發(fā)布時(shí)間：2017-08-20 09:25

  本文關(guān)鍵詞：基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)研究

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【摘要】：腦機(jī)接口是一種不依賴(lài)于正常神經(jīng)肌肉途徑的信息傳輸通道,目的是給那些患有運(yùn)動(dòng)性功能障礙的病人提供一種新的與外界交流的途徑。本文針對(duì)基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位(steady-state evoked potential,SSVEP)的腦機(jī)接口系統(tǒng),在深入研究了SSVEP相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并研發(fā)了一個(gè)基于SSVEP的在線腦機(jī)接口系統(tǒng)。具體的工作如下:(1)在SSVEP信號(hào)特征識(shí)別上,針對(duì)目前主流的兩種特征識(shí)別方法,功率譜密度分析(PSDA)方法以及典型相關(guān)分析(CCA)方法分別進(jìn)行了改進(jìn)。本文提出了一種基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(empirical mode decomposition,EMD)的功率譜高斯方法,稱(chēng)為M-PSDA(a modified power spectral density analysis),該方法利用EMD將腦電原始信號(hào)分解為若干的IMF(固有模態(tài)函數(shù)),剔除掉低頻的干擾部分,重構(gòu)后的信號(hào)再結(jié)合高斯模型進(jìn)行功率譜分析,實(shí)驗(yàn)證明該方法有效提高了頻率識(shí)別的準(zhǔn)確率。在3s的時(shí)間窗下,識(shí)別正確率相較于傳統(tǒng)PSDA方法提高了12%,達(dá)到了85%。并且由于只需要一個(gè)記錄電極的數(shù)據(jù),特別適合于可穿戴腦電設(shè)備或者記錄電極較少的情況。(2)視覺(jué)誘發(fā)器是整個(gè)BCI系統(tǒng)個(gè)關(guān)鍵,在視覺(jué)誘發(fā)器方面,本文對(duì)刺激參數(shù)進(jìn)行了細(xì)致的比較與選擇,利用DirectX應(yīng)用程序接口,Windows高精度計(jì)數(shù)器以及幀定時(shí)的原理,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高精度的視覺(jué)刺激器,并將其運(yùn)用于基于SSVEP的在線腦機(jī)接口系統(tǒng)中,達(dá)到了精確的頻率刺激的要求。(3)本文在visual studio 2013平臺(tái),采用C#語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了集腦電信號(hào)采集,信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換,特征識(shí)別于一體的實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng),構(gòu)建了基于SSVEP的在線腦機(jī)接口系統(tǒng),該系統(tǒng)使用可穿戴的腦電設(shè)備Emotiv,提高了在線BCI系統(tǒng)的便利性。系統(tǒng)的演示程序是一個(gè)簡(jiǎn)單的足球游戲,具有上下左右四個(gè)控制命令,3s的時(shí)間窗下平均識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到73.7%,信息傳輸率為25.03bit/min.本文還詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)完整的組成結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)思路,并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了它的穩(wěn)定性和實(shí)用性。為后面實(shí)現(xiàn)更加實(shí)用化、功能更加豐富的腦機(jī)接口系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：腦機(jī)接口 穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位 典型相關(guān)分析 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解 高斯模型
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：R318;TN911.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 腦機(jī)接口的基本理論和研究意義11-17
• 1.2.1 腦機(jī)接口的定義11-12
• 1.2.2 腦機(jī)接口的基本結(jié)構(gòu)12-14
• 1.2.3 腦機(jī)接口的類(lèi)型14-16
• 1.2.4 腦機(jī)接口的研究意義16-17
• 1.3 本論文的內(nèi)容安排17-19
• 1.3.1 工作的難點(diǎn)17
• 1.3.2 工作的重點(diǎn)17-18
• 1.3.3 主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 基于SSVEP的腦機(jī)接口19-25
• 2.1 穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位概述19-22
• 2.1.1 腦電信號(hào)概述19-20
• 2.1.2 SSVEP的定義及特性20-21
• 2.1.3 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀21-22
• 2.2 基于SSVEP的BCI的優(yōu)勢(shì)22-23
• 2.3 基于SSVEP的BCI的挑戰(zhàn)23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 SSVEP信號(hào)的特征識(shí)別25-45
• 3.1 引言25
• 3.2 基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的功率譜高斯方法25-33
• 3.2.1 信號(hào)預(yù)處理25-27
• 3.2.2 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)27-30
• 3.2.3 功率譜密度方法(PSDA)30-31
• 3.2.4 高斯模型31-32
• 3.2.5 比較與分析32-33
• 3.3 基于典型相關(guān)性分析的方法33-39
• 3.3.1 典型相關(guān)分析(CCA)33-35
• 3.3.2 MsetCCA35-37
• 3.3.3 空閑狀態(tài)檢測(cè)37
• 3.3.4 比較與分析37-39
• 3.4 數(shù)據(jù)的離線分析39-44
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集39
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇39-42
• 3.4.3 方法綜合比較42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 基于SSVEP的在線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)45-62
• 4.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)45-46
• 4.2 視覺(jué)刺激器的設(shè)計(jì)46-49
• 4.2.1 視覺(jué)刺激器的選擇46-47
• 4.2.2 刺激參數(shù)47-49
• 4.3 視覺(jué)刺激器的實(shí)現(xiàn)49-57
• 4.3.1 DirectDraw概述49-52
• 4.3.2 高精度定時(shí)器52-53
• 4.3.3 幀時(shí)序53-54
• 4.3.4 全屏模式下的SSVEP刺激器54-55
• 4.3.5 窗口模式下的SSVEP刺激器55-57
• 4.4 在線處理程序的實(shí)現(xiàn)57-61
• 4.4.1 在線處理流程57-58
• 4.4.2 多線程處理58-59
• 4.4.3 系統(tǒng)運(yùn)行效果59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 在線系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析62-65
• 5.1 在線系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)62-63
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備62
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)方法62-63
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析63-64
• 5.2.1 準(zhǔn)確率63
• 5.2.2 信息傳輸率63-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 第6章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 全文總結(jié)65
• 6.2 展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 附錄71-72
• 詳細(xì)摘要72-74

