便攜式可穿戴腦電采集系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)
發(fā)布時(shí)間:2021-01-11 11:20
腦電(Electroencephalogram,EEG)是大腦神經(jīng)細(xì)胞正常生理活動(dòng)產(chǎn)生的一種生物電信號(hào),與心電類似,在一定程度上腦電是大腦生理狀態(tài)的反映,可被用于檢測(cè)人的生理以及心理狀態(tài),可為癲癇、癡呆、腫瘤等腦部疾病或腦死亡提供診斷信息。近年來(lái),隨著腦-機(jī)接口(Brain-Computer Interface,BCI)技術(shù)的不斷發(fā)展,腦電得到了更廣泛的關(guān)注。BCI技術(shù)最初的研究目的是為了幫助癱瘓和殘疾者。隨著神經(jīng)醫(yī)學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)和人工智能等學(xué)科的飛速發(fā)展,BCI技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用在許多領(lǐng)域,例如,醫(yī)學(xué)康復(fù)領(lǐng)域、智能控制領(lǐng)域、游戲娛樂(lè)領(lǐng)域甚至軍事領(lǐng)域。能否方便地得獲取腦電信號(hào),得到的腦電信號(hào)是否可靠,都將直接影響到BCI的性能以及應(yīng)用場(chǎng)景,腦電采集系統(tǒng)的性能就顯得尤為重要。本文主要提出了一種便攜式可穿戴腦電采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,論文工作主要圍繞腦電采集系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)、系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)以及離線數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)展開(kāi)。具體主要工作內(nèi)容如下:提出了一種便攜式可穿戴腦電采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案中對(duì)傳統(tǒng)腦電采集系統(tǒng)的一些缺點(diǎn)做了改良:電極方面,使用新型的干式電極,大大地簡(jiǎn)化了腦電采集過(guò)程的復(fù)雜性;數(shù)據(jù)傳...
【文章來(lái)源】:杭州電子科技大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】:67 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
詳細(xì)摘要
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 腦-機(jī)接口技術(shù)介紹
1.3 課題研究背景及意義
1.4 論文研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
1.5 本章小結(jié)
第二章 腦電采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及工作流程概述
2.2 腦電采集系統(tǒng)各模塊概述
2.2.1 微控制單元
2.2.2 前端電極模塊
2.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊
2.2.4 無(wú)線通信模塊
2.2.5 電源模塊
2.2.6 加速度傳感器
2.3 腦電采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
2.3.1 系統(tǒng)電源模塊電路設(shè)計(jì)
2.3.2 主控MCU模塊電路設(shè)計(jì)
2.3.3 前端ESD保護(hù)電路設(shè)計(jì)
2.3.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電路設(shè)計(jì)
2.3.5 無(wú)線藍(lán)牙模塊電路設(shè)計(jì)
2.3.6 加速度傳感器模塊電路設(shè)計(jì)
2.4 本章小結(jié)
第三章 腦電采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)整體概述
3.2 腦電采集系統(tǒng)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
3.2.1 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)整體架構(gòu)
3.2.2 下位機(jī)軟件工作流程及主函數(shù)設(shè)計(jì)
3.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計(jì)
3.2.4 無(wú)線藍(lán)牙模塊軟件設(shè)計(jì)
3.3 腦電采集系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
3.3.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)整體架構(gòu)
3.3.2 串口通信軟件設(shè)計(jì)
3.3.3 波形顯示功能軟件設(shè)計(jì)
3.3.4 離線數(shù)據(jù)保存功能軟件設(shè)計(jì)
3.4 本章小結(jié)
第四章 穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位視覺(jué)刺激器設(shè)計(jì)
4.1 穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位
4.2 基于RGB-LED的SSVEP視覺(jué)刺激器設(shè)計(jì)
