基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、腦機(jī)接口（Brain Computer Interface, BCI）是在人腦和電子設(shè)備之間建立不依賴于常規(guī)大腦信息輸出路徑（外周神經(jīng)及肌肉組織）的對外信息交流和控制技術(shù)，其主要目的是為喪失肌肉活動能力的殘障人士提供一種全新的與外界環(huán)境交流的途徑。
　　盡管BCI技術(shù)在過去17年間取得了飛速發(fā)展，但受限于腦電信號的信噪比低、抗噪聲能力差、復(fù)雜度高，開發(fā)實(shí)用化的BCI系統(tǒng)仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。本論文針對實(shí)用型 BCI系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)展

2、開研究，設(shè)計研發(fā)了一套四選項(xiàng)基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位（Steady State Visual Evoked Potentials, SSVEP）的BCI系統(tǒng)。該系統(tǒng)由8導(dǎo)聯(lián)便攜式腦電信號采集儀和SSVEP控制器構(gòu)成，具有便攜式、易于使用、成本較低、實(shí)用化程度高等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)的平均正確率達(dá)到96.5％，達(dá)到現(xiàn)已發(fā)表論文的最優(yōu)水平。本論文所設(shè)計BCI系統(tǒng)可直接用于殘疾人輔助，為其提供一種全新的與外部環(huán)境交流控制的途徑，提高他們的生活質(zhì)量

3、。
　　與現(xiàn)有基于SSVEP的BCI系統(tǒng)相比，本論文所設(shè)計的BCI系統(tǒng)具有如下創(chuàng)新點(diǎn)：
　　1)本論文自行設(shè)計整套BCI系統(tǒng)的所有硬件電路，而非以拼接購買設(shè)備的方式完成系統(tǒng)。由此，可對所設(shè)計系統(tǒng)的功能劃分、操作方式、設(shè)備尺寸、設(shè)備成本進(jìn)行充分的定制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的便攜性、易用性、低成本和實(shí)用化。
　　2)本論文在自主設(shè)計的腦電信號采集儀中設(shè)計并實(shí)現(xiàn) SSVEP識別算法，采集儀完成信號采集和 SSVEP識別，直接輸出識別分類

4、結(jié)果，系統(tǒng)無需單獨(dú)的計算設(shè)備（計算機(jī)或DSP設(shè)備）進(jìn)行信號識別，這是本論文系統(tǒng)與現(xiàn)有BCI系統(tǒng)最大的不同之處。如此設(shè)計消除了現(xiàn)有BCI系統(tǒng)中的硬件冗余，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的便攜性、易用性與實(shí)用性，降低了系統(tǒng)的成本。
　　3)在 SSVEP識別算法中，本論文提出并設(shè)計了基于分段均值的直流基線校準(zhǔn)預(yù)處理算法，以此解決硬件編程中數(shù)據(jù)溢出、資源需求、運(yùn)算效率等問題。同時，本論文將定點(diǎn)小數(shù)與快速傅里葉變換（Fast Fourier Trans

5、formation, FFT）相結(jié)合，首次將基于定點(diǎn)小數(shù)的 FFT算法應(yīng)用到 SSVEP識別中，降低了SSVEP識別算法對硬件資源的需求，由此在資源有限且無浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算能力的單片機(jī)（腦電信號采集儀的微控制器）內(nèi)快速完成SSVEP的識別。
　　4)本論文所設(shè)計系統(tǒng)提供兩種開發(fā)性輸出接口：模擬鍵盤輸出將整個BCI系統(tǒng)模擬成鍵盤，可直接操控現(xiàn)有計算機(jī)軟件；脈沖輸出用于控制其他電子設(shè)備。與現(xiàn)有BCI系統(tǒng)相比，系統(tǒng)不再局限于只能操作自行編寫的