基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的腦機接口系統(tǒng)研究.pdf

1、腦機接口是一種不依賴于正常神經(jīng)肌肉途徑的信息傳輸通道，目的是給那些患有運動性功能障礙的病人提供一種新的與外界交流的途徑。本文針對基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(steady-state evoked potential，SSVEP)的腦機接口系統(tǒng)，在深入研究了SSVEP相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，設(shè)計并研發(fā)了一個基于SSVEP的在線腦機接口系統(tǒng)。具體的工作如下：
　　(1)在SSVEP信號特征識別上，針對目前主流的兩種特征識別方法，功率譜密度分析(P

2、SDA)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?zāi)B(tài)分解(empirical mode decomposition，EMD)的功率譜高斯方法，稱為M-PSDA(a modified power spectral density analysis)，該方法利用EMD將腦電原始信號分解為若干的IMF(固有模態(tài)函數(shù))，剔除掉低頻的干擾部分，重構(gòu)后的信號再結(jié)合高斯模型進(jìn)行功率譜分析，實驗證明該方法有效提高了頻率識

3、別的準(zhǔn)確率。在3s的時間窗下，識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)視覺誘發(fā)器是整個BCI系統(tǒng)個關(guān)鍵，在視覺誘發(fā)器方面，本文對刺激參數(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高精度計數(shù)器以及幀定時的原理，設(shè)計并實現(xiàn)了一個高精度的視覺刺激器，并將其運用于基于SSVEP的在線腦機接口系統(tǒng)中，

4、達(dá)到了精確的頻率刺激的要求。
　　(3)本文在visual studio2013平臺，采用C＃語言編程實現(xiàn)了集腦電信號采集，信號處理與轉(zhuǎn)換，特征識別于一體的實時信號處理系統(tǒng)，構(gòu)建了基于SSVEP的在線腦機接口系統(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)的演示程序是一個簡單的足球游戲，具有上下左右四個控制命令，3s的時間窗下平均識別準(zhǔn)確率達(dá)到73.7%，信息傳輸率為25.03bit/min.本文還