作為一種新型的可拓展式人機(jī)交互方法,腦機(jī)接口（BCI）構(gòu)建了人腦到外圍設(shè)備的通路,可將人腦神經(jīng)活動直接轉(zhuǎn)化為外圍設(shè)備的控制指令。基于BCI系統(tǒng)的設(shè)備操控?zé)o需外周神經(jīng)和肌肉的參與,突破了肢體束縛,在助殘、軍事、娛樂等領(lǐng)域有著重要的研究意義。腦電信號處理是實現(xiàn)BCI系統(tǒng)的核心步驟,提升腦電信號的辨識率對提高腦控設(shè)備的控制精度至關(guān)重要。本文分別以少通道兩分類運(yùn)動想象腦電、多通道兩分類運(yùn)動想象腦電和多任務(wù)運(yùn)動想象腦電為研究對象,圍繞腦電辨識過程中所存在的關(guān)鍵問題展開研究,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建腦控車輛BCI系統(tǒng),實現(xiàn)最終的腦控駕駛。論文的主要研究內(nèi)容如下:（1）采用時頻特征混合提取的方法解決少通道兩分類運(yùn)動想象腦電特征提取質(zhì)量差的問題。通過小波包濾波提高原始腦電信號的時頻域信噪比,利用welch功率譜提取腦電的頻域特征,結(jié)合腦電的時域能量特征,構(gòu)建時頻混合特征向量,采用基于K-means初始化的高斯混合模型分類器完成腦電的最終辨識。結(jié)果表明,所提取的特征向量包含了更多的運(yùn)動想象信息,利用時頻特征混合提取可有效提升運(yùn)動想象腦電的辨識率。（2）為提高正則化公共空間模式（RCSP）對多通道兩分類運(yùn)動想象腦... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

部分醫(yī)療級和商業(yè)級腦電放大器

第一章緒論5戰(zhàn)任務(wù)，提高士兵的作戰(zhàn)效率和戰(zhàn)場生存能力；運(yùn)用到娛樂領(lǐng)域，拓展目前的娛樂賽車市常除此之外，腦控駕駛的研究還可以幫助探索駕駛時腦電信號的產(chǎn)生機(jī)理，從而協(xié)助優(yōu)化腦電信號的采集范式和處理方法，提升BCI系統(tǒng)的普適性和有效性。作為腦控駕駛的相關(guān)領(lǐng)域，腦控輪椅的研究已較為深入。Tanaka設(shè)計了基于運(yùn)動方向想象的腦控輪椅，成功實現(xiàn)了輪椅的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)[34]。Choi等研究了反饋對運(yùn)動想象BCI系統(tǒng)的重要性，并由此實現(xiàn)了腦控輪椅的直行、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)[35]。為降低被試的心理負(fù)擔(dān)，Zhang等完成了基于BCI技術(shù)與自動導(dǎo)航技術(shù)的腦控輪椅設(shè)計[36]。該輪椅可根據(jù)環(huán)境信息自主規(guī)劃行駛路線，被試在行駛過程中可利用P300電位或運(yùn)動想象電位對輪椅的行進(jìn)方式進(jìn)行干涉，實現(xiàn)一定程度上的人機(jī)共享控制。(a)Tanaka團(tuán)隊(b)Choi團(tuán)隊(c)Zhang團(tuán)隊圖1-5腦控輪椅無人駕駛技術(shù)的快速發(fā)展為殘疾人的自主活動帶來了希望。由于肢體活動受限，選擇出行目的地成為一個難以解決的問題。Bi等利用P300電位和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位完成了車輛行駛目的地的腦控選擇，實現(xiàn)了99%的平均選擇精度[37]。此后，Bi團(tuán)隊將腦電信號與車輛周圍信息進(jìn)行融合，設(shè)計了緊急情況檢測方法，取得了94.89%的準(zhǔn)確率[38]。(a)目的地選擇(b)緊急情況檢測圖1-6車輛行駛目的地選擇和緊急情況檢測在娛樂領(lǐng)域，Martinez團(tuán)隊設(shè)計了一款基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的腦控小車虛擬游戲，該游戲通過利用小車周圍不同頻率的視覺刺激控制小車執(zhí)行不同方向上的運(yùn)動[39]。Shih-Ching團(tuán)隊開發(fā)了一款基于BCI和VR的賽車游戲，該游戲的玩家可以通過完成不同難

