發(fā)布時(shí)間：2017-04-08 05:23

  本文關(guān)鍵詞：基于VEP腦機(jī)接口系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：腦機(jī)接口(brain-computer interface,BCI)是一種不依賴人的肌肉和外周神經(jīng)等正常輸出通道的新的通信系統(tǒng)。運(yùn)用工程技術(shù)手段可以讓人的思維直接轉(zhuǎn)化為外部設(shè)備的控制命令。目前,無(wú)論在識(shí)別速度還是在識(shí)別準(zhǔn)確度方面,基于視覺(jué)誘發(fā)電位(visual evoked potential,VEP)的BCI系統(tǒng)都保持了明顯的優(yōu)勢(shì),因此,也引起了越來(lái)越多的研究者的關(guān)注。本文從BCI的實(shí)際應(yīng)用出發(fā),構(gòu)建了一種基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位(steadystate visual evoked potential,SSVEP)的腦機(jī)接口閱讀系統(tǒng)。系統(tǒng)采用CPLD平臺(tái)設(shè)計(jì)視覺(jué)刺激模塊,運(yùn)用典型相關(guān)分析(CCA)算法在Visual C++平臺(tái)上設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)時(shí)在線程序采集、分析腦電信號(hào),并產(chǎn)生控制信號(hào)用于控制鼠標(biāo)光標(biāo)移動(dòng)和閱讀器翻頁(yè)等操作。通過(guò)8位受試者的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,設(shè)計(jì)的SSVEP BCI閱讀系統(tǒng),產(chǎn)生控制指令的正確率高達(dá)94%,信息傳輸率(ITR)為40.98比特/分鐘。該系統(tǒng)可以有效改善嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)障礙殘疾人無(wú)法與外界交流的生活現(xiàn)狀,提高殘疾人的生活品質(zhì)�；诰幋a調(diào)制的視覺(jué)誘發(fā)電位(code modulated visual evoked potentials,cVEP)腦機(jī)接口系統(tǒng)是當(dāng)今報(bào)道的性能最好的BCI系統(tǒng)之一,但鮮有文獻(xiàn)對(duì)其進(jìn)行徹底研究。c-VEP BCI采用M序列和其移位序列調(diào)制刺激目標(biāo),用模板匹配法進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。本文第五章設(shè)計(jì)了五組實(shí)驗(yàn)來(lái)研究c-VEP BCI的刺激特性,如刺激目標(biāo)大小,顏色,各刺激目標(biāo)之間的間隔,調(diào)制序列的碼長(zhǎng)和調(diào)制序列的移位間隔對(duì)系統(tǒng)識(shí)別率的影響,并通過(guò)改變這些參數(shù)的值來(lái)觀察系統(tǒng)識(shí)別率的變化,找出最優(yōu)刺激特性。7名受試者的結(jié)果表明:當(dāng)系統(tǒng)滿足M序列長(zhǎng)度為63并且移位間隔為4,刺激大小為視覺(jué)角度3.8°,刺激顏色為白色,相鄰刺激目標(biāo)間隔4.8°這些條件時(shí),系統(tǒng)表現(xiàn)為最佳狀態(tài)。本文的這些發(fā)現(xiàn)可為構(gòu)建高性能的c-VEP BCI系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：腦機(jī)接口 穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位 編碼調(diào)制視覺(jué)誘發(fā)電位
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN911.7;R49
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 腦機(jī)接口的定義9-10
• 1.2 基于腦電信號(hào)的BCI10-12
• 1.2.1 運(yùn)動(dòng)想象BCI10
• 1.2.2 事件相關(guān)電位P300 BCI10-11
• 1.2.3 視覺(jué)誘發(fā)電位BCI11-12
• 1.2.4 慢皮層電位BCI12
• 1.3 BCI的研究現(xiàn)狀及意義12-13
• 1.3.1 BCI的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 BCI的研究意義13
• 1.4 BCI研究面臨的幾個(gè)問(wèn)題13-14
• 1.5 本文的主要內(nèi)容14-16
• 第二章 基于視覺(jué)誘發(fā)電位的BCI系統(tǒng)16-26
• 2.1 基于SSVEP的BCI系統(tǒng)16-19
• 2.1.1 SSVEP的基本概念16-17
• 2.1.2 基于SSVEP BCI系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)17
• 2.1.3 SSVEP BCI視覺(jué)刺激器設(shè)計(jì)17-19
• 2.2 基于c-VEP的BCI系統(tǒng)19-23
• 2.2.1 偽隨機(jī)序列20-22
• 2.2.2 c-VEP BCI視覺(jué)刺激器設(shè)計(jì)22-23
• 2.3 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊23-24
• 2.4 VEP BCI系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)24-25
• 2.4.1 SSVEP BCI系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)24
• 2.4.2 c-VEP BCI系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 腦電信號(hào)的處理26-35
• 3.1 SSVEP信號(hào)的處理26-31
• 3.1.1 功率譜密度分析（PDSA）26-28
• 3.1.2 典型相關(guān)分析（CCA）28-31
• 3.2 c-VEP信號(hào)的處理31-33
• 3.3 本章小結(jié)33-35
• 第四章 基于SSVEP的BCI閱讀系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)35-45
• 4.1 基于SSVEP的BCI閱讀系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)35-36
• 4.2 視覺(jué)刺激器的控制功能與布局36-37
• 4.3 控制的實(shí)現(xiàn)機(jī)制37-38
• 4.4 閱讀器程序38-39
• 4.5 實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)重要問(wèn)題39-42
• 4.5.1 導(dǎo)聯(lián)和刺激頻率的選擇39-41
• 4.5.2 工頻干擾濾波41-42
• 4.6 信息傳輸率42
• 4.7 實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果42-44
• 4.7.1 實(shí)驗(yàn)方法42-43
• 4.7.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析43-44
• 4.8 本章小結(jié)44-45
• 第五章 基于c-VEP的BCI刺激特性研究45-57
• 5.1 系統(tǒng)設(shè)置45-46
• 5.2 實(shí)驗(yàn)范例46-49
• 5.2.1 刺激目標(biāo)的大小47
• 5.2.2 刺激目標(biāo)的顏色47-48
• 5.2.3 刺激目標(biāo)間的間隔48
• 5.2.4 調(diào)制序列的碼長(zhǎng)48-49
• 5.2.5 調(diào)制序列的移位間隔49
• 5.3 受試者及數(shù)據(jù)處理49-50
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析50-54
• 5.4.1 刺激目標(biāo)的大小50-51
• 5.4.2 刺激目標(biāo)的顏色51-52
• 5.4.3 刺激目標(biāo)間的間隔52-53
• 5.4.4 調(diào)制序列的碼長(zhǎng)以及移位間隔53-54
• 5.5 最優(yōu)問(wèn)題的討論54-56
• 5.6 本章小結(jié)56-57
• 第六章 總結(jié)與展望57-59
• 6.1 本文工作總結(jié)57-58
• 6.2 未來(lái)工作展望58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果64

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本文編號(hào)：292171