4.2.1 基于RGB-LED的SSVEP視覺(jué)刺激器的優(yōu)勢(shì)
4.2.2 SSVEP視覺(jué)刺激器硬件設(shè)計(jì)
4.2.3 SSVEP視覺(jué)刺激器軟件設(shè)計(jì)
4.3 SSVEP視覺(jué)刺激器精度驗(yàn)證
4.4 本章小結(jié)
第五章 腦電采集系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)及離線數(shù)據(jù)分析
5.1 SSVEP信號(hào)識(shí)別的流程及方法
5.1.1 預(yù)處理
5.1.2 快速傅里葉變換
5.1.3 典型相關(guān)分析
5.2 腦電采集系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
5.3 離線數(shù)據(jù)分析與比較
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于腦機(jī)接口技術(shù)的肢體康復(fù)研究進(jìn)展[J]. 姜月,鄒任玲. 生物醫(yī)學(xué)工程研究. 2018(04)
[2]基于腦機(jī)接口技術(shù)的寫字系統(tǒng)建模仿真與實(shí)現(xiàn)[J]. 陳超,平堯,郝斌,徐瑞. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2018(12)
[3]淺談單片機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 牛曉妍,郝旭,馬旭昶,劉曦文,孫磊. 河北農(nóng)機(jī). 2018(12)
[4]無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王敏,周寶亮,陸文成. 電子技術(shù)與軟件工程. 2018(21)
[5]藍(lán)牙技術(shù)在可穿戴設(shè)備中適用性研究[J]. 王西平. 通訊世界. 2018(10)
[6]“腦機(jī)接口”橫空出世[J]. 沈臻懿. 檢察風(fēng)云. 2018(20)
[7]腦機(jī)接口的研究現(xiàn)狀及未來(lái)應(yīng)用的展望[J]. Abderrahmane Kheddar. 機(jī)器人產(chǎn)業(yè). 2018(05)
[8]腦電采集用電極制造技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王桂英,王艷娟. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2018(25)
[9]腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用的倫理問(wèn)題分析[J]. 寧曉路,曹永福,張穎,郭興. 醫(yī)學(xué)與哲學(xué)(A). 2018(09)
[10]Nanometer ultrastructural brain damage following low intensity primary blast wave exposure[J]. Hailong Song,Landry M.Konan,Jiankun Cui,Catherine E.Johnson,Graham K.Hubler,Ralph G.DePalma,Zezong Gu. Neural Regeneration Research. 2018(09)
博士論文
[1]下肢外骨骼機(jī)器人多模融合控制策略研究[D]. 劉篤信.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院) 2018
[2]腦電非線性分析在高水平射擊射箭運(yùn)動(dòng)員中樞機(jī)能研究的應(yīng)用[D]. 王霆.山西大學(xué) 2015
[3]微針陣列干電極的設(shè)計(jì)、制作及應(yīng)用[D]. 王宇.蘭州大學(xué) 2012
碩士論文
[1]基于腦機(jī)接口技術(shù)的偏癱輔助康復(fù)系統(tǒng)的研制[D]. 王婭.天津大學(xué) 2005
本文編號(hào):2970672
【文章來(lái)源】:杭州電子科技大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】:67 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
詳細(xì)摘要
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 腦-機(jī)接口技術(shù)介紹
1.3 課題研究背景及意義
1.4 論文研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
1.5 本章小結(jié)
第二章 腦電采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及工作流程概述
2.2 腦電采集系統(tǒng)各模塊概述
2.2.1 微控制單元
2.2.2 前端電極模塊
2.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊
2.2.4 無(wú)線通信模塊
2.2.5 電源模塊
2.2.6 加速度傳感器
2.3 腦電采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
2.3.1 系統(tǒng)電源模塊電路設(shè)計(jì)
2.3.2 主控MCU模塊電路設(shè)計(jì)
2.3.3 前端ESD保護(hù)電路設(shè)計(jì)
2.3.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電路設(shè)計(jì)
2.3.5 無(wú)線藍(lán)牙模塊電路設(shè)計(jì)
2.3.6 加速度傳感器模塊電路設(shè)計(jì)
