基于OpenGL的腦電圖機(jī)顯控軟件設(shè)計(jì).pdf

1、腦電信號(hào)（EEG）是大腦皮層中神經(jīng)元細(xì)胞間交換物質(zhì)、傳遞各感官反應(yīng)和傳送大腦指令時(shí)，電位變化產(chǎn)生的電壓值。當(dāng)人體受到外界刺激或主觀思考時(shí)，腦電信號(hào)會(huì)發(fā)生變化，傳統(tǒng)的腦電設(shè)備，顯示功能較為單一，只能通過波形的變化來表示這些差異。本文設(shè)計(jì)的腦電圖機(jī)顯控軟件，將頭部模型引入顯示端，并在模型中添加虛擬導(dǎo)聯(lián)來模擬腦電測試時(shí)的電極片，在仿真中，通過對腦電信號(hào)的讀取，將腦電信號(hào)的特征變化通過虛擬導(dǎo)聯(lián)的不同狀態(tài)來表征。此外，對大腦模型進(jìn)行功能區(qū)劃分，每

2、個(gè)功能區(qū)都與其包含的虛擬導(dǎo)聯(lián)建立了特定的關(guān)系，當(dāng)功能區(qū)內(nèi)的虛擬導(dǎo)聯(lián)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，該區(qū)域就會(huì)被標(biāo)記為當(dāng)前腦活動(dòng)區(qū)，通過顏色變化在顯示端直觀表示。
　　本文首先通過3DMAX對頭部模型建模，將頭部模型依據(jù)腦功能區(qū)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，分割為5個(gè)區(qū)域，并根據(jù)10-20導(dǎo)聯(lián)法為頭部模型添加電極片模型。利用OpenGL圖形接口完成對模型的讀取，并設(shè)計(jì)模型的旋轉(zhuǎn)、平移、拾取和顏色渲染的功能。在腦電的信號(hào)研究中科學(xué)家歸納一些腦電信號(hào)變化的規(guī)律，其中 P

3、300電位變化就是大腦應(yīng)對刺激的一種規(guī)律反應(yīng)。本文使用盲源分離算法對串口中傳輸?shù)哪X電信號(hào)做P300電位分析，通過對P300電位特點(diǎn)的先驗(yàn)理論，對含有P300電位的多導(dǎo)聯(lián)混合腦電信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻域?yàn)V波，去除多余數(shù)據(jù)，保留P300特征信號(hào)；然后使用FastICA算法對混合信號(hào)盲源分離，得到若干獨(dú)立分量；對獨(dú)立分量中時(shí)域峰值和能量熵分析，得到最接近 P300電位的若干獨(dú)立分量，最終選取這些獨(dú)立分量中投影權(quán)值較大的若干導(dǎo)聯(lián)作為當(dāng)前活動(dòng)電極。然后是對

4、腦電圖機(jī)軟件人機(jī)交互和功能模塊的實(shí)現(xiàn)，包括主界面設(shè)計(jì)模塊、導(dǎo)聯(lián)設(shè)置模塊、串口配置模塊以及波形繪制模塊的人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)和電極片狀態(tài)顯示、活動(dòng)電極標(biāo)識(shí)、功能區(qū)標(biāo)識(shí)以及電極片拾取的功能實(shí)現(xiàn)。最后，通過4種特定刺激來驗(yàn)證算法獲取活動(dòng)電極的正確性以及對人機(jī)交互和功能模塊進(jìn)行測試。本設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)腦電圖機(jī)單一的波形輸出功能，將腦電信號(hào)的變化在頭部模型中直觀顯示，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)量的可視化。本文所設(shè)計(jì)的腦電顯控軟件能夠直觀顯示腦電信號(hào)變化動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)對電極片的