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1 奇云;李大可;;腦機(jī)接口——2012年生命科學(xué)研究的六大突破之一[J];生命世界;2013年05期

2 劉德建;李奇;;腦機(jī)接口原理及系統(tǒng)組成[J];科技風(fēng);2013年16期

3 胡劍鋒;尹晶海;穆振東;;基于腦電的腦機(jī)接口刺激系統(tǒng)的研制[J];信陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年03期

4 槐瑞托;楊俊卿;李東;;腦機(jī)接口中腦電信號(hào)提取方法和技術(shù)的研究進(jìn)展[J];生命科學(xué);2010年04期

5 方陵生;;腦機(jī)相連,夢(mèng)想成真[J];自然與科技;2012年01期

6 ;腦機(jī)接口讓猴子控制虛擬手臂助癱瘓病人恢復(fù)運(yùn)動(dòng)[J];黑龍江科技信息;2013年31期

7 ;通過(guò)腦電波進(jìn)行3D打印[J];科學(xué)24小時(shí);2013年10期

8 王洪濤;鄒鶴良;;基于事件關(guān)聯(lián)電位腦機(jī)接口的電視遙控異步系統(tǒng)[J];控制理論與應(yīng)用;2012年11期

9 李文石;錢(qián)重陽(yáng);李雷;魏鋒;;讓耳朵說(shuō)話:基于單通道耳穴近紅外譜的腦機(jī)接口(英文)[J];南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年05期

10 黃志華;;腦機(jī)接口的MapReduce計(jì)算模型[J];福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年06期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 錢(qián)久超;夏斌;楊文璐;;基于P300誘發(fā)電位的腦機(jī)接口技術(shù)研究綜述[A];全國(guó)第21屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議（CACIS·2010）暨全國(guó)第2屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

2 ;腦機(jī)接口數(shù)據(jù)競(jìng)賽[A];首屆全國(guó)功能神經(jīng)影像學(xué)和神經(jīng)信息學(xué)研討會(huì)論文匯編[C];2003年

3 岳鵬;苗丹民;邱玉輝;;一種眼動(dòng)型腦機(jī)接口的設(shè)計(jì)原理[A];計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展——全國(guó)第17屆計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2006年

