基于P300和SSVEP的混合型腦機(jī)接口的分析與研究.pdf

1、為幫助肢體殘疾障礙而大腦功能正常的病人更好獨(dú)立地生活，近些年科學(xué)家提出了一種新的大腦與外界環(huán)境直接進(jìn)行通信的模式，即腦機(jī)接口。腦機(jī)接口避開(kāi)了病變的外圍神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉組織，通過(guò)檢測(cè)到的大腦的電活動(dòng)變化控制外界設(shè)備或與外界環(huán)境通信。目前的腦機(jī)接口主要利用單一類別的EEG信號(hào)作為腦機(jī)接口的輸入信號(hào)，而大腦思維是極其復(fù)雜的，單一類別的腦電信號(hào)只能用于簡(jiǎn)單思維任務(wù)的識(shí)別，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。融合不同類別的腦電信號(hào)構(gòu)成的混合型腦機(jī)接口是近幾年腦

2、機(jī)接口范疇研究的一個(gè)重要方向。
　　傳統(tǒng)的字符拼寫(xiě)器是基于P300的經(jīng)典腦機(jī)接口之一，它通過(guò)識(shí)別P300特征的確定字符所在的行和列從而實(shí)現(xiàn)字符的輸入。為了提高字符拼寫(xiě)腦機(jī)接口性能，本文進(jìn)行了混合范式的嘗試，將SSVEP信號(hào)引入到傳統(tǒng)的字符拼寫(xiě)系統(tǒng)中，融合P300實(shí)現(xiàn)并行控制的混合型腦機(jī)接口。具體內(nèi)容如下:
　　(1)首先，本文設(shè)計(jì)了基于P300和SSVEP的混合型字符拼寫(xiě)刺激范式?；旌戏妒较鹿灿袃煞N形式的閃爍刺激，一種是每列

3、字符所在的方框以固定頻率的閃爍來(lái)誘發(fā)SSVEP，另一種是在行上的隨機(jī)出現(xiàn)紅色方框閃爍刺激來(lái)誘發(fā)P300。同時(shí)，設(shè)計(jì)了基于P300的對(duì)比范式。
　　(2)分別對(duì)兩種范式下的腦電信號(hào)進(jìn)行特征提取與分類?；旌戏妒较?，融合時(shí)域小波分解和時(shí)域熵提取的具有可分性的P300時(shí)域特征，并利用SVM進(jìn)行分類，確定目標(biāo)字符的行。構(gòu)建了與刺激頻率一致的一組正余弦參考信號(hào)，利用CCA實(shí)現(xiàn)SSVEP的分類識(shí)別，確定字符所在的列，行列交叉得到混合范式下的目標(biāo)

4、字符。對(duì)比范式采用與混合范式P300相同的特征提取和分類方法，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)字符行和列的識(shí)別。利用字符識(shí)別正確率和信息傳輸率對(duì)比分析腦機(jī)接口的性能，結(jié)果顯示相較于P300字符拼寫(xiě)系統(tǒng)，加入了SSVEP的混合范式字符拼寫(xiě)系統(tǒng)單個(gè)字符刺激誘發(fā)時(shí)間減少，而識(shí)別正確率和信息傳輸速率得到了提高?；诙喾N腦電特征信號(hào)的混合腦機(jī)接口改善了傳統(tǒng)的字符拼寫(xiě)系統(tǒng)的性能，具有較好的應(yīng)用前景。
　　(3)此外，針對(duì)腦電采集過(guò)程中不可避免的眼電偽跡干擾，本文中提