基于运动想象脑电在线实时脑机接口系统的研究及应用

发布时间：2023-04-27 04:28

　　脑-机接口(Brain-Computer Interaction,BCI)是一种能够绕过外周神经和肌肉,直接利用脑电信号控制外部设备的新型人机交互技术,涉及脑科学、信息技术、控制技术等多种学科,已被应用到军事、医疗、娱乐等多种领域。基于运动想象脑电的脑机接口是一类非常重要的范式,其性能比较显著,可为神经损伤患者搭建一个与外界交流的通道。本文以运动想象脑电为研究对象,阐述了运动想象脑电产生的机理,介绍了运动想象脑电采集的方法,然而针对其非线性、非平稳以及易受干扰的特性,设计了左右手运动想象脑电信号的采集方案,成功获取了5名被试的脑电数据,然后对其进行预处理。通过对比不同自适应预处理算法的分类效果,选择出最优分类结果对应的处理方式,即采用快速独立成分分析(Fast Independent Component Analysis,FastICA)与小波包分解结合的形式。特征提取是BCI系统关键环节,本文分别用AR模型和共空间模式(CSP)提取了5名被试进行左右手运动想象的脑电特征,并采用支持向量机(SVM)作为分类器进行分类,实验表明,CSP特征提取方法比AR模型有更高的分类准确率。在模式分类...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 脑机接口系统构成及应用
        1.2.1 脑机接口相关定义
        1.2.2 脑机接口系统的构成
        1.2.3 脑机接口的应用领域
    1.3 脑-机接口的发展现状
        1.3.1 国内外脑机接口研究现状
        1.3.2 脑机接口研究存在的问题
    1.4 本文研究内容
第二章 基于运动想象的脑机接口的基础
    2.1 人脑结构和功能区介绍
        2.1.1 人脑的解剖结构
        2.1.2 大脑皮层及功能分区
    2.2 脑电信号基础
        2.2.1 脑电信号的产生机理
        2.2.2 脑电信号的特点及分类
    2.3 事件相关同步/去同步现象
        2.3.1 事件相关同步/去同步的概念
        2.3.2 事件相关同步/去同步的量化方法
第三章 运动想象脑电信号的采集及预处理
    3.1 运动想象脑电信号的采集
        3.1.1 脑电采集过程
        3.1.2 脑电采集实验装置及电极放置
    3.2 运动想象实验范式
    3.3 脑电信号预处理
        3.3.1 基线漂移校正与带通滤波
        3.3.2 独立成分分析
        3.3.3 小波包原理
    3.4 本章小结
第四章 运动想象脑电信号的特征提取与分类
    4.1 脑电信号的特征提取
        4.1.1 基于AR模型的特征提取
        4.1.2 基于CSP算法的特征提取
    4.2 运动想象脑电信号分类方法
        4.2.1 支持向量机的理论基础
        4.2.2 支持向量机的基本原理
    4.3 本章小结
第五章 运动想象脑电在线实时BCI系统的设计与应用
    5.1 脑机接口在线异步系统的设计
        5.1.1 总体框架设计
        5.1.2 系统各模块设计
    5.2 脑机接口系统的实现
        5.2.1 硬件设备
        5.2.2 软件系统
    5.3 脑机接口系统的应用——虚拟小车控制游戏
        5.3.1 游戏说明
        5.3.2 评分标准
        5.3.3 通信准则
        5.3.4 结果分析
    5.4 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士期间发表的论文、申请的专利
附录B 攻读硕士期间参与项目



本文编号：3802870