4 何慶華;吳寶明;王禾;卓豫;;腦機(jī)接口視覺(jué)剌激方法實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展——2007中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2007年

5 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

6 郭苗苗;徐桂芝;王磊;王江;;基于小波變換的聽(tīng)覺(jué)腦機(jī)接口特征信號(hào)分析[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)第三十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

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8 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

9 高小榕;;腦機(jī)接口中的信息傳輸技術(shù)[A];Proceedings of the 8th Biennial Conference of the Chinese Society for Neuroscience[C];2009年

10 張少白;陳悅;;腦皮層信號(hào)ECoG在腦機(jī)接口中的應(yīng)用研究[A];第25屆中國(guó)控制與決策會(huì)議論文集[C];2013年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 本報(bào)記者 羅朝淑;腦機(jī)接口：?jiǎn)酒鹕窠?jīng)康復(fù)的新希望[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

2 常麗君;腦機(jī)接口讓猴子成功控制虛擬手臂[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

3 葉平安;腦機(jī)接口：人與電腦的橋梁[N];電腦報(bào);2014年

4 本報(bào)記者 馬文方;腦機(jī)接口：互聯(lián)網(wǎng)遙遠(yuǎn)的疆界[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2010年

5 實(shí)習(xí)生 陳明立;腦機(jī)接口,開(kāi)啟“心靈感應(yīng)”時(shí)代[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

6 本報(bào)記者 孫燕燕;洪波：腦機(jī)接口傳遞思維[N];北京科技報(bào);2010年

7 記者 李鵬;“腦機(jī)接口”實(shí)驗(yàn)：意識(shí)控制成真[N];北京科技報(bào);2012年

8 松鼠會(huì);腦機(jī)接口 不只是科幻[N];科學(xué)導(dǎo)報(bào);2012年

9 安之;未來(lái)至上在創(chuàng)“芯”[N];經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2014年

10 記者 陳寧 通訊員 周煒 楊洋;“鼠哥”眼光出眾的奧秘[N];浙江日?qǐng)?bào);2013年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙慧霞;蜜蜂（Apis mellifera L.）腦機(jī)接口的飛行控制神經(jīng)機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2014年

2 王洪濤;混合腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)及其應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 汪芳;基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的植入式腦機(jī)接口神經(jīng)信息解碼：算法設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2015年

4 張瑞;面向重度殘疾人的腦機(jī)接口功能輔助研究[D];華南理工大學(xué);2016年

5 姚林;刺激輔助的腦電信號(hào)特征增強(qiáng)方法與混合式腦機(jī)接口[D];上海交通大學(xué);2015年

6 劉伯強(qiáng);腦機(jī)接口分類(lèi)算法及實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2005年

7 余天佑;多模態(tài)與多自由度腦機(jī)接口研究[D];華南理工大學(xué);2013年

8 吳正華;穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位在腦機(jī)接口及認(rèn)知過(guò)程中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2008年

9 程明;基于腦電信號(hào)的腦—計(jì)算機(jī)接口的研究[D];清華大學(xué);2004年

10 龍錦益;腦信號(hào)分析的算法研究與多模態(tài)腦機(jī)接口[D];華南理工大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳俊;EEG-fMRI混合腦機(jī)接口去噪及信號(hào)源定位技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 孫鍇;靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物腦機(jī)交互計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2016年

3 李椋;基于實(shí)時(shí)功能磁共振成像的腦機(jī)接口技術(shù)研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2014年

4 徐國(guó)強(qiáng);基于非平衡處理的P300腦機(jī)接口研究[D];南京大學(xué);2014年

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6 佘熙瑋;非線性UKF算法的實(shí)現(xiàn)及其在運(yùn)動(dòng)軌跡解碼中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2016年

7 王舒歡;基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

8 馬健楠;腦神經(jīng)信號(hào)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)平臺(tái)軟件研發(fā)[D];浙江大學(xué);2016年

9 陸盛林;基于腦機(jī)接口的虛擬現(xiàn)實(shí)三維目標(biāo)的控制研究及應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2016年

10 劉博元;基于消費(fèi)級(jí)腦機(jī)接口和腦電神經(jīng)反饋的交互式電子音樂(lè)作品《思考之聲》[D];上海師范大學(xué);2016年

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