基于脑机接口的虚拟现实三维目标的控制研究及应用

发布时间：2017-03-16 13:01

  本文关键词：基于脑机接口的虚拟现实三维目标的控制研究及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：脑机接口技术(Brain-computer Interface)作为一个涉及神经学科与控制学科的交叉领域,在近年来得到了广泛的研究。其应用价值主要在于,通过精心设计的实验范式,并基于模式识别技术对脑电信号进行采集、特征提取与分类等处理过程,将分类结果作为信息交流、控制指令等信号,其在某种程度上来说是对正常的人类神经肌肉传到通道的代替和补充,一方面势必给一部分运动机能缺失的残障人士带来了福音,另一方面,也具有改写人类未来生活方式的巨大潜力。基于此,本论文尝试论述基于P300的脑机接口系统技术以及虚拟现实技术,探索两者结合的可行性。论文研究的主要目标是通过结合脑机接口技术与虚拟现实技术,实现P300脑电信号作为虚拟场景的控制指令的功能,并搭建基于P300脑机接口的虚拟现实控制系统。在该系统当中,通过采用时域分析法以及贝叶斯分类算法对P300脑电信号进行特征提取与分类,并把分类结果作为输出指令用以控制目标物体在虚拟场景当中的运动。在系统的实验界面当中通过9个P300刺激按钮进行信号指令的诱发,被试者通过注视不同的按钮来选择控制指令,从而控制目标物体在虚拟场景当中进行“前进”、“后退”、“左转”、“右转”、“停止”以及“保持状态”功能。与此同时,我们通过采集6位不同被试者的实验数据来验证该系统的可行性以及分析其性能。
【关键词】：脑机接口 P300 虚拟现实 OSG
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R338;TN911.7;TP391.9
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景和意义10
• 1.2 脑机接口与虚拟现实技术结合的研究现状10-12
• 1.2.1 脑机接口技术10-11
• 1.2.2 虚拟现实技术11-12
• 1.2.3 脑机接口与虚拟现实相结合的技术研究12
• 1.3 脑机接口分类12-16
• 1.3.1 植入式脑机接口与非植入式脑机接口13
• 1.3.2 非植入式脑机接口所运用到的脑电信号类型13-16
• 1.4 论文的组织结构16-17
• 第二章 脑机接口系统与P300脑电信号17-24
• 2.1 基于P300的脑机接口系统17-18
• 2.2 P300脑电信号处理过程18-23
• 2.2.1 信号采集18-19
• 2.2.2 信号预处理19-20
• 2.2.3 信号特征提取20-21
• 2.2.4 信号特征分类21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 基于OSG三维图形渲染引擎的虚拟现实场景搭建24-40
• 3.1 OSG三维图形渲染引擎的介绍24-25
• 3.1.1 OSG的组成模块24-25
• 3.2 基于OSG的虚拟现实场景搭建25-39
• 3.2.1 事件处理器26-28
• 3.2.2 场景视窗搭建28-31
• 3.2.3 节点访问器31-33
• 3.2.4 回调机制33-35
• 3.2.5 碰撞检测功能35-36
• 3.2.6 虚拟现实场景的整合与实现36-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第四章 基于P300脑机接口的虚拟现实控制系统40-44
• 4.1 系统平台的搭建40-41
• 4.2 虚拟现实系统对P300控制信号的获取41-43
• 4.2.1 自定义事件原理41-42
• 4.2.2 P300控制信号自定义事件的添加42-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第五章 实验方法与结果分析44-58
• 5.1 系统实验的按钮界面设计44-45
• 5.2 系统的实验范式45-49
• 5.2.1 P300信号的特征提取方法45-46
• 5.2.2 P300数据训练方式46
• 5.2.3 在线实验方法46-49
• 5.3 实验与结果49-57
• 5.3.1 实验训练数据49-52
• 5.3.2 在线实验控制品质分析52-57
• 5.3.3 实验结论57
• 5.4 本章小结57-58
• 第六章 结论与展望58-60
• 6.1 本文工作总结58
• 6.2 研究展望58-60
• 参考文献60-64
• 附录 164-66
• 附录 266-73
• 附录 373-74
• 附录 474-77
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果77-78
• 致谢78-79
• 附件79

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