腦機接口（Brain Computer Interface,BCI）是一個涉及認知神經(jīng)科學、控制理論、人工智能等多個學科的跨學科研究課題。在不依賴人體的外周神經(jīng)和肌肉的情況下,直接通過腦電信號來傳遞被試者的思維信息,在助老、助殘以及軍事應用等領域都具有重大的科研價值。其中,對于腦電信息的準確解碼是實現(xiàn)可靠BCI系統(tǒng)的關鍵。為構建便攜、實用的腦電信息解碼系統(tǒng)用于機器人的直接腦控,本文使用嵌入式開發(fā)平臺,針對有限資源計算平臺上的腦電信息解碼系統(tǒng)存在的分類精度較低的問題,從提高注意力檢測和控制意圖識別的精度兩個方面開展以下內(nèi)容的研究。首先,為監(jiān)測被試者在系統(tǒng)使用過程中的注意力水平,對優(yōu)化復雜網(wǎng)絡算法（optimized complex network method,OCNM）進行改進,提出了一種適用于嵌入式計算平臺的范式簡化和參數(shù)優(yōu)選方法,并在基于stm32f407單片機嵌入式平臺上進行了實現(xiàn)。6名被試者的在線實驗結果表明,改進后的算法相比原有算法在分類準確率上略有下降（80.67%下降到77.78%）,但分類單次數(shù)據(jù)的速率有顯著提升（10.76秒降低到<1秒）。其次,為提高穩(wěn)態(tài)視覺誘... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

人腦神經(jīng)活動圖[9]

第1章緒論-5-有奧地利Graz的研究小組、Wadsworth研究中心等，國內(nèi)較好的研究機構有清華大學、華南理工大學、浙江大學和天津大學等。從20世紀70年代發(fā)展至今，基于不同模態(tài)的BCI系統(tǒng)都獲得了重大發(fā)展。在2002年，清華大學生物工程研究所高上凱教授開發(fā)出了一個基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(StableStateVisualEvokedPotential,SSVEP)的視覺撥號系統(tǒng)，運用不同頻率的視覺刺激可以誘發(fā)頻域特征明顯的腦電信號，用眼睛注視就能輸入期望的號碼[18,19]；浙江大學通過對小白鼠以及猴子大腦皮層植入電極，實現(xiàn)了對小白鼠和猴子某些行為動作的控制；華南理工大學李遠清團隊基于運動想象模態(tài)實現(xiàn)了對輪椅、鼠標以及郵件發(fā)送等控制系統(tǒng)，同時其團隊將BCI的研究成果應用于臨床醫(yī)療診斷，取得了不錯的效果[20]。近20年以來，國內(nèi)外BCI系統(tǒng)的發(fā)展越來越快，涉及的方面也越來越多。從2009年MindFlex推出第一款意念控制產(chǎn)品，到2011年在歐美市場就已經(jīng)售出超過100萬套，并被時代雜志評為人類歷史上最偉大的100款玩具之一。MindFlex系列產(chǎn)品作為一款新式玩具很受孩子們的喜愛，在玩的開心的同時還可以開發(fā)智力，使其對科學產(chǎn)生興趣；在2012年，美國布朗大學的實驗室內(nèi)，一名四肢癱瘓的病人僅依靠腦電信號成功實現(xiàn)了驅(qū)動機械臂從桌上抓起咖啡并遞到自己面前，如圖1-2所示。圖1-2腦控機械臂實驗圖[21]世界機器人大賽—BCI腦控機器人競賽比拼的是參賽選手操控BCI的實力。一

燕山大學工程碩士學位論文-6-名選手在不需要四肢動作的情況下，僅通過腦電信號成功實現(xiàn)控制一架四旋翼飛行器在三維空間內(nèi)自由移動。這為飛行器的設計研究提供了新方法，讓高科技改變?nèi)藗兊纳罡徊�，實驗如圖1-3所示。圖1-3腦控飛行器實驗圖[22]在2015年，東莞中思檢測電子科技有限公司在中國國際展覽中心的參展產(chǎn)品“駕安寶”贏得了客戶的廣泛關注和好評并取得圓滿成功。該產(chǎn)品是一款疲勞駕駛預警系統(tǒng)，根據(jù)腦電信息判斷駕駛者是否處于疲勞駕駛狀態(tài)，提醒駕駛者注意休息，避免交通事故，服務于人類社會。經(jīng)過長期實驗研究，神經(jīng)科學領域的專家已經(jīng)定義出大腦中控制各種活動的具體部位。比如控制人體四肢動作的區(qū)域位于大腦的頂部，控制人體精神狀態(tài)的區(qū)域位于大腦前額[23]。不同模態(tài)刺激下被試者會產(chǎn)生不同的腦電信號，其區(qū)別主要體現(xiàn)在不同的頻率值和能量值上，得到的不同特征反映出被試者不同的心理狀態(tài)。神經(jīng)科學領域?qū)＜医o出人腦狀態(tài)區(qū)域控制圖如圖1-4所示。圖1-4人腦狀態(tài)區(qū)域控制圖[24]

【參考文獻】：
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[9]基于腦電波的注意力訓練研究[D]. 肖嬋.華中師范大學 2016
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