本文關(guān)鍵詞：腦—機(jī)交互技術(shù)及腦控經(jīng)穴磁刺激系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：腦-機(jī)交互(BCI)技術(shù)是不依賴于常規(guī)腦外周神經(jīng)及肌肉系統(tǒng),在人腦和外部設(shè)備之間建立的一種通訊系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)等設(shè)備對(duì)特定任務(wù)下采集的腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,將大腦信息轉(zhuǎn)換為控制命令,實(shí)現(xiàn)人與外界的交流以及對(duì)外部環(huán)境的控制。BCI系統(tǒng)提供了一種全新的通訊方式,它可以幫助肢體殘疾的人,恢復(fù)與外界的交流能力及實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制,如康復(fù)輪椅、家用電器、電腦游戲等。目前研究和應(yīng)用較多的BCI系統(tǒng)是基于運(yùn)動(dòng)想象的BCI系統(tǒng),它可以根據(jù)想象動(dòng)作進(jìn)行外部設(shè)備控制。目前,異步運(yùn)動(dòng)想象BCI系統(tǒng),由于它的靈活性和實(shí)用性,在腦-機(jī)交互技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本文主要對(duì)運(yùn)動(dòng)想象BCI系統(tǒng)的腦電信號(hào)采集、特征提取與識(shí)別,以及外部控制進(jìn)行了深入研究,并以實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的經(jīng)穴磁刺激系統(tǒng)為載體,設(shè)計(jì)了基于腦-機(jī)交互的腦控經(jīng)穴磁刺激系統(tǒng)及刺激參數(shù)調(diào)節(jié)方法。具體完成工作如下：(1)運(yùn)動(dòng)想象誘發(fā)腦電信號(hào)處理。提出了一種小波統(tǒng)計(jì)分析的方法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)想象誘發(fā)腦電特征提取,并使用支持向量機(jī)方法進(jìn)行腦電特征分類。該方法在識(shí)別準(zhǔn)確率及實(shí)時(shí)性上均能滿足在線BCI系統(tǒng)的要求,左右手運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)分類準(zhǔn)確率達(dá)到了90.7%；(2)異步BCI系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)想象腦電特征識(shí)別。設(shè)計(jì)了一種閾值判別結(jié)合支持向量機(jī)的二級(jí)分類器,實(shí)現(xiàn)了異步BCI運(yùn)動(dòng)想象腦電特征識(shí)別。該方法不僅減少了異步BCI系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間開銷,還提高了系統(tǒng)識(shí)別準(zhǔn)確性。此外,基于該方法設(shè)計(jì)了一套在線異步運(yùn)動(dòng)想象BCI系統(tǒng),利用模擬信號(hào)燈在線實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)的分類識(shí)別,為腦-機(jī)交互技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了有效途徑；(3)磁刺激線圈優(yōu)化及腦控經(jīng)穴磁刺激方法研究。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的經(jīng)穴磁刺激系統(tǒng),優(yōu)化設(shè)計(jì)了一種喇叭狀磁刺激線圈,此線圈無(wú)論在聚焦性及刺激深度上均達(dá)到了經(jīng)穴磁刺激的要求；設(shè)計(jì)了基于大腦α波能量、動(dòng)態(tài)腦電地形圖反饋調(diào)節(jié)以及腦-機(jī)交互的經(jīng)穴磁刺激系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)研究了刺激參數(shù)反饋調(diào)節(jié)方法,獲得了最佳磁刺激參數(shù),該方法可應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)功能康復(fù),提高康復(fù)治療效果。本文研究的運(yùn)動(dòng)想象腦電特征提取方法、異步BCI系統(tǒng)特征識(shí)別方法及腦控經(jīng)穴磁刺激調(diào)節(jié)方法,為運(yùn)動(dòng)想象BCI系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：腦-機(jī)交互技術(shù) 運(yùn)動(dòng)想象 特征識(shí)別 經(jīng)穴磁刺激系統(tǒng) 反饋調(diào)節(jié)
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R318.04;TN911.7
【目錄】：

