基于左右手运动想象脑—机接口的系统研究
发布时间：2021-02-02 06:05
脑-机接口（Brain-Computer Interface,BCI）是近十几年发展起来的一种新颖的人机接口方式。它是不依赖于脑的正常输出通路（外周神经系统及肌肉组织）的脑-机（计算机或其它装置）通讯系统。脑-机接口是不依赖于外周神经和肌肉的信息传输通道,它为瘫痪病人提供了一种与外界环境通讯的新途径。基于脑电信号的脑-机接口具有成本低、操作方便、对大脑无损伤等优点,是当前脑-机接口研究的主要方向。脑-机接口的研究有明确的临床应用背景,因此研究开发具备实时性以及脑-机交互学习功能的实用在线系统具有十分重要的意义。本文在充分了解国内外相关研究的基础上,以运动想象脑电信号作为研究内容,系统地研究了基于左右手运动想象的脑-机接口系统,并且研究了该系统从离线分析到在线应用的各个层面的问题,取得了一定的成果。本文主要给出了基于LabVIEW环境下的运动想象脑-机接口系统的实现方案。研究的关键部分是视觉刺激器的设计和脑电特征信号的特征提取两部分。利用一台计算机和实现脑电信号实时处理的Active One生理信号测量系统建立了一个基于左右手运动想象的脑-机接口系统。本文中采用头皮电极记录皮层运动想象电...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 脑-机接口的概述
1.1.1 脑-机接口的基本概念及研究意义
1.1.2 脑-机接口系统的组成及关键技术
1.1.3 脑-机接口的分类
1.2 脑-机接口的研究现状
1.2.1 脑电信号的介绍
1.2.2 虚拟仪器-LabVIEW 的特点及其应用
1.2.3 国内外研究现状及存在的问题
1.3 本文研究目的及研究内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 主要研究内容
2 基于运动想象 BCI 的研究基础
2.1 运动想象的定义与研究意义
2.1.1 运动想象的定义
2.1.2 运动想象的研究意义
2.2 大脑的结构与功能区划分
2.3 事件相关同步/去同步电位
2.3.1 事件相关同步/去同步的概念
2.3.2 ERD/ERS 的表征和量化方法
2.4 基于运动想象的脑-机接口系统与ERD/ERS
3 左右手运动想象脑电的特征提取
3.1 引言
3.2 运动想象脑电信号的预处理
3.3 左右手运动想象脑电特征提取方法简介
3.3.1 常见运动想象脑电的特征提取方法
3.3.2 现有特征提取方法的不足
3.4 基于时域的特征提取方法
3.4.1 时域滑动窗二阶矩特征提取方法
3.4.2 时域局部阈值优化方法
3.5 基于频域功率谱的特征提取方法
3.5.1 经典功率谱分析
3.5.2 现代功率谱分析
4 左右手运动想象脑电的模式识别
4.1 引言
4.2 线性判别分类算法
4.2.1 LDA 分类基本原理
4.2.2 Mahalanobis 距离分类算法
4.2.3 基于Fisher 准则的线性分类算法
4.3 基于概率模型的Bayes 分类算法
4.3.1 Bayes 决策理论
4.3.2 基于概率模型的Bayes 决策
5 基于左右手运动想象 BCI 的实验研究
5.1 引言
5.2 实验数据获取方法
5.3 脑电信号采集系统
5.3.1 系统组成及要求
5.3.2 Active One 生理信号采集系统简介
5.4 左右手运动想象系统构建
5.4.1 人机交互界面—视觉刺激器的设计
5.4.2 运动想象脑电信号特征的离线提取
5.4.3 运动想象脑电信号的离线分类判别
5.4.4 特征提取由离线向在线的转化
6 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录 作者在攻读硕士学位期间参加的课题和发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]脑机接口研究概述[J]. 肖首柏,胡剑锋. 科技广场. 2007(09)
[2]脑-机接口的研究现状与挑战[J]. 张莉,何传红,何为. 现代科学仪器. 2007(02)
[3]Windows环境下脑机接口视觉刺激器的设计[J]. 程光辉,石锐,何庆华. 计算机工程与应用. 2006(13)
[4]脑机接口关键技术研究[J]. 杨帮华,颜国正,丁国清,于莲芝. 北京生物医学工程. 2005(04)
[5]脑-机接口技术综述[J]. 杨立才,李佰敏,李光林,贾磊. 电子学报. 2005(07)
[6]LABVIEW在《信号处理》教学中的应用[J]. 魏燕,马伟顺. 长春师范学院学报. 2005(05)
[7]基于小波包分析的意识任务特征提取与分类[J]. 薛建中,和卫星,闫相国,郑崇勋. 生物医学工程学杂志. 2004(03)
