基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的移動(dòng)外設(shè)BCI控制新技術(shù)研究.pdf

1、腦-機(jī)接口(Brain-Computer Interface，BCI)是在人腦和計(jì)算機(jī)或其它外部設(shè)備之間建立直接信息通道而無(wú)須依賴外周神經(jīng)和肌肉組織等常規(guī)通道的信息交流與控制新技術(shù)。移動(dòng)設(shè)備控制是BCI的一項(xiàng)重要應(yīng)用，同時(shí)由于其對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和安全性要求較高而成為BCI技術(shù)難點(diǎn)之一。
　　 本文針對(duì)目前移動(dòng)外設(shè)BCI控制中大多采用單步操作、指令頻繁，難以實(shí)時(shí)提供控制指令和無(wú)法同時(shí)監(jiān)控外設(shè)運(yùn)動(dòng)狀況及場(chǎng)景的問(wèn)題，提出并設(shè)計(jì)了基于視覺(jué)

2、誘發(fā)事件相關(guān)電位P300的在線移動(dòng)外設(shè)(如智能輪椅或護(hù)理機(jī)器人等)BCI控制系統(tǒng)。嘗試?yán)糜?jì)算機(jī)視覺(jué)目標(biāo)定位和機(jī)器人自主導(dǎo)航技術(shù)，使操作者能夠通過(guò)注視誘發(fā)界面呈現(xiàn)的外設(shè)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景不同區(qū)域來(lái)確定操作目標(biāo)區(qū)，移動(dòng)外設(shè)可以全自動(dòng)方式自主導(dǎo)航到達(dá)，受試者進(jìn)行BCI操作的同時(shí)可對(duì)外設(shè)運(yùn)動(dòng)狀況及場(chǎng)景實(shí)時(shí)監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)了對(duì)移動(dòng)外設(shè)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定的控制，并有效減少了受試者的操作投入。
　　 為解決BCI受試者個(gè)體差異的問(wèn)題，本文進(jìn)行了個(gè)性化參數(shù)自動(dòng)選擇方

3、案的研究，并設(shè)計(jì)了能滿足受試者多種個(gè)性化參數(shù)選擇的移動(dòng)外設(shè)BCI離線測(cè)試訓(xùn)練平臺(tái)，配合在線系統(tǒng)的工作。個(gè)性化參數(shù)主要包括適合受試者本人的誘發(fā)模式、最優(yōu)導(dǎo)聯(lián)組、單次操作的疊加次數(shù)、數(shù)據(jù)處理時(shí)間窗和降采樣率等。通過(guò)離線實(shí)驗(yàn)為操作者進(jìn)行個(gè)性化參數(shù)的選擇和必要的操作訓(xùn)練，離線分析結(jié)果可用于在線系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性。
　　 腦電信號(hào)的處理是在線腦-機(jī)接口的核心，本文設(shè)計(jì)了用于模式識(shí)別的基于相關(guān)向量機(jī)的多特征分類算法和用于最優(yōu)導(dǎo)聯(lián)組合優(yōu)

4、化的基于相關(guān)向量機(jī)的回歸特征篩選及遺傳算法，有效地提高了系統(tǒng)的在線信號(hào)處理能力。
　　 在算法研究的基礎(chǔ)上本文完成了基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的移動(dòng)外設(shè)BCI在線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并對(duì)6名受試者經(jīng)反饋訓(xùn)練后進(jìn)行移動(dòng)外設(shè)的在線控制實(shí)驗(yàn)。受試者操作正確率可達(dá)到84％以上，其中最高正確率可達(dá)100％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本系統(tǒng)操作方便、直接，有很好的實(shí)時(shí)性和安全性。
　　 本文的研究成果為實(shí)現(xiàn)理想的移動(dòng)外設(shè)BCI在線控制提供了新思路、新技術(shù)，