基于Android的稳态视觉诱发电位视觉刺激器的研究

发布时间：2017-04-13 13:22

  本文关键词：基于Android的稳态视觉诱发电位视觉刺激器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：脑电信号(Electroencephalogram,EEG)与人的意识和认知等活动状态有着很大的联系,整体反映了人的脑细胞电生理活动,利用电极在头皮表面采集得到脑电信号并对采集到的脑电信号进行分析,可以识别不同的意识活动。由此可以形成一种不通过大脑外周神经和肌肉动作输出的通讯控制系统,即脑机-接口(Brain-Computer Interface,BCI)。稳态视觉诱发电位(SSVEP)是指当人的眼睛受到一个周期性频率的视觉刺激的时候,人的大脑视觉皮层会产生一个连续的与刺激频率有关的响应。相比其它类型的脑电信号,稳态视觉诱发电位具有易于提取、便于分析和比较稳定等优点,因此常作为输入信号用在脑机-接口控制系统中。视觉刺激器是诱发稳态视觉诱发电位脑电信号的外部装置,也是人机交互的界面,是采集稳态视觉诱发电位脑电信号的前提。本文采用Android系统设计了一套基于稳态诱发电位的视觉刺激器,不仅可以成功的诱发出稳态视觉诱发电位的脑电信号,还成功的应用在实时在线的脑电手机拨号系统中,实现不需要人的肢体动作仅靠脑电拨打手机号码。视觉刺激器主要分为三个部分:单频率刺激模块、多频率刺激模块和图形刺激模块。其中,多频率刺激模块共有12个频率,图形刺激模块选择棋盘格刺激模式。在Android视觉刺激器的基础上设计了脑电信号采集实验,通过预处理、特征提取和模式分类等一系列的算法处理后将脑电信号转化为控制指令控制外部通信模块实现脑电拨号功能。通过对基于Android视觉刺激器进行单频率刺激器反馈实验验证,证实了所设计的视觉刺激器可行,并将实验结果与实验室原有的LED视觉刺激器的实验结果相对比,在处理速度上Android视觉刺激器比LED视觉刺激器提高了4.5%。Android视觉刺激可以使用在目前市场上的大部分Android手机、平板等移动设备,大大提高了视觉刺激器的便携性和可移动性。
【关键词】：脑-机接口 稳态视觉诱发电位 Android
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R338;TN911.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 脑机-接口8-9
• 1.2 稳态视觉诱发电位9-11
• 1.2.1 稳态视觉诱发电位9-10
• 1.2.2 基于视觉诱发电位的脑-机接口系统10-11
• 1.3 课题的研究现状11-12
• 1.4 研究意义12-13
• 1.5 课题研究目的和主要内容13-15
• 第2章 脑电信号的采集15-21
• 2.1 脑电信号概述15-16
• 2.1.1 脑电信号的分类15-16
• 2.1.2 脑电信号的影响因素16
• 2.2 SSVEP的采集方法16-17
• 2.3 采集准备及电极安放17-18
• 2.4 导联方式选择18-19
• 2.5 脑电信号的采集19-21
• 2.5.1 脑电信号的采集系统的组成19-20
• 2.5.2 采集实验的设计20-21
• 第3章 视觉刺激器的实现21-31
• 3.1 视觉刺激分类21-23
• 3.1.1 按刺激形态分类21-22
• 3.1.2 按刺激频率分类22-23
• 3.2 视觉刺激器频率23-24
• 3.2.1 最小频率间隔23
• 3.2.2 刺激频率23-24
• 3.3 Android系统24-26
• 3.3.1 Android平台架构24-26
• 3.4 视觉刺激器的设计与实现26-30
• 3.4.1 视觉刺激器的总体设计26
• 3.4.2 屏幕跳转和事件转换26-27
• 3.4.3 视觉刺激器设计实例27-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第4章 脑电信号的信号处理31-45
• 4.1 数字滤波器31-36
• 4.1.1 数字滤波器的分类31-33
• 4.1.2 基于最优设计法的FIR滤波器33-34
• 4.1.3 脑电信号的滤波34-36
• 4.2 特征提取36-42
• 4.2.1 特征提取36-37
• 4.2.2 傅里叶变换37-40
• 4.2.3 功率谱估计的分类40
• 4.2.4 加窗平滑周期图法40-42
• 4.3 脑电信号的模式分类42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 基于Android视觉刺激器的实验45-54
• 5.1 视觉刺激器的验证实验45-49
• 5.1.1 实验准备45
• 5.1.2 单频率视觉刺激器实验45-49
• 5.2 实时在线脑机-接口系统实验49-53
• 5.2.1 系统组成50-51
• 5.2.2 实验流程51-52
• 5.2.3 实验结果52-53
• 5.3 本章小结53-54
• 第6章 总结与展望54-56
• 6.1 总结54-55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60

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