基于视觉诱发电位的实时脑机接口系统研究与实现

发布时间：2020-04-29 01:34

【摘要】： 脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)是基于脑电信号实现人脑与计算机或其他电子设备通讯和控制的系统,它不依赖于脑的正常输出通路(外周神经系统及肌肉组织),是一种全新的通讯和控制方式。基于BCI的设备一个重要用途是为思维正常但有运动障碍的人提供与外部环境进行交流和控制的途径。脑机接口研究在康复医学工程等领域具有重要意义。 脑机接口的研究方法较多,可用于脑机接口的脑电信号包括视觉诱发电位、事件相关同步或去同步、皮质慢电位、自发脑电信号等。视觉诱发电位是指神经系统接受视觉刺激(如图像或闪光刺激)所产生的特定电活动,信号稳定性相对较好,诱发电位与刺激有比较固定的时间间隔,比较容易检测。本文研究的BCI系统是基于视觉诱发电位的脑机接口系统。 本文研究和实现了基于视觉诱发电位的实时脑机接口系统,研究内容包括:视觉刺激器的设计与实现、刺激器与采集程序的实时数据传输、脑电信号的提取与识别、整个实时系统的集成和基于本系统的脑机接口实验等。 实现了刺激器:选择易于产生诱发电位的颜色、频率、时长等重要参数,加入实时处理需要的信号处理、结果反馈以及系统同步控制等模块。并且进行了大量实验。 刺激程序与采集程序的实时数据传输是本系统的关键之一,也是难点之一。本文提出一种用动态链接库(DLL)来实现基于文件映射的共享内存技术,很好的解决了两者之间的数据传输,实验表明该方法达到了预期要求。 本文分别研究和实现了瞬态和稳态两种模式下脑电信号的提取和识别,方法分别是累加平均与相关系数法和FFT。 为实现系统的集成,解决不同环境程序(VC,dll,LabVIEW)之间的通信和同步控制问题,本文运用实时数据传输技术以及LabVIEW全局变量技术,较好地解决了该问题。
【图文】：

通过该技术可加速图像的显示。.3 实时处理下的刺激器设计本文所设计和实现的刺激器是在 Visual C++6.0 开发环境下完成。在刺激器计中充分利用 C++语言、MFC 技术、多线程技术、DirectX 技术等的优秀性能高刺激器乃至整个系统的运行效率。.3.1 刺激图形与刺激模式选择与设计项目的前期工作中对刺激器的刺激图形和相应的图形变换方式等做了大量，得出的结论是：通过模块（方块或者其他形状）的颜色变换形成的闪烁对的刺激最有效，，能够有效刺激产生诱发脑电信号。① 刺激图形的选择本文研究了两种图形模块：箭头和方块。图 2.1 是刺激目标为箭头的刺激器 2.2 的刺激目标是方块。随着系统研究的深入，发现箭头刺激效果不如方块效，所以最后系统采用的是方块的方式。

图 2.2 刺激模块为方块的刺激器Figure 2.2 The square stimulator② 图形颜色选择刺激图形颜色变换要能够有效刺激眼睛，产生脑电信号，就需要图形变颜色差要较大。系统前期选择的颜色是：红(RGB，255:0:0)→黄(RGB，255:255:0)。经过发现刺激产生的诱发电位不够明显。后来采用白（RGB, 255:255:255）GB，0:0:0），两种颜色色差达到最大，经过实验证明这两种颜色对眼睛的系统要求。其缺点是：测试者在测试时间长了之后眼睛有干涉感，易流③ 刺激器参数设置为了不同的刺激需求，刺激器具有一些相关参数。具体参数如图 2.3。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP334.7

【参考文献】

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本文编号：2644086