基于编码与频率顺序调制的视觉脑机接口研究

发布时间：2021-05-25 12:31

　　脑机接口（brain-computerinterface,BCI）是在大脑与外部设备之间建立的不依赖外周神经与肌肉的新型通信,它能提取人脑电信号的特征、解读出使用者意图、实现控制外部设备的功能。近年来基于视觉诱发电位（visual evoked potentials,VEP）的BCI成为了脑机接口领域的研究热点。相比其它基于VEP的BCI系统,稳态视觉诱发电位脑机接口（Steady state VEP BCI,SSVEP BCI）与编码调制脑机接口（Code modulated VEP BCI,c-VEP BCI）可选择的识别目标更多、信息传输率更高,但基于两者的混合调制BCI系统还未被深入研究。本文对基于SSVEP与c-VEP的混合BCI系统进行研究,提出了一个新的基于编码与频率顺序调制的混合BCI范式,并实现了一个高性能的混合BCI系统。本文在传统单一脑电模式的视觉BCI研究基础上,用伪随机码与频率码混合调制视觉刺激目标,设计出了一个混合BCI系统。共邀请十二位志愿者参加本次实验,并对他们混合脑电数据进行特征提取分析,验证了本系统的可行性与有效性。首先分析了其中一位志愿者四个c-V... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 脑机接口的定义与基本结构
        1.1.1 脑机接口的定义
        1.1.2 脑机接口系统的基本结构
    1.2 基于脑电信号的脑机接口分类
        1.2.1 事件相关电位脑机接口
        1.2.2 慢皮层电位脑机接口
        1.2.3 运动想象脑机接口
        1.2.4 视觉诱发电位脑机接口
    1.3 脑机接口的研究现状与发展前景
        1.3.1 脑机接口的研究现状
        1.3.2 脑机接口的发展前景
    1.4 脑机接口面临的问题与挑战
        1.4.1 脑电编解码技术
        1.4.2 移动式脑机接口
    1.5 论文的结构与主要内容
第二章 基于视觉诱发电位的脑机接口
    2.1 视觉诱发电位
        2.1.1 视觉诱发电位的来源
        2.1.2 视觉诱发电位的特征
    2.2 三种主要的视觉诱发电位脑机接口
        2.2.1 时间编码调制视觉诱发电位脑机接口
        2.2.2 频率编码调制视觉诱发电位脑机接口
        2.2.3 伪随机编码调制视觉诱发电位脑机接口
    2.3 SSVEP BCI与c-VEP BCI的优缺点分析
    2.4 SSVEP BCI与c-VEP BCI的调制编码
        2.4.1 SSVEP BCI的调制编码
        2.4.2 c-VEP BCI的调制编码
    2.5 模板匹配法
    2.6 VEP BCI相关算法
        2.6.1 典型相关分析
        2.6.2 基于滤波器组典型相关分析
        2.6.3 任务相关成分分析
    2.7 本章小结
第三章 基于编码与频率顺序调制的脑机接口
    3.1 系统原理
        3.1.1 单一模式与混合模式
        3.1.2 基于c-VEP与SSVEP的混合BCI
    3.2 基于SSVEP与c-VEP混合BCI的实验平台
        3.2.1 数据采集软件Scan4.5的设置
        3.2.2 多导联位置的选择
        3.2.3 视觉刺激器的设计与实现
    3.3 目标识别
        3.3.1 空域滤波器的设计
        3.3.2 模板构造
        3.3.3 模板匹配
    3.4 本章小结
第四章 实验数据采集与分析
    4.1 实验过程与数据采集
    4.2 混合BCI系统的c-VEP与SSVEP相关特性分析
        4.2.1 混合系统c-VEP特性分析
        4.2.2 混合系统SSVEP特性分析
    4.3 分类识别率与信息传输率
        4.3.1 分类识别率
        4.3.2 信息传输率
    4.4 系统性能优化
        4.4.1 SSVEP对c-VEP干扰优化
        4.4.2 目标识别时间的优化
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]脑机接口技术在脑卒中患者上肢功能障碍康复中的应用[J]. 梁思捷,朱玉连,王卫宁,庄敏,徐冬艳,刘加鹏,田闪.  中国康复医学杂志. 2020(02)
[2]基于Hololens的增强现实脑-机接口研究[J]. 张力新,张裕坤,柯余峰,杜佳乐,许敏鹏,明东.  中国生物医学工程学报. 2019(01)
[3]Boosting the Information Transfer Rate of an SSVEP-BCI System Using Maximal-Phase-Locking Value and Minimal-Distance Spatial Filter Banks[J]. Ke Lin,Shangkai Gao,Xiaorong Gao.  Tsinghua Science and Technology. 2019(03)
[4]直接脑控多机器人协作任务研究[J]. 张超,熊馨,任泓锦,伏云发.  生物医学工程学杂志. 2018(06)
[5]基于节律性脑电信号的脑-机接口[J]. 高上凯.  生命科学. 2008(05)
[6]脑—机接口系统工作原理综述[J]. 罗尚清,杨浩.  医疗卫生装备. 2008(08)
[7]基于脑电的脑-机接口系统研究现状[J]. 伍亚舟,吴宝明,何庆华.  中国临床康复. 2006(01)

硕士论文
[1]基于编码调制的多目标视觉诱发电位脑机接口系统设计与研究[D]. 刘勇慧.南昌大学 2018



本文编号：3205345