12個(gè)目標(biāo)選擇7個(gè)字符輸入。在每位受試者參與4次實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)平均結(jié)果是需進(jìn)行13.9個(gè)字符選擇，8.15個(gè)字符輸入，字符輸入時(shí)間是72.77s，實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)間平均是889.62s，該結(jié)果說(shuō)明了用戶利用該系統(tǒng)可以較為準(zhǔn)確的完成鼠標(biāo)的移動(dòng)，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(jìn)一步提高，首先是每次實(shí)驗(yàn)的時(shí)間太長(zhǎng)，其中主要耗時(shí)的是P300檢測(cè)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(shí)驗(yàn)中我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇鼠標(biāo)移動(dòng)的速度，這樣還有待提出一個(gè)科學(xué)的速度選取原則。再有就是該系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了資源管理器的簡(jiǎn)單功能，還可以進(jìn)一步完善。最后就是該系統(tǒng)只是在身體健康的人群中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在癱瘓患者中還有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：腦機(jī)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP334.7
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 腦機(jī)接口概念11-12
• 1.2 腦機(jī)接口系統(tǒng)分類與特點(diǎn)12-13
• 1.3 腦機(jī)接口發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.4 腦機(jī)接口研究主要存在的問(wèn)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(jī)接口系統(tǒng)16-26
• 2.1 EEG 信號(hào)特點(diǎn)16
• 2.2 信號(hào)采集系統(tǒng)16-18
• 2.3 腦機(jī)接口系統(tǒng)構(gòu)成18-22
• 2.3.1 EEG 信號(hào)特征提取方法19-21
• 2.3.2 EEG 信號(hào)分類方法21-22
• 2.4 基于 EEG 的腦機(jī)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(yùn)動(dòng)想象的混合腦機(jī)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(jī)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(hào)處理30-32
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果32-33
• 3.3 基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口系統(tǒng)33-35
• 3.3.1 運(yùn)動(dòng)想象信號(hào)處理34-35
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果35
• 3.4 混合腦機(jī)接口系統(tǒng)35-38
• 3.4.1 二維光標(biāo)移動(dòng)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(jī)接口的資源管理器系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)流程45-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第五章 系統(tǒng)的測(cè)試與結(jié)果49-55
• 5.1 測(cè)試環(huán)境和任務(wù)49-50
• 5.2 訓(xùn)練模型50-51
• 5.3 在線測(cè)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(xiàn)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：922565