基于眼电信号的人机交互模式研究

发布时间：2017-07-26 06:13

  本文关键词：基于眼电信号的人机交互模式研究

  更多相关文章： 人机交互 眼电信号 小波分析 神经网络

【摘要】：当前大多数服务型机器人仍然采用如声音、按钮等较为传统的交互方式。然而对于某些具有特殊需求的人群,即使是这样的交互方式对他们来说操作起来也是异常艰难的,所以亟需一种新型的人机交互方式来解决这一难题。现在基于生物电信号的人机交互系统成为了科研的新热点。与其它生物电信号相比,由于眼电信号具有特征明显、处理简单等优点,所以基于眼电信号的人机交互方式已渐渐成为科研的焦点。本文研究的课题是基于眼电信号的人机交互模式,这将为新型人机交互的实现迈出探索性的一步。由于眼电信号具有较强的非线性、随机性,所以本文采用具有良好的时频特性的小波分析对信号进行处理,分别在时域、频域提取信号的特征。然后针对于该信号的特点建立了经过多种方式改进的BP神经网络模型和基于马氏距离线性判别分析的分类模型,完成对扫视眼动信号的分类。经过实验数据对比,前者的分类的综合性能更优。最后,将建立好的神经网络模型植入人机交互系统,并将不同的眼动状态转化成相应的控制指令,实现对机器人的简单在线的运动控制。
【关键词】：人机交互 眼电信号 小波分析 神经网络
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP11;R77
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 人机交互系统的发展趋势及研究现状11-14
• 1.2.1 发展趋势11-12
• 1.2.2 国内外的研究现状12-14
• 1.3 本文主要内容安排14-16
• 第2章 生物电基础与数据采集16-24
• 2.1 生物电信号概述16-19
• 2.1.1 生物电信号生理基础16
• 2.1.2 电位简介16-18
• 2.1.3 生物电信号的特点18-19
• 2.2 眼电信号的产生机理及特点19-20
• 2.2.1 眼电信号的产生机理19
• 2.2.2 眼电信号的分类及特点19-20
• 2.3 采集设备与数据来源20-22
• 2.3.1 采集设备简介20-21
• 2.3.2 实验数据的来源21-22
• 2.4 数据采集过程及数据分析22-24
• 2.4.1 数据采集的具体过程22-23
• 2.4.2 实验数据的分析23-24
• 第3章 眼电信号的处理与特征提取24-44
• 3.1 小波理论概述24-29
• 3.1.1 小波变换的发展史24
• 3.1.2 小波变换24-26
• 3.1.3 小波函数系26-28
• 3.1.4 分析小波包28-29
• 3.2 眼电信号的预处理29-36
• 3.2.1 去基线漂移30-31
• 3.2.2 小波包去噪31-36
• 3.3 眼电信号的特征向量提取36-44
• 3.3.1 小波包分析的特点36-37
• 3.3.2 眼电信号基于多层小波包分解的特征提取37-44
• 第4章 眼电信号分类模型的建立44-62
• 4.1 人工神经网络44-48
• 4.1.1 人工神经网络概述44-46
• 4.1.2 BP神经网络46-48
• 4.2 BP神经网络模型设计48-57
• 4.2.1 建立BP网络48-54
• 4.2.2 训练网络54-57
• 4.2.3 测试网络性能及储存网络57
• 4.3 线性判别分析分类模型的建立57-62
• 4.3.1 距离判别法57-59
• 4.3.2 建立基于马氏距离的线性判别算法分类模型59-60
• 4.3.3 两种分类模型性能的比较60-62
• 第5章 基于眼电信号的人机交互系统62-68
• 5.1 人机交互系统软件、硬件部分介绍62-64
• 5.1.1 软件部分介绍62-63
• 5.1.2 硬件部分介绍63-64
• 5.2 人机交互的实现64-68
• 第6章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 孙常青;吴凤林;;家用医疗器械人机交互界面研究[J];机械管理开发;2010年03期

