腦機(jī)接口(Brain-computer Interface,BCI)技術(shù)是在人腦與電子設(shè)備之間建立的不依賴于外圍神經(jīng)和肌肉組織的人機(jī)交互系統(tǒng)。該技術(shù)的應(yīng)用能極大的提高運(yùn)動(dòng)功能障礙患者的生活能力,因此其在醫(yī)學(xué)康復(fù)和生活輔助等方面占有重要的地位。目前BCI的研究主要是單一類型腦電信號(hào)(Electroencephalogram,EEG)的BCI系統(tǒng),但其在實(shí)際應(yīng)用中存在可靠性差,識(shí)別命令簡(jiǎn)單,信號(hào)數(shù)據(jù)的處理準(zhǔn)確度低、速度慢等方面的不足。本文針對(duì)上述問(wèn)題提出了穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位(Steady-state visual evoked potential,SSVEP)與肌電信號(hào)(Electromyography,EMG)進(jìn)行了模式融合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和信號(hào)處理算法研究。本文的具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。綜合考慮SSVEP的刺激方式、刺激頻率、刺激目標(biāo)大小以及布局等因素,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了五個(gè)刺激塊的SSVEP的刺激范式。分析了時(shí)間窗長(zhǎng)度、電極數(shù)量以及位置對(duì)實(shí)驗(yàn)分類正確率的影響,選取了最優(yōu)的電極采集通道。利用肌電信號(hào)的特征設(shè)計(jì)了咬牙信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)器用以反饋錯(cuò)誤輸出命令。(2)信號(hào)處理算法研究。對(duì)于SSVEP信號(hào),先采用了離散小波去噪方法去除低頻干擾,再利用典型相關(guān)分析(Canonical Correlation Analysis,CCA)算法實(shí)現(xiàn)特征提取和分類識(shí)別。針對(duì)CCA不能較好提取信號(hào)中多維信息的問(wèn)題,對(duì)CCA進(jìn)行了改進(jìn),達(dá)到了更加有效快速地提取信號(hào)特征的目的。對(duì)于肌電信號(hào),采用離散小波去噪。根據(jù)信號(hào)特征研究了線性分類器和支持向量機(jī)(Support Vector Machine,SVM)分類器。針對(duì)SVM分類器,利用K-折交叉驗(yàn)證的方法進(jìn)行分類器訓(xùn)練和參數(shù)選擇,提升了SVM分類器的性能實(shí)現(xiàn)了較好的分類效果。(3)設(shè)計(jì)并搭建一種在線混合腦機(jī)接口(Hybrid BCI)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了三維空間下對(duì)三自由度直升機(jī)(3-DOF helicopter)平臺(tái)多個(gè)命令的飛行控制。六名受試者參與系統(tǒng)在線實(shí)驗(yàn)并成功完成拾取和投放物體的飛行任務(wù),且平均準(zhǔn)確率達(dá)到90.00±4.30%。本文提出的基于SSVEP和EMG的混合腦機(jī)接口系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)三自由度直升機(jī)的在線控制,驗(yàn)證了系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性,研究結(jié)果可在醫(yī)療康復(fù)、生活輔助等方面發(fā)揮巨大作用。
【學(xué)位單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：R318;TN911.7
【部分圖文】：

圖 1-1 BCI 的應(yīng)用示意圖康醫(yī)療方面。該方面主要從預(yù)防監(jiān)測(cè)、診斷治療和康復(fù)這三個(gè)階是指疾病還有危險(xiǎn)事故等，如工作過(guò)勞的監(jiān)測(cè)預(yù)警，疲勞駕駛的療是通過(guò)對(duì)病人的 EEG 信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)比，幫助醫(yī)生確診和的早期診斷和注意力缺陷障礙患者的治療等[19-20]。腦機(jī)接口技動(dòng)康復(fù)，恢復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)能，也可以幫助其它運(yùn)動(dòng)障礙患者進(jìn)行運(yùn)樂(lè)控制方面�；� EEG 信號(hào)的可穿戴游戲設(shè)備能給用戶帶來(lái)更大術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)沉浸式的游戲體驗(yàn)[25]。來(lái)科技方面。腦機(jī)接口技術(shù)在未來(lái)軍事戰(zhàn)爭(zhēng)中占有很重要的地高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)公布了一項(xiàng)研究結(jié)果，飛行員通過(guò)腦機(jī)和無(wú)人機(jī)的能力。除此之外，還能在冥想減壓、腦部交流等多個(gè)26-27]。見(jiàn)，腦機(jī)接口技術(shù)能在社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面有著不同的作用，該的生活、教育等多個(gè)方面帶來(lái)改變，實(shí)現(xiàn)“意念控制世界”的瘋

BCI的早期描繪

第一章 緒論.2 腦機(jī)接口的分類BCI 系統(tǒng)就是在人腦與計(jì)算機(jī)或其它電子設(shè)備之間建立起不依賴于 PNS 和肌人機(jī)交互系統(tǒng)[34]，如圖 1-3 所示。人拿起杯子的正常途徑是大腦控制手臂的神組織來(lái)完成抬手端杯子的動(dòng)作，而 BCI 控制是將采集的大腦想象端杯子的腦電成機(jī)械手的動(dòng)作，從而完成端杯子的任務(wù)。由此可見(jiàn)，BCI 系統(tǒng)能夠代替人體肌肉組織幫助人們實(shí)現(xiàn)正常的活動(dòng)。

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3 張丹;陳菁菁;王毅軍;;2017年腦機(jī)接口研發(fā)熱點(diǎn)回眸[J];科技導(dǎo)報(bào);2018年01期

4 李佩tD;薛貴;;腦機(jī)接口的倫理問(wèn)題及對(duì)策[J];科技導(dǎo)報(bào);2018年12期

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6 楊曉哲;;腦機(jī)接口離我們有多近[J];中國(guó)信息技術(shù)教育;2017年Z2期

7 ;腦機(jī)接口芯片用上玻璃碳電極[J];杭州化工;2017年01期

8 安興偉;曹勇;焦學(xué)軍;明東;;基于視聽(tīng)交互刺激的認(rèn)知機(jī)理與腦機(jī)接口范式研究進(jìn)展[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2017年07期

9 王偉;;腦機(jī)接口:打開(kāi)神經(jīng)控制的黑箱[J];中國(guó)經(jīng)濟(jì)報(bào)告;2017年09期

10 孫京誥;戚川;潘紅光;;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)腦機(jī)接口設(shè)計(jì)[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2017年05期

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3 彬彬;;科學(xué)家警告:黑客可通過(guò)腦機(jī)接口監(jiān)控大腦神經(jīng)信號(hào)[A];《科學(xué)與現(xiàn)代化》2017年第1期（總第070期）[C];2017年

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7 周鵬;趙欣;葛家怡;李寧;郁洪強(qiáng);王明時(shí);;基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口的個(gè)性化設(shè)計(jì)方法研究[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)2008年年會(huì)暨首屆生物醫(yī)學(xué)工程與臨床論壇論文集[C];2008年

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9 S.西爾維希耶;;馬斯克的新公司Neuralink,到底是干啥的?[A];《科學(xué)與現(xiàn)代化》2018年第1期（總第074期）[C];2018年

10 何慶華;吳寶明;王禾;鐘渝;杜曉蘭;彭承琳;;瞬態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位在腦機(jī)接口中的實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)第六次會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2004年

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本文編號(hào)：2834287