基于眼電信號的人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著計算機(jī)的問世,人機(jī)交互的概念應(yīng)運(yùn)而生。人與計算機(jī)完成人機(jī)交互的中介最初以鍵盤、鼠標(biāo)為主,這對于身體健全的人士,通過簡單的手動操作即可完成。為了使人機(jī)交互更加具有普遍性,本文以眼電信號為主要研究對象,通過對眼電圖的分析,初步設(shè)計并實現(xiàn)基于眼電信號的人機(jī)交互系統(tǒng),使擁有完好眼睛功能的殘障人士加入到人機(jī)交互的行列中來。
　　本文主要對眼電信號采集系統(tǒng)進(jìn)行了具體研究和設(shè)計,通過對眼電圖的分析,提出基于眼電波形描述和基于動態(tài)時間歸整的眼

2、電模式識別算法,實現(xiàn)人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計。具體內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　1.分析人體眼電信號的產(chǎn)生機(jī)理特性,引出五種基本眼電模式,分析并總結(jié)眼電信號的背景環(huán)境特點(diǎn)。
　　2.針對眼電信號的特點(diǎn),設(shè)計并實現(xiàn)人機(jī)交互系統(tǒng)中的眼電信號采集系統(tǒng),包括濾波放大電路的設(shè)計和相應(yīng)數(shù)據(jù)接收程序的設(shè)計兩部分。濾波放大電路的設(shè)計中,選擇儀表放大器做首級放大電路,解決了眼電信號的高共模性。高通濾波電路的設(shè)計以低通濾波器作為儀表放大器的反饋來實現(xiàn),

3、解決了電路中存在的信號漂移現(xiàn)象。電路設(shè)計中,補(bǔ)充放大器帶有低通特性,與低通濾波器相結(jié)合,濾除高頻信號。實驗證明,人體表面的眼電信號通過多級濾波放大電路后能比較完整的保留下來,電路設(shè)計可以達(dá)到所需要求。眼電信號采集系統(tǒng)的程序設(shè)計由系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)保存模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、波形顯示模塊等模塊共同組成,重點(diǎn)介紹了數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊,對眼電信號中的50Hz工頻干擾等殘留噪聲進(jìn)一步作濾波處理,并把眼電波形標(biāo)準(zhǔn)化,在虛擬示波器上實現(xiàn)數(shù)

4、據(jù)實時顯示。
　　3.針對測試電極貼片位置特點(diǎn),介紹了眼電信號采集中雙極和單極兩種導(dǎo)聯(lián)方式的概念。經(jīng)過理論分析和實驗驗證,兩種導(dǎo)聯(lián)方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件,具體如何選用可由研究目的而定。
　　4.介紹了兩種眼電模式識別算法,即基于眼電波形描述的眼電模式識別算法和基于動態(tài)時間規(guī)整的眼電模式識別算法。兩種算法的識別率都會受測試電極貼放位置是否偏離標(biāo)準(zhǔn)位置或測試者眼睛動作規(guī)范與否的影響,后者算法中參考模板庫的建立,在一定程度上削