基于双模态生物电信号的电子游戏系统控制研究
发布时间：2021-11-07 10:29
随着人们对精神娱乐追求的提高,电子游戏成为了更多人的选择,这也使得游戏产业对游戏类型的升级做出了更高的要求。随着科学技术的发展,许多企业将传统的游戏与新兴技术进行结合,开发功能性游戏,这种游戏升级带给玩家更为丰富的游戏体验。本文将人体生物电信号与电子游戏相结合,研究并设计了一种利用人体脑电信号和眼电信号组成的双模态生物电信号协同控制游戏动作的电子游戏系统,该游戏能够对青少年（尤其是多动症人群）进行专注度训练,对脑瘫患者脑力的恢复也具有一定的帮助。本文的主要内容及创新点如下:（1）利用小波包算法提取人体在不同精神状态下节律信号能量特征规律,依据ReliefF算法选取的敏感性指标建立专注度模型Focus。与现有两种专注度模型F1=E8/Eβ、F2=（Ea+Eβ）/Eθ相比,Focus模型与重构后脑电信号的皮尔逊相关系数为0.6017,呈强正相关。利用单因素方差理论,三种专注度模型在不同精神状态下具有显著性差异,Focus模型变化趋势更满足游戏系统中对专注度的控制需求。为测试所建模型的准确性,利用模糊C均值方法对受试者不同精神状态进行检测识别,平均识别准确率达89.06%。因此可以将Focu...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文研究内容与组织结构
1.4 本文创新点
2 脑电信号与眼电信号理论基础
2.1 生物电信号概述
2.2 脑电信号生理学基础
2.2.1 大脑结构与功能
2.2.2 脑电信号的主要成分
2.2.3 脑电信号的常见伪迹
2.2.4 基于脑电信号的专注度定义
2.3 眼电信号生理学基础
2.3.1 眼电信号的产生
2.3.2 无意眨眼与有意眨眼
2.4 脑电与眼电信号采集设备
2.4.1 设备组成及使用
2.4.2 信号获取方法
2.5 专注度实验设计
2.5.1 不同精神状态的诱发
2.5.2 实验范式的设计
2.6 本章小结
3 基于双模态生物电信号的特征提取研究
3.1 基于小波包变换的脑电信号特征提取
3.1.1 脑电信号预处理
3.1.2 小波包变换基础理论
3.1.3 脑电信号特征提取
3.2 专注度模型的建立与验证
3.2.1 专注度模型的定义
3.2.2 与现有专注度模型对比
3.2.3 专注度模型分类识别
3.2.4 分类识别结果及分析
3.3 基于眼电信号的特征提取
3.4 本章小结
4 系统平台设计与实现
4.1 总体系统设计
4.2 电子游戏系统的搭建
4.2.1 软件开发环境
4.2.2 电子游戏规则
4.2.3 动画界面实现
4.2.4 蓝牙通信实现
4.2.5 基于双模态生物电信号控制游戏动作的算法实现
4.3 实验结果及分析
4.3.1 实验环境及条件设置
4.3.2 实验结果分析
4.4 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]轻度认知障碍患者EEG动力学特征提取与分类方法研究进展[J]. 李恒智,文冬,魏振豪,周艳红. 中国生物医学工程学报. 2019(03)
[2]游戏可不止娱乐,功能游戏打开消费新视角[J]. 刘馨蔚. 中国对外贸易. 2019(01)
[3]基于MMTD与小波硬阈值的脑电信号去噪方法[J]. 闫国强,周宁宁,张少白. 系统仿真学报. 2018(04)
[4]基于脑电信号腹腔镜手术培训的实时疲劳分析[J]. 左艳,王殊轶,刘云,徐明哲,汪鹏,杜云霄. 生物医学工程研究. 2018(01)
[5]注意力状态识别方法研究[J]. 马文鸿,陈勃. 福建电脑. 2017(10)
[6]基于EOG的阅读行为识别中眨眼信号去除算法研究[J]. 张贝贝,欧阳蕊,张超,吕钊. 信号处理. 2017(02)
[7]基于EEG的驾驶持续性注意水平PSO-SVM识别模型[J]. 郭孜政,吴志敏,潘雨帆,余刚,张骏. 北京工业大学学报. 2016(03)
[8]基于脑电θ波特征信息分析的大脑前额皮质在字母工作记忆中作用的研究[J]. 李松,靳静娜,王欣,刘志朋,殷涛. 中国生物医学工程学报. 2015(02)
[9]人类大脑结构和功能的性别差异:来自脑成像研究的证据[J]. 杨天亮,辛斐,雷旭. 心理科学进展. 2015(04)
[10]基于生物电信号的驾驶疲劳检测方法[J]. 呙腾,冯桑,黄超. 汽车电器. 2014(08)
硕士论文
