基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口的研究及其應(yīng)用.pdf

1、本文在充分了解國內(nèi)外相關(guān)BCI技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，以運(yùn)動(dòng)想象為切入點(diǎn)，利用想象左右肢體運(yùn)動(dòng)時(shí)大腦感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)域產(chǎn)生的ERS/ERD這一特性，自主采集相關(guān)的腦電數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地研究了基于運(yùn)動(dòng)想象的腦電信號(hào)的特征提取和模式識(shí)別方法，并最終設(shè)計(jì)與建立基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)交互系統(tǒng)。本文的主要內(nèi)容總結(jié)如下：
　　(1)閱讀與研究了大量國內(nèi)外文獻(xiàn)，充分地了解了BCI技術(shù)的基本概念，系統(tǒng)的組成、分類，研究現(xiàn)狀以及目前面臨的主要技術(shù)難題。同時(shí)，對(duì)人腦的生理

2、結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)想象產(chǎn)生的ERD/ERS這一生理特性有了一定的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)的研究打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
　　(2)設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)想象的腦電信號(hào)的采集方案，介紹了實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并提出了實(shí)驗(yàn)過程需要注意的幾個(gè)事項(xiàng)。然后針對(duì)3名受試者進(jìn)行了8個(gè)電極的腦電信號(hào)采集，并依據(jù)主客觀的評(píng)價(jià)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了篩選，保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。
　　(3)研究與實(shí)現(xiàn)了兩種基于運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)的特征提取方法，即基于AR模型系數(shù)和基于CSP算法的特征提取算法。文中

3、深入地研究了這兩種算法，對(duì)于前者，本文從AR模型系數(shù)的估計(jì)，階數(shù)的選擇以及具體實(shí)現(xiàn)過程三個(gè)方面進(jìn)行了探討；對(duì)于CSP算法，介紹了它的基本原理，相關(guān)參數(shù)確定及其實(shí)現(xiàn)方法。然后，用上述兩種方法分別對(duì)采集的腦電信號(hào)進(jìn)行特征提取，為下一步的分類作了充分的準(zhǔn)備。
　　(4)研究與實(shí)現(xiàn)了兩種基于運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)的分類器設(shè)計(jì)方法，即基于Fisher準(zhǔn)則的線性分類器和基于支持向量機(jī)的分類器。首先，本文從基本原理和設(shè)計(jì)方法兩個(gè)角度分別介紹了這兩種分

4、類器。然后結(jié)合兩種特征提取方法，對(duì)自主采集的腦電數(shù)據(jù)和2008年國際BCI算法競(jìng)賽提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行了特征提取與分類操作，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析與討論。
　　(5)在對(duì)特征提取算法，分類器設(shè)計(jì)方法以及腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并建立了基于運(yùn)動(dòng)想象的實(shí)時(shí)腦機(jī)交互系統(tǒng)，使用者可以通過想象左右肢體的運(yùn)動(dòng)任務(wù)來發(fā)送命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界設(shè)備的控制。然后，基于此系統(tǒng)平臺(tái)，與兩個(gè)具體應(yīng)用模塊相結(jié)合，一個(gè)是虛擬小車控制游戲，可以讓使用者進(jìn)行日常的娛樂