[8]脑-机接口技术进展与挑战[J]. 官金安,林家瑞. 中国医疗器械杂志. 2004(03)
[9]基于小波包分解的时变脑电节律提取[J]. 许慰玲,黄静霞,沈民奋. 数据采集与处理. 2004(01)
[10]基于视觉诱发电位的脑机接口实验研究[J]. 何庆华,彭承琳,吴宝明,王禾. 生物医学工程学杂志. 2004(01)
硕士论文
[1]基于DSP的脑电信号采集系统的设计[D]. 江洪.安徽大学 2005
本文编号：3014197
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 脑-机接口的概述
1.1.1 脑-机接口的基本概念及研究意义
1.1.2 脑-机接口系统的组成及关键技术
1.1.3 脑-机接口的分类
1.2 脑-机接口的研究现状
1.2.1 脑电信号的介绍
1.2.2 虚拟仪器-LabVIEW 的特点及其应用
1.2.3 国内外研究现状及存在的问题
1.3 本文研究目的及研究内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 主要研究内容
2 基于运动想象 BCI 的研究基础
2.1 运动想象的定义与研究意义
2.1.1 运动想象的定义
2.1.2 运动想象的研究意义
2.2 大脑的结构与功能区划分
2.3 事件相关同步/去同步电位
2.3.1 事件相关同步/去同步的概念
2.3.2 ERD/ERS 的表征和量化方法
2.4 基于运动想象的脑-机接口系统与ERD/ERS
3 左右手运动想象脑电的特征提取
3.1 引言
3.2 运动想象脑电信号的预处理
3.3 左右手运动想象脑电特征提取方法简介
3.3.1 常见运动想象脑电的特征提取方法
3.3.2 现有特征提取方法的不足
3.4 基于时域的特征提取方法
3.4.1 时域滑动窗二阶矩特征提取方法
3.4.2 时域局部阈值优化方法
3.5 基于频域功率谱的特征提取方法
3.5.1 经典功率谱分析
3.5.2 现代功率谱分析
4 左右手运动想象脑电的模式识别
4.1 引言
4.2 线性判别分类算法
4.2.1 LDA 分类基本原理
4.2.2 Mahalanobis 距离分类算法
4.2.3 基于Fisher 准则的线性分类算法
4.3 基于概率模型的Bayes 分类算法
4.3.1 Bayes 决策理论
4.3.2 基于概率模型的Bayes 决策
5 基于左右手运动想象 BCI 的实验研究
5.1 引言
5.2 实验数据获取方法
5.3 脑电信号采集系统
5.3.1 系统组成及要求
5.3.2 Active One 生理信号采集系统简介
5.4 左右手运动想象系统构建
5.4.1 人机交互界面—视觉刺激器的设计
5.4.2 运动想象脑电信号特征的离线提取
5.4.3 运动想象脑电信号的离线分类判别
5.4.4 特征提取由离线向在线的转化
6 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录 作者在攻读硕士学位期间参加的课题和发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]脑机接口研究概述[J]. 肖首柏,胡剑锋. 科技广场. 2007(09)
[2]脑-机接口的研究现状与挑战[J]. 张莉,何传红,何为. 现代科学仪器. 2007(02)
[3]Windows环境下脑机接口视觉刺激器的设计[J]. 程光辉,石锐,何庆华. 计算机工程与应用. 2006(13)
[4]脑机接口关键技术研究[J]. 杨帮华,颜国正,丁国清,于莲芝. 北京生物医学工程. 2005(04)
[5]脑-机接口技术综述[J]. 杨立才,李佰敏,李光林,贾磊. 电子学报. 2005(07)
[6]LABVIEW在《信号处理》教学中的应用[J]. 魏燕,马伟顺. 长春师范学院学报. 2005(05)
[7]基于小波包分析的意识任务特征提取与分类[J]. 薛建中,和卫星,闫相国,郑崇勋. 生物医学工程学杂志. 2004(03)
[8]脑-机接口技术进展与挑战[J]. 官金安,林家瑞. 中国医疗器械杂志. 2004(03)
[9]基于小波包分解的时变脑电节律提取[J]. 许慰玲,黄静霞,沈民奋. 数据采集与处理. 2004(01)
[10]基于视觉诱发电位的脑机接口实验研究[J]. 何庆华,彭承琳,吴宝明,王禾. 生物医学工程学杂志. 2004(01)
硕士论文
[1]基于DSP的脑电信号采集系统的设计[D]. 江洪.安徽大学 2005
本文编号：3014197
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