[1]基于脑机接口系统的VR新闻用户体验研究[D]. 彭璟.电子科技大学 2019
[2]基于生物电控制的人机交互技术研究[D]. 李阳丹.杭州电子科技大学 2018
[3]面向注意力增强的脑机接口系统研究与实现[D]. 陈帅.厦门大学 2017
[4]基于MindWave的脑电信号分析方法研究及其应用[D]. 李杨.北京工业大学 2014
[5]脑电信号的特征提取和分类研究[D]. 钟宏燕.北京工业大学 2014
[6]脑电波控制的网页游戏设计与实现[D]. 黄保仔.青岛大学 2013
本文编号：3481691
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文研究内容与组织结构
1.4 本文创新点
2 脑电信号与眼电信号理论基础
2.1 生物电信号概述
2.2 脑电信号生理学基础
2.2.1 大脑结构与功能
2.2.2 脑电信号的主要成分
2.2.3 脑电信号的常见伪迹
2.2.4 基于脑电信号的专注度定义
2.3 眼电信号生理学基础
2.3.1 眼电信号的产生
2.3.2 无意眨眼与有意眨眼
2.4 脑电与眼电信号采集设备
2.4.1 设备组成及使用
2.4.2 信号获取方法
2.5 专注度实验设计
2.5.1 不同精神状态的诱发
2.5.2 实验范式的设计
2.6 本章小结
3 基于双模态生物电信号的特征提取研究
3.1 基于小波包变换的脑电信号特征提取
3.1.1 脑电信号预处理
3.1.2 小波包变换基础理论
3.1.3 脑电信号特征提取
3.2 专注度模型的建立与验证
3.2.1 专注度模型的定义
3.2.2 与现有专注度模型对比
3.2.3 专注度模型分类识别
3.2.4 分类识别结果及分析
3.3 基于眼电信号的特征提取
3.4 本章小结
4 系统平台设计与实现
4.1 总体系统设计
4.2 电子游戏系统的搭建
4.2.1 软件开发环境
4.2.2 电子游戏规则
4.2.3 动画界面实现
4.2.4 蓝牙通信实现
4.2.5 基于双模态生物电信号控制游戏动作的算法实现
4.3 实验结果及分析
4.3.1 实验环境及条件设置
4.3.2 实验结果分析
4.4 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]轻度认知障碍患者EEG动力学特征提取与分类方法研究进展[J]. 李恒智,文冬,魏振豪,周艳红. 中国生物医学工程学报. 2019(03)
[2]游戏可不止娱乐,功能游戏打开消费新视角[J]. 刘馨蔚. 中国对外贸易. 2019(01)
[3]基于MMTD与小波硬阈值的脑电信号去噪方法[J]. 闫国强,周宁宁,张少白. 系统仿真学报. 2018(04)
[4]基于脑电信号腹腔镜手术培训的实时疲劳分析[J]. 左艳,王殊轶,刘云,徐明哲,汪鹏,杜云霄. 生物医学工程研究. 2018(01)
[5]注意力状态识别方法研究[J]. 马文鸿,陈勃. 福建电脑. 2017(10)
[6]基于EOG的阅读行为识别中眨眼信号去除算法研究[J]. 张贝贝,欧阳蕊,张超,吕钊. 信号处理. 2017(02)
[7]基于EEG的驾驶持续性注意水平PSO-SVM识别模型[J]. 郭孜政,吴志敏,潘雨帆,余刚,张骏. 北京工业大学学报. 2016(03)
[8]基于脑电θ波特征信息分析的大脑前额皮质在字母工作记忆中作用的研究[J]. 李松,靳静娜,王欣,刘志朋,殷涛. 中国生物医学工程学报. 2015(02)
[9]人类大脑结构和功能的性别差异:来自脑成像研究的证据[J]. 杨天亮,辛斐,雷旭. 心理科学进展. 2015(04)
[10]基于生物电信号的驾驶疲劳检测方法[J]. 呙腾,冯桑,黄超. 汽车电器. 2014(08)
硕士论文
[1]基于脑机接口系统的VR新闻用户体验研究[D]. 彭璟.电子科技大学 2019
[2]基于生物电控制的人机交互技术研究[D]. 李阳丹.杭州电子科技大学 2018
[3]面向注意力增强的脑机接口系统研究与实现[D]. 陈帅.厦门大学 2017
[4]基于MindWave的脑电信号分析方法研究及其应用[D]. 李杨.北京工业大学 2014
[5]脑电信号的特征提取和分类研究[D]. 钟宏燕.北京工业大学 2014
[6]脑电波控制的网页游戏设计与实现[D]. 黄保仔.青岛大学 2013
本文编号：3481691
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