2 姜力;李楠;;具有感觉反馈的仿生假手人机交互研究[J];中国科学:信息科学;2012年09期

3 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王琳;饶培伦;;面向老龄用户的人机交互界面设计[A];第三届和谐人机环境联合学术会议（HHME2007）论文集[C];2007年

2 罗斌;唐锡晋;张楠;;强化人机交互的在线会场[A];和谐发展与系统工程——中国系统工程学会第十五届年会论文集[C];2008年

3 王德才;原伟;孙牧;;基于Microsoft Agent开发人机交互程序[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2009)暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集（下册）[C];2009年

4 张光刘;李琳;谭剑波;;体感设备与被动立体相结合的人机交互方法初探[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议（CACIS·2010）暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年

5 林雅丽;;面向老年人的网上银行人机交互设计评价初探[A];2013中国信息经济学会学术年会暨博士生论坛论文集[C];2013年

6 王奇志;徐德;时鲁艳;;机器人模仿学习与人机交互的学习控制综述[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年

7 黄捷;;人机交互在震动环境下的仿真模型设计与实验测试[A];第四届和谐人机环境联合学术会议论文集[C];2008年

8 赖小卿;;一类人机交互访问冲突控制策略及算法研究[A];2009年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2009年

9 王平;陆继翔;王昕;陆长德;;3G终端跨平台虚拟三维人机交互研究[A];陕西省机械工程学会第九次代表大会会议论文集[C];2009年

10 郭北苑;方卫宁;;人机交互中基于眼动仪的输入技术研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 戴国忠;人机交互进入第三代[N];中国计算机报;2009年

2 本报记者 滕继濮;人机交互：理想境界还有多远？[N];科技日报;2010年

3 本报记者 张意轩;人机交互渐行渐近[N];人民日报海外版;2010年

4 美国卡内基梅隆大学计算机学博士，微软雷德蒙研究院可视化及互动领域研究员 Desney Tan;人机交互 那些触手可及的梦想[N];电脑报;2009年

5 本报记者 滕继濮;人机交互：技术为人服务[N];科技日报;2011年

6 哈弗布雷;人机交互的终极进化[N];电脑报;2013年

7 本报实习记者 马爽;人机交互多样化 引领智能设备变革[N];中国证券报;2014年

8 赵震刚;智能自助机具需要更和谐的人机交互[N];中国城乡金融报;2014年

9 本报记者 朱丽;人机交互：让电脑“读”懂你的心[N];科技日报;2012年

10 本报记者 蒋秀娟;人机交互：一个“耳提面命”的智能时代[N];科技日报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 胡明辉;人机交互等待状态的用户体验研究和设计对策[D];北京理工大学;2015年

2 郑弋源;民用飞机驾驶舱人机交互机理与评价方法研究[D];上海交通大学;2015年

3 黄淦;生物表面电信号建模、分析及其在人机交互中的应用[D];上海交通大学;2013年

4 钱志勤;人机交互的演化设计方法及其在航天器舱布局方案设计中的应用[D];大连理工大学;2001年

5 刘乐元;面向有限资源平台人机交互的人手检测与跟踪[D];华中科技大学;2012年

6 廖峗;基于裸手的自然人机交互关键算法研究[D];云南大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 牟福龙;以人机交互理论为核心的B超设计研究[D];西南交通大学;2015年

2 罗楠;人机交互学习系统实现及学生兴趣程度检测[D];华中师范大学;2015年

3 林水强;自然人机交互关键技术研究及其应用[D];西南科技大学;2015年

4 孙琴;基于机器视觉的三维手势交互技术研究[D];电子科技大学;2014年

5 甘玉龙;基于眼电的智能输入系统[D];电子科技大学;2015年

6 李鹤;基于人机交互模式的救援人员心理救助系统设计与实现[D];东北大学;2014年

7 何娜娜;面向三维手势交互界面的用户视觉关注分布特征研究[D];济南大学;2015年

8 李洁;面向人机交互的强化学习与意图推理[D];上海交通大学;2015年

9 王文;人机交互中的文本语意理解研究[D];上海交通大学;2015年

10 金宇;面向人机交互的注视点估计技术研究[D];南京大学;2014年

，

本文编号：575024