本文關(guān)鍵詞：基于運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備電位的異步腦機(jī)接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 異步腦-機(jī)接口 運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備電位 小波包分解 CSP 支持向量機(jī)

【摘要】：異步腦-機(jī)接口(Brain-Computer Interface, BCI)技術(shù)為用戶提供了一條不經(jīng)過周圍神經(jīng)系統(tǒng)的替代運(yùn)動(dòng)輸出通路,可以完全自主的按自己的意愿通過思維來完成對(duì)外界的控制,在醫(yī)療康復(fù)、運(yùn)動(dòng)輔助等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景�；谀X電信號(hào)的異步BCI系統(tǒng)的研究在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有一定的探索,由于受到實(shí)時(shí)性低、可識(shí)別任務(wù)量少等因素的影響,使其無法走出實(shí)驗(yàn)室。本文旨在通過分析運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備電位,提取其特征,預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)意圖,提前發(fā)出控制指令,提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,設(shè)計(jì)基于運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備電位的異步BCI系統(tǒng),提供了異步BCI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)形式的新思路。設(shè)計(jì)的異步BCI系統(tǒng),以經(jīng)BCI系統(tǒng)采集并處理的腦電信號(hào)控制為主,以路威機(jī)器人的自主運(yùn)動(dòng)為輔的方式來控制其到達(dá)目的地,主要完成的工作如下：(1)設(shè)計(jì)基于運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備電位的異步BCI系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)范式。為了避免任何刺激對(duì)腦電信號(hào)的影響,設(shè)計(jì)完全自主運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)范式,設(shè)置合適的單次實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)度,一方面避免長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)對(duì)被試造成的情緒上的問題,造成信號(hào)下降；另一方面避免數(shù)據(jù)量過大而增加數(shù)據(jù)處理的困難。(2)針對(duì)異步BCI系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性問題提出了本文的方法,即通過離線分析運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備過程中腦電信號(hào)的特征,采用繪制腦地形圖的方法,定位激活腦區(qū)并選取關(guān)鍵通道,分析信號(hào)時(shí)-頻域的特征,確定敏感頻率點(diǎn)和頻率段,通過小波包分解提取特征,采用支持向量機(jī)進(jìn)行分類識(shí)別,預(yù)測(cè)是否有運(yùn)動(dòng)意圖的平均正確率為77.22%,預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)的起始時(shí)刻在運(yùn)動(dòng)開始前的750±30ms,采用CSP算法提取相關(guān)特征,采用支持向量機(jī)進(jìn)行分類識(shí)別,尋找最優(yōu)的預(yù)測(cè)時(shí)間窗口長(zhǎng)度,預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)意圖的平均正確率83.15%～92.71%。(3)設(shè)計(jì)控制路威機(jī)器人的在線測(cè)試實(shí)驗(yàn),將腦電信號(hào)解碼為控制指令,通過局域網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)器人的左右運(yùn)動(dòng)方向,最終實(shí)現(xiàn)通過腦電信號(hào)控制路威機(jī)器人避開路徑上的障礙物,實(shí)現(xiàn)了對(duì)路威機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制。在線測(cè)試中,預(yù)測(cè)時(shí)間平均為874ms,預(yù)測(cè)意圖的平均正確率為79.18%。
【關(guān)鍵詞】：異步腦-機(jī)接口 運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備電位 小波包分解 CSP 支持向量機(jī)
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R318;TN911.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 緒論11-16
• 1.1 腦-機(jī)接口的背景意義11-12
• 1.2 腦-機(jī)接口的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 存在的問題及研究趨勢(shì)14-15
• 1.4 本文主要工作15-16
• 2 基于EEG的異步BCI系統(tǒng)16-24
• 2.1 典型的異步BCI系統(tǒng)及其發(fā)展現(xiàn)狀16-21
• 2.1.1 基于P300的異步BCI系統(tǒng)16-17
• 2.1.2 基于SSVEP的異步BCI系統(tǒng)17-18
• 2.1.3 基于運(yùn)動(dòng)想象的異步BCI系統(tǒng)18-19
• 2.1.4 基于多模態(tài)的異步BCI系統(tǒng)19-21
• 2.2 基于運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備電位的異步BCI系統(tǒng)21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 3 基于運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備電位的異步BCI系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)24-49
• 3.1 實(shí)驗(yàn)范式設(shè)計(jì)24-26
• 3.2 預(yù)處理26-27
• 3.3 特征分析及提取27-37
• 3.3.1 確定有效時(shí)間段28-30
• 3.3.2 定位激活腦區(qū)及關(guān)鍵通道選擇30-32
• 3.3.3 確定敏感頻率點(diǎn)及頻率段32-37
• 3.4 分類識(shí)別37-46
• 3.4.1 預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)38-42
• 3.4.2 預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)意圖42-46
• 3.5 外部裝置46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 4 基于運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備電位的異步BCI系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)49-58
• 4.1 系統(tǒng)構(gòu)建49-50
• 4.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)50-51
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)被試者50
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集50-51
• 4.3 實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)51-53
• 4.4 在線控制測(cè)試53-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 5 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 總結(jié)58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64-65
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的項(xiàng)目65

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2 胡航航;基于運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備電位的異步腦機(jī)接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D];鄭州大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：546492