基于视觉诱发电位的脑机接口技术研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lpp110894
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
脑机接口(Brain-Computer Interface,BCT)技术是一种涉及神经科学、信号检测、信号处理、模式识别等多学科的交叉技术。基于BCI技术可以达到不依赖于人的外围神经和肌肉,直接与外界进行通信或控制的目的。目前的BCI技术主要致力于为思维正常但运动功能残缺的人提供新型的弥补功能和对外信息交流手段。   视觉诱发电位(Visual Evoked Potential,VEP)是神经系统接受视觉刺激所产生的特定脑电信号,具有检测和处理方法相对简单且准确率高的特点,使用者可以利用在不同功能的视觉刺激器作用下产生的VEP对外部设备进行选择、控制和简单交流。可见,基于VEP的BCI系统具有较好的应用前景。为此,本文围绕VEP信号的处理方法展开研究,具体研究成果如下:   (1)基于脑地形图技术的VEP信号预处理方法   针对VEP信号微弱、背景噪声较严重的问题,提出了基于脑地形图技术的VEP信号预处理方法。即利用脑频率地形图技术对多导联VEP信号进行分析,确定最能代表视觉刺激诱发电位的脑电信号导联,并对传统累加平均法进行改进,使这些导联信号按刺激时间对齐并进行单次累加平均,减少了重复实验的次数和计算时间,并取得了较好的滤波效果。   (2)基于B样条小波变换的VEP特征提取方法   根据视觉诱发电位的非平稳性及小波变换的多分辩率分解特性,提出基于B样条小波变换的特征提取方法。即利用B样条小波变换法对视觉诱发电位信号进行处理,依据小波分解过程中产生的小波系数提取目标刺激的特征信息。结果表明,获得的特征向量可明显重构出VEP信号特有的P100,N200和P300成分。   (3)基于BP神经网络的分类器设计   BP神经网络具有对任意非线性函数的逼近能力及较强的自学习、自适应能力。为提高对视觉诱发电位的识别率及稳健性,提出一种基于BP神经网络的识别方法并在BCI系统中进行应用。将实验数据分为训练集与测试集,利用从视觉诱发电位中获取的特征样本进行BP网络学习,对待检测信号进行模式识别,验证了BP神经网络分类器的有效性,同时,为类似BCI系统的应用奠定了基础。   (4)视觉刺激实验设计   依据视觉诱发电位产生的原理,在VC++环境下完成了视觉刺激器的设计及实验研究,具体包括实验一和实验二。其中,实验一为基于棋盘格翻转视觉刺激器的实验,通过该实验验证了受试者有意识的目标选择能够产生特定的诱发脑电波形;实验二为基于九宫格数字码盘视觉刺激器的目标选择系统实验,实验中受试者在多个数字目标中选择期望的数字目标,由系统完成VEP信号采集与识别工作,验证了本文提出的特征提取与分类方法的有效性。
其他文献
军事信息系统是作战指挥的主要工具和平台,是现代战争军队战斗力的倍增器。“烟囱式”C4ISR系统缺少将综合战场信息转化为相互识别信息的能力,不能有效实现多个子系统之间的互
异步电动机是一个高阶的、多变量、强耦合、且参数不确定的非线性系统。随着电力电子技术和控制技术的飞速发展,从最初的矢量控制技术,到直接转矩控制、反馈线性化,再到反步法、智能控制、无源性控制等,异步电动机传动系统已经可以获得和直流电动机相似的高静动态性能,异步电动机已经可以和直流电机相媲美。最近,基于能量成形的端口受控哈密顿系统(PCH)控制已经引起了广大电机控制专家的重视。本文把异步电动机看成两个端
本文以提高控制系统模型参数估计(辨识)的精度和速度为目标,研究了受干扰线性系统的高性能参数估计方法,提出了一种基于矩阵降秩近似技术的改进型递推经验频域最优参数估计算
随着人们涉猎的领域信息集成度和复杂度的逐渐增多,对描述问题和解决问题的需求也逐渐增加。切换混杂系统是一类用来描述复杂系统的非常有效的数学模型,它是由一系列子系统以
植物生理参数如植物茎秆直径,叶片面积,叶片倾角,叶片尖端位置的连续监测对于研究植物的生理生态学具有重要的意义。现有的生理生态测量仪器大多还基于机械和物理传感器。许
随着我国城市化进程的加快,城市人口的不断增加,作为市民出行主要交通工.具的公共交通系统的压力不断增大。因此,基于计算机视觉的智能交通系统的重要性日益显著。利用图像处
电力系统的结构中发电机组运行与电网功率频率调控是两个相对独立的控制目标,各有一套针对自身的优化指标。发电机组以汽轮机和锅炉的调节特性为基础,以机组自身安全稳定运行
本文在词语相似度计算的基础上重点研究了中文信息处理中的句子相似度。首先,比较了词语相似度计算的不同方法,实现了目前效果较好的基于HNC的词语相似度计算方法;其次,提出
电子稳像是一种对视频抖动进行补偿抑制的图像处理技术,应用前景广阔。电子稳像系统通过图像全局运动估计、运动平滑滤波以及图像运动补偿来实现视频抖动的抑制。本文分别从
H.264/AVC是ITU-T和ISO/IEC联合推出的新一代视频压缩编码标准。与以往的视频编码标准相比,由于采用准确匹配的较小块变换、自适应环内滤波器、增强的熵编码等的一些新方法,