基于伪随机序列的彩色视觉刺激的脑机接口系统

发布时间：2017-03-20 09:06

  本文关键词：基于伪随机序列的彩色视觉刺激的脑机接口系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：脑机接口(BCI)是一种新颖的人机交互方式,可以实现人脑与外界直接通信。本文开展了基于伪随机序列调制彩色视觉刺激的多输入指令脑机接口系统的设计及实验研究。基于人类视觉系统特性,本研究采用的彩色圆环的交替呈现与消失作为视觉刺激被证明更加舒适和安全。本文通过比较实验环境的亮暗,被试离屏幕的距离以及被试的注视点,证明被试在与屏幕背景色相似的昏黄的灯光下,离屏幕30cm(视角12度)左右,注视整个红绿圆环的条件下能够诱发出信号最强的视觉诱发电位。在本文提出的脑机接口方案中屏幕上同时呈现36个彩色圆环刺激以模拟36个字母和数字的键盘输入系统,每个刺激的呈现与消失模式由相互正交的36个伪随机Gold序列编码给定。该脑机接口系统通过判断被试注视的刺激图案确定被试的指令基本实现。利用Gold序列的自相关性高和正交的特性,可以采取相应的正交解码算法对所采集的被试脑电(EEG)信号进行处理,从而得到每个彩色圆环所诱发的视觉诱发电位(VEP)。然后对解码所得的视觉诱发电位进行平均并用理想的视觉诱发电位为模板做匹配滤波以提高信噪比,进而提升BCI指令提取的准确性。实验数据证明:基于伪随机序列调制彩色视觉刺激的脑机接口系统的平均信息传输率和平均准确率分别能达到21.06bit/min和91.3%。
【关键词】：脑机接口(BCI) 瞬态彩色视觉诱发电位(CTVEP) 脑电信号(EEG) Gold序列
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R338;TN911.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 脑机接口的研究背景和研究意义10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 脑机接口基础11-15
• 1.2.1 脑机接口的基本原理11-12
• 1.2.2 脑机接口的种类12-13
• 1.2.3 脑机接口的技术组成13-14
• 1.2.4 脑机接口的研究现状14-15
• 1.3 脑电的基础知识15-17
• 1.3.1 大脑的功能区域定位15-16
• 1.3.2 脑电信号应用标准16-17
• 1.3.3 为何选择脑电信号应用于脑机接口17
• 1.4 本文的研究目标和内容17-20
• 1.4.1 研究目标17-18
• 1.4.2 研究内容18-20
• 第二章 视觉刺激的研究和设计20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 视觉基本特性20-21
• 2.2.1 视网膜20
• 2.2.2 颜色视觉20-21
• 2.3 视觉诱发电位21-23
• 2.3.1 CTVEP21-23
• 2.3.2 基于CTVEP的脑机接口的原理23
• 2.4 选择一个合适的视觉刺激23-25
• 2.4.1 色彩特性24-25
• 2.4.2 空间和时间分辨率25
• 2.5 GOLD序列对视刺激进行调制25-28
• 2.5.1 Gold序列26-28
• 2.5.2 利用Gold序列调制刺激图案28
• 2.6 总结28-30
• 第三章 基于CTVEP的脑机接口的采集系统30-36
• 3.1 引言30
• 3.2 电极位置的选取30-31
• 3.3 基于CTVEP的脑机接口的采集系统31-34
• 3.3.1 脑电信号采集系统的基本组成31-32
• 3.3.2 实验系统的采集结构32-34
• 3.4 被试对象和环境的选择34-35
• 3.4.1 被试对象和环境34
• 3.4.2 被试实验过程中的注意事项34-35
• 3.5 总结35-36
• 第四章 基于伪随机序列的脑机接口的信号处理系统36-42
• 4.1 引言36
• 4.2 信号处理方法36-40
• 4.2.1 信号处理框架36-37
• 4.2.2 信号预处理37
• 4.2.3 信号解码37-38
• 4.2.4 信号平均38
• 4.2.5 匹配滤波38-39
• 4.2.6 线性分类39-40
• 4.3 脑机接口的性能评估方法40-41
• 4.4 总结41-42
• 第五章 脑机接口系统的结果与分析42-56
• 5.1 引言42
• 5.2 EEG信号结果与分析42-48
• 5.2.1 EEG信号的处理过程42-44
• 5.2.2 不同位置的刺激结果44-47
• 5.2.3 脑机接口的性能评估47-48
• 5.3 实验条件的确定48-55
• 5.4 总结55-56
• 第六章 总结和展望56-58
• 6.1 总结56
• 6.2 展望56-58
• 参考文献58-61
• 附录： GOLD序列61-67
• 致谢67-68

【参考文献】

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1 马岚;基于Chirp-VEP的在线脑—机接口系统研究[D];天津大学;2012年

  本文关键词：基于伪随机序列的彩色视觉刺激的脑机接口系统，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：257514