基于伪迹去除的单通道脑机接口技术研究

发布时间：2020-07-25 18:53

【摘要】：脑机接口技术是一种能够在大脑与计算机或其他设备之间传递信息的通讯技术,可通过提取、识别脑电信号来推断出人脑不同的思维认知状态,并将其转换为控制指令,实现对外部设备的控制。该技术在医学、交通、军事、智能家居等领域,应用前景广阔。按照脑电信号的采集方式,脑机接口可分为侵入式和非侵入式。非侵入式脑机接口按照采集脑电信号的电极数目,又可分为多通道和单通道方式。多通道采集方式基于多个采集电极可获得失真小、质量高的脑电信号,但使用时需要涂抹导电凝胶以降低头皮接触电阻,一般适用于对脑电信号质量要求较高的领域。单通道脑电采集方式仅需一个采集电极,虽然采集到的脑电信号信噪比较低,但其无需涂抹导电凝胶,使用方便,适用于便携式设备开发。本文针对便携式设备应用需求,设计了一套基于伪迹去除的非侵入式单通道脑机接口系统。该系统主要包括脑电信号采集、脑电信号预处理、脑电信号传输等单元。系统设计过程中,采用小波变换提取脑电节律信号作为特征信号,实现对外部设备的“意念控制”;同时,通过基于独立分量分析的伪迹去除算法有效地去除了与脑电信号低频部分相重叠的眼电伪迹,提高了系统的稳定性。为了验证系统功能及伪迹去除算法的可行性和有效性,搭建了小车测试平台。实际测试结果表明,十名被测者对小车控制的成功率平均可达80%,满足系统的功能和基本性能要求。此外,经伪迹去除算法处理后的控制成功率比未经伪迹去除时提高了9.3%,验证了所采用的伪迹去除算法的有效性。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.7;R318
【图文】：

神经元结构,神经元

单通道脑机接口技术研究第一章绪论究背景和意义信息处理中枢位于大脑皮层，约由 1011个神经元组成。神经元，主要由细胞体、细胞体上的若干树突以及一个神经纤维（突末端与其他神经元的接受表面形成突触，并通过突触来实现，如图 1-1 所示。神经元通过突触可以接收其他神经元发来的过一个特定值时，神经元就会产生神经冲动，即突触后电位位的附近，按空间总和规律叠加起来，最终形成脑电信号[2]

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3(a)单通道脑电采集 (b)多通道脑电采集图 1-3 单通道与多通道脑电采集示意图脑电采集系统中，利用一个采集电极来获取大脑前额（FP，F区的电位，避免头皮角质层与头发的阻抗干扰，另一个电极夹。该种模式所用电极数目较少，但采集到的脑电信号准确度素及外界环境的干扰。多通道脑电采集系统中，所用采集脑电采集的电位点遍布整个脑部，采集信号的准确性相对较高。但

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图 1-2 非侵入式脑电采集示意图式脑电采集系统中，根据采集脑电信号的电极数目，可脑电采集两种模式[12]，如图 1-3 所示。其中，（a）为单脑电采集。(a)单通道脑电采集 (b)多通道脑电采集图 1-3 单通道与多通道脑电采集示意图

【参考文献】