第一章緒論5戰(zhàn)任務(wù)，提高士兵的作戰(zhàn)效率和戰(zhàn)場生存能力；運(yùn)用到娛樂領(lǐng)域，拓展目前的娛樂賽車市常除此之外，腦控駕駛的研究還可以幫助探索駕駛時腦電信號的產(chǎn)生機(jī)理，從而協(xié)助優(yōu)化腦電信號的采集范式和處理方法，提升BCI系統(tǒng)的普適性和有效性。作為腦控駕駛的相關(guān)領(lǐng)域，腦控輪椅的研究已較為深入。Tanaka設(shè)計了基于運(yùn)動方向想象的腦控輪椅，成功實現(xiàn)了輪椅的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)[34]。Choi等研究了反饋對運(yùn)動想象BCI系統(tǒng)的重要性，并由此實現(xiàn)了腦控輪椅的直行、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)[35]。為降低被試的心理負(fù)擔(dān)，Zhang等完成了基于BCI技術(shù)與自動導(dǎo)航技術(shù)的腦控輪椅設(shè)計[36]。該輪椅可根據(jù)環(huán)境信息自主規(guī)劃行駛路線，被試在行駛過程中可利用P300電位或運(yùn)動想象電位對輪椅的行進(jìn)方式進(jìn)行干涉，實現(xiàn)一定程度上的人機(jī)共享控制。(a)Tanaka團(tuán)隊(b)Choi團(tuán)隊(c)Zhang團(tuán)隊圖1-5腦控輪椅無人駕駛技術(shù)的快速發(fā)展為殘疾人的自主活動帶來了希望。由于肢體活動受限，選擇出行目的地成為一個難以解決的問題。Bi等利用P300電位和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位完成了車輛行駛目的地的腦控選擇，實現(xiàn)了99%的平均選擇精度[37]。此后，Bi團(tuán)隊將腦電信號與車輛周圍信息進(jìn)行融合，設(shè)計了緊急情況檢測方法，取得了94.89%的準(zhǔn)確率[38]。(a)目的地選擇(b)緊急情況檢測圖1-6車輛行駛目的地選擇和緊急情況檢測在娛樂領(lǐng)域，Martinez團(tuán)隊設(shè)計了一款基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的腦控小車虛擬游戲，該游戲通過利用小車周圍不同頻率的視覺刺激控制小車執(zhí)行不同方向上的運(yùn)動[39]。Shih-Ching團(tuán)隊開發(fā)了一款基于BCI和VR的賽車游戲，該游戲的玩家可以通過完成不同難

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于CSP和SFFS-SFBS的兩級雙向腦電導(dǎo)聯(lián)特征選取方法[J]. 張德明,殷國棟,金賢建,莊偉超.  東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(01)
[2]鄰近移動窗消除高密度椒鹽噪聲的中值濾波[J]. 張皓,陳明亮.  電子測量與儀器學(xué)報. 2018(09)
[3]人工蜂群算法優(yōu)化的SVM遙感影像分類[J]. 李楠,朱秀芳,潘耀忠,詹培.  遙感學(xué)報. 2018(04)
[4]基于腦電信號的疲勞駕駛狀態(tài)研究[J]. 陳驥馳,王宏,王翹秀,化成城,劉沖.  汽車工程. 2018(05)
[5]Bagging RCSP腦電特征提取算法[J]. 張毅,尹春林,蔡軍,羅久飛.  自動化學(xué)報. 2017(11)
[6]腦-機(jī)接口中空域濾波技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展[J]. 吳小培,周蚌艷,張磊,宋杰.  安徽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(02)
[7]一種重復(fù)二分CSP 4類運(yùn)動想象腦電信號特征提取算法[J]. 鄭戍華,閆琛,王向周.  北京理工大學(xué)學(xué)報. 2016(08)
[8]基于共空間模式方法的多類運(yùn)動想象腦電的導(dǎo)聯(lián)選擇[J]. 周蚌艷,吳小培,呂釗,張磊,郭曉靜,張超.  生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2015(03)
[9]腦機(jī)技術(shù)發(fā)展及其對軍事領(lǐng)域的影響[J]. 楊建,劉進(jìn),吳明曦,陶化成.  國防科技. 2013(06)
[10]基于希爾伯特-黃變換和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動想象腦電研究[J]. 金海龍,張志慧.  生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2013(02)

博士論文
[1]控腦技術(shù)發(fā)展及軍事應(yīng)用預(yù)測研究[D]. 羅旭.第三軍醫(yī)大學(xué) 2016
[2]面向重度殘疾人的腦機(jī)接口功能輔助研究[D]. 張瑞.華南理工大學(xué) 2016
[3]基于運(yùn)動想象的腦機(jī)接口通道選擇算法研究[D]. 單海軍.浙江大學(xué) 2015
[4]基于半監(jiān)督學(xué)習(xí)的運(yùn)動想象腦-機(jī)接口研究[D]. 譚學(xué)敏.重慶大學(xué) 2015
[5]基于漢字的多模態(tài)腦機(jī)交互技術(shù)研究[D]. 王力.東南大學(xué) 2015
[6]腦—控車輛的人車交互及控制研究[D]. 范新安.北京理工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于現(xiàn)代譜估計的抑郁癥腦電研究[D]. 孫名厚.蘭州大學(xué) 2016



本文編號：3062966