基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的腦-機接口研究與設(shè)計.pdf

1、腦-機接口是一種新興的人機交互方式，它的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，是一項極具潛力的研究科目，并具有很高的實際應(yīng)用價值。本篇論文旨在通過對腦.機接口中刺激方式以及信號分析方法的研究，高效、快速、可靠地提取信號特征，并通過增加刺激選項，有效地增加SSVEP在CRT顯示器上的可用性。
　　 在大量查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)之上，作者選定了穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位作為研究課題。原因在于它是目前腦.機接口研究領(lǐng)域中信號處理速度較快也較為可行的一種研究方法，本文的工作主要

2、集中于實驗設(shè)計與信號處理方法兩個方面。
　　 在實驗設(shè)計方面的具體工作如下：
　　 首先根據(jù)CRT顯示器的特有刺激屬性(刺激形式為方波而非正弦波)，只選擇刺激時間間隔為CRT顯示器刺激時間間隔整數(shù)倍的少數(shù)幾個頻率選項作為SSVEP的刺激頻率，以避免方波刺激引起的諧波對實驗效果的干擾。并針對單一選項SSVEP以及多選項SSVEP在不同屏幕刷新率下的實驗結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　 而后，針對CRT顯示器刺激選項較少這一特

3、點，本文提出了混合頻率刺激的概念?；旌项l率刺激的大致思想是，將兩種頻率進(jìn)行結(jié)合，同時使用兩種頻率對被試進(jìn)行刺激。在混合頻率刺激的實驗中，作者嘗試了多種組合，最終發(fā)現(xiàn)，兩種頻率的刺激逐一交替出現(xiàn)的刺激方式對于實驗的結(jié)果最為有利。通過大量的頻率組合與實驗，最終我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩種刺激頻率相差較大時(>3Hz)，通過AR模型可有效提取這兩種頻率，而當(dāng)刺激頻率相差較小時，會在這兩種刺激頻率的平均值處產(chǎn)生很大的頻譜峰值。此方法可以有效地增加SSVEP

4、的刺激選項，具有較高的應(yīng)用價值。
　　 在信號的頻率檢測方面，本文的具體工作如下：
　　 本文首先嘗試了目前SSVEP信號分析處理中較為常用的滑動平均濾波方法，將其應(yīng)用于頻域，并通過軟閾值特征提取方法，有效地對信號進(jìn)行了特征檢測。通過實驗結(jié)果的分析，我們發(fā)現(xiàn)該方法對于腦電信號以alpha波為主的人群，判斷的準(zhǔn)確率會有所下降，因此考慮其他算法的研究。
　　 而后，本文通過文獻(xiàn)的查閱以及對于基于滑動平均濾波與軟閾值提

5、取方法實驗分析結(jié)果的研究，本文決定采用小波分析與AR參數(shù)模型相結(jié)合的方法對信號進(jìn)行頻譜檢測。通過信號的分析結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，該方法較前一種方法可有效地提高檢驗的正確率，可較大幅度的提高CRT顯示器上SSVEP在腦電信號以alpha波為主人群中的應(yīng)用。
　　 最終，本文將混合頻率刺激SSVEP的研究結(jié)果應(yīng)用于視頻撥號系統(tǒng)當(dāng)中，利用混合頻率刺激的特性，設(shè)計了一個可在CRT顯示器上實現(xiàn)較多選項刺激的視覺撥號系統(tǒng)。使被試可以通過眼睛的注視