基于多生理信息串行融合的在線hBCI技術(shù).pdf

1、腦-機(jī)接口是一個(gè)在大腦和外界(外圍設(shè)備和外部環(huán)境)之間傳遞信息,且不依賴于外圍神經(jīng)和肌肉組成的大腦正常輸出通路的通訊系統(tǒng)。混合式腦-機(jī)接口(hybrid brain computer interface,hBCI)將基于不同交互范式的腦-機(jī)接口系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合,或?qū)⒛X-機(jī)接口系統(tǒng)與其他人機(jī)交互系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合,可在一定程度上解決傳統(tǒng)單一范式腦-機(jī)接口系統(tǒng)信息傳輸率較低以及可能存在BCI文盲等問(wèn)題,是近年來(lái)受到廣泛關(guān)注和認(rèn)可的新型BCI設(shè)計(jì)思想。

2、
　　本文設(shè)計(jì)的hBCI含3種腦-機(jī)/人機(jī)交互范式,包括基于P300的腦-機(jī)接口范式、基于SSVEP的腦-機(jī)接口范式、以及具有自主節(jié)律特點(diǎn)的基于咬合誘發(fā)頭皮肌電信號(hào)(occlusion evoked scalp-myoelectricity,OES-ME)的人機(jī)接口范式。研究中,首先構(gòu)建完成了上述三個(gè)獨(dú)立范式子系統(tǒng),三個(gè)子系統(tǒng)在線測(cè)試結(jié)果表明:P300腦-機(jī)接口的在線信息傳輸率最高可達(dá)24.62 bits/min;SSVEP腦-機(jī)

3、接口的信息傳輸率最高為34.29 bits/min;自主節(jié)律的咬合動(dòng)作識(shí)別時(shí)間為1 s,平均準(zhǔn)確率為92.9％。在單一范式腦-機(jī)/人機(jī)接口的基礎(chǔ)上,文中成功設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套串行多信息融合的在線hBCI異步系統(tǒng),包括4個(gè)主要模塊:視覺(jué)刺激模塊、信號(hào)采集模塊、用戶界面與數(shù)據(jù)處理模塊,指令控制模塊。視覺(jué)刺激模塊顯示誘發(fā)范式,包括Oddball行列范式和SSVEP閃燈范式;信號(hào)采集模塊能實(shí)時(shí)地采集來(lái)自用戶的腦電數(shù)據(jù)和視覺(jué)刺激界面?zhèn)魉偷氖录a;用

4、戶界面和數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)置相關(guān)參數(shù),讀取腦電信號(hào)和事件代碼,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,并將結(jié)果發(fā)送到指令控制模塊;指令控制模塊接收結(jié)果,并將結(jié)果轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制指令(移動(dòng)光標(biāo)、鍵盤模擬輸入和鼠標(biāo)單擊操作)或語(yǔ)音提示反饋給用戶。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)拼寫(xiě)字符、移動(dòng)光標(biāo)和單擊鼠標(biāo)等多種功能以及各功能之間的轉(zhuǎn)換,從而輔助使用者完成瀏覽網(wǎng)頁(yè)的日常操作。最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了在線測(cè)試,5名受試者均可完成所有規(guī)定的網(wǎng)頁(yè)搜索任務(wù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)際子操作命令輸出與理論子操作