• 中文摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 腦-機(jī)交互技術(shù)概述13-17
• 1.1.1 腦-機(jī)交互技術(shù)13-15
• 1.1.2 腦-機(jī)交互技術(shù)研究目的與意義15-16
• 1.1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2 異步BCI系統(tǒng)概述17-18
• 1.2.1 異步BCI17
• 1.2.2 異步BCI研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 經(jīng)穴磁刺激技術(shù)概述18-19
• 1.3.1 經(jīng)穴磁刺激理論18
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)19-21
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容19
• 1.4.2 論文結(jié)構(gòu)19-21
• 第二章 運(yùn)動(dòng)想象誘發(fā)腦電信號(hào)處理21-37
• 2.1 腦電采集與預(yù)處理21-23
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)范式設(shè)計(jì)21-22
• 2.1.2 腦電信號(hào)采集22
• 2.1.3 腦電信號(hào)預(yù)處理22-23
• 2.2 小波統(tǒng)計(jì)分析理論23-26
• 2.2.1 小波變換理論23-25
• 2.2.2 統(tǒng)計(jì)分析理論25-26
• 2.3 運(yùn)動(dòng)想象誘發(fā)腦電特征提取26-31
• 2.3.1 ERD/ERS特征26-27
• 2.3.2 小波基及小波尺度選擇27-28
• 2.3.3 小波統(tǒng)計(jì)分析提取運(yùn)動(dòng)想象誘發(fā)腦電特征28
• 2.3.4 仿真結(jié)果與分析28-31
• 2.4 運(yùn)動(dòng)想象誘發(fā)腦電特征分類31-36
• 2.4.1 支持向量機(jī)理論31-33
• 2.4.2 支持向量機(jī)特征分類33-34
• 2.4.3 仿真結(jié)果與分析34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 異步運(yùn)動(dòng)想象BCI系統(tǒng)研究37-54
• 3.1 腦電采集37-43
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)范式設(shè)計(jì)37-38
• 3.1.2 E-Prime軟件平臺(tái)38-40
• 3.1.3 腦電信號(hào)采集40-43
• 3.2 異步BCI運(yùn)動(dòng)想象誘發(fā)腦電特征識(shí)別43-48
• 3.2.1 腦電信號(hào)處理流程43-44
• 3.2.2 異步BCI運(yùn)動(dòng)想象誘發(fā)腦電特征提取44-46
• 3.2.3 運(yùn)動(dòng)想象誘發(fā)腦電特征分類46-48
• 3.3 在線異步BCI系統(tǒng)設(shè)計(jì)48-52
• 3.3.1 BCI2000軟件平臺(tái)48-49
• 3.3.2 在線異步BCI系統(tǒng)設(shè)計(jì)49-52
• 3.3.3 在線異步BCI系統(tǒng)模擬實(shí)現(xiàn)與結(jié)果分析52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第四章 腦控經(jīng)穴磁刺激系統(tǒng)設(shè)計(jì)54-67
• 4.1 經(jīng)穴磁刺激系統(tǒng)54-57
• 4.1.1 磁刺激發(fā)生模塊設(shè)計(jì)54-55
• 4.1.2 磁刺激線圈設(shè)計(jì)55-57
• 4.2 動(dòng)態(tài)腦電地形圖調(diào)節(jié)的經(jīng)穴磁刺激系統(tǒng)57-60
• 4.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成57-58
• 4.2.2 動(dòng)態(tài)腦電地形圖58-59
• 4.2.3 動(dòng)態(tài)腦電地形圖反饋調(diào)節(jié)59-60
• 4.3 大腦α波能量反饋調(diào)節(jié)的經(jīng)穴磁刺激系統(tǒng)60-65
• 4.3.1 系統(tǒng)構(gòu)成60-61
• 4.3.2 腦電信號(hào)處理61-62
• 4.3.3 大腦α波能量反饋調(diào)節(jié)62-64
• 4.3.4 仿真結(jié)果與分析64-65
• 4.4 基于腦-機(jī)交互的腦控經(jīng)穴磁刺激系統(tǒng)設(shè)計(jì)65-66
• 4.4.1 系統(tǒng)組成65-66
• 4.4.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 總結(jié)與展望67-69
• 5.1 總結(jié)67-68
• 5.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果73-74
• 致謝74-75
• 個(gè)人簡(jiǎn)況及聯(lián)系方式75-76
• 承諾書76-77

【參考文獻(xiàn)】

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3 李志偉,徐汀榮;數(shù)字化動(dòng)態(tài)腦電地形圖系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2005年12期

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本文編號(hào)：768796