2.4 本章小結(jié)
第三章 腦電采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)整體概述
3.2 腦電采集系統(tǒng)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
3.2.1 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)整體架構(gòu)
3.2.2 下位機(jī)軟件工作流程及主函數(shù)設(shè)計(jì)
3.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計(jì)
3.2.4 無(wú)線藍(lán)牙模塊軟件設(shè)計(jì)
3.3 腦電采集系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
3.3.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)整體架構(gòu)
3.3.2 串口通信軟件設(shè)計(jì)
3.3.3 波形顯示功能軟件設(shè)計(jì)
3.3.4 離線數(shù)據(jù)保存功能軟件設(shè)計(jì)
3.4 本章小結(jié)
第四章 穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位視覺(jué)刺激器設(shè)計(jì)
4.1 穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位
4.2 基于RGB-LED的SSVEP視覺(jué)刺激器設(shè)計(jì)
4.2.1 基于RGB-LED的SSVEP視覺(jué)刺激器的優(yōu)勢(shì)
4.2.2 SSVEP視覺(jué)刺激器硬件設(shè)計(jì)
4.2.3 SSVEP視覺(jué)刺激器軟件設(shè)計(jì)
4.3 SSVEP視覺(jué)刺激器精度驗(yàn)證
4.4 本章小結(jié)
第五章 腦電采集系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)及離線數(shù)據(jù)分析
5.1 SSVEP信號(hào)識(shí)別的流程及方法
5.1.1 預(yù)處理
5.1.2 快速傅里葉變換
5.1.3 典型相關(guān)分析
5.2 腦電采集系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
5.3 離線數(shù)據(jù)分析與比較
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于腦機(jī)接口技術(shù)的肢體康復(fù)研究進(jìn)展[J]. 姜月,鄒任玲. 生物醫(yī)學(xué)工程研究. 2018(04)
[2]基于腦機(jī)接口技術(shù)的寫字系統(tǒng)建模仿真與實(shí)現(xiàn)[J]. 陳超,平堯,郝斌,徐瑞. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2018(12)
[3]淺談單片機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 牛曉妍,郝旭,馬旭昶,劉曦文,孫磊. 河北農(nóng)機(jī). 2018(12)
[4]無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王敏,周寶亮,陸文成. 電子技術(shù)與軟件工程. 2018(21)
[5]藍(lán)牙技術(shù)在可穿戴設(shè)備中適用性研究[J]. 王西平. 通訊世界. 2018(10)
[6]“腦機(jī)接口”橫空出世[J]. 沈臻懿. 檢察風(fēng)云. 2018(20)
[7]腦機(jī)接口的研究現(xiàn)狀及未來(lái)應(yīng)用的展望[J]. Abderrahmane Kheddar. 機(jī)器人產(chǎn)業(yè). 2018(05)
[8]腦電采集用電極制造技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王桂英,王艷娟. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2018(25)
[9]腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用的倫理問(wèn)題分析[J]. 寧曉路,曹永福,張穎,郭興. 醫(yī)學(xué)與哲學(xué)(A). 2018(09)
[10]Nanometer ultrastructural brain damage following low intensity primary blast wave exposure[J]. Hailong Song,Landry M.Konan,Jiankun Cui,Catherine E.Johnson,Graham K.Hubler,Ralph G.DePalma,Zezong Gu. Neural Regeneration Research. 2018(09)
博士論文
[1]下肢外骨骼機(jī)器人多模融合控制策略研究[D]. 劉篤信.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院) 2018
[2]腦電非線性分析在高水平射擊射箭運(yùn)動(dòng)員中樞機(jī)能研究的應(yīng)用[D]. 王霆.山西大學(xué) 2015
[3]微針陣列干電極的設(shè)計(jì)、制作及應(yīng)用[D]. 王宇.蘭州大學(xué) 2012
碩士論文
[1]基于腦機(jī)接口技術(shù)的偏癱輔助康復(fù)系統(tǒng)的研制[D]. 王婭.天津大學(xué) 2005
本文編號(hào):2970672
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