基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、腦機(jī)接口（Brain Computer Interface, BCI）是在人腦和電子設(shè)備之間建立不依賴于常規(guī)大腦信息輸出路徑（外周神經(jīng)及肌肉組織）的對(duì)外信息交流和控制技術(shù)，其主要目的是為喪失肌肉活動(dòng)能力的殘障人士提供一種全新的與外界環(huán)境交流的途徑。
　　盡管BCI技術(shù)在過(guò)去17年間取得了飛速發(fā)展，但受限于腦電信號(hào)的信噪比低、抗噪聲能力差、復(fù)雜度高，開(kāi)發(fā)實(shí)用化的BCI系統(tǒng)仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。本論文針對(duì)實(shí)用型 BCI系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)展

2、開(kāi)研究，設(shè)計(jì)研發(fā)了一套四選項(xiàng)基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位（Steady State Visual Evoked Potentials, SSVEP）的BCI系統(tǒng)。該系統(tǒng)由8導(dǎo)聯(lián)便攜式腦電信號(hào)采集儀和SSVEP控制器構(gòu)成，具有便攜式、易于使用、成本較低、實(shí)用化程度高等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)的平均正確率達(dá)到96.5％，達(dá)到現(xiàn)已發(fā)表論文的最優(yōu)水平。本論文所設(shè)計(jì)BCI系統(tǒng)可直接用于殘疾人輔助，為其提供一種全新的與外部環(huán)境交流控制的途徑，提高他們的生活質(zhì)量

3、。
　　與現(xiàn)有基于SSVEP的BCI系統(tǒng)相比，本論文所設(shè)計(jì)的BCI系統(tǒng)具有如下創(chuàng)新點(diǎn)：
　　1)本論文自行設(shè)計(jì)整套BCI系統(tǒng)的所有硬件電路，而非以拼接購(gòu)買(mǎi)設(shè)備的方式完成系統(tǒng)。由此，可對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能劃分、操作方式、設(shè)備尺寸、設(shè)備成本進(jìn)行充分的定制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的便攜性、易用性、低成本和實(shí)用化。
　　2)本論文在自主設(shè)計(jì)的腦電信號(hào)采集儀中設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn) SSVEP識(shí)別算法，采集儀完成信號(hào)采集和 SSVEP識(shí)別，直接輸出識(shí)別分類(lèi)

4、結(jié)果，系統(tǒng)無(wú)需單獨(dú)的計(jì)算設(shè)備（計(jì)算機(jī)或DSP設(shè)備）進(jìn)行信號(hào)識(shí)別，這是本論文系統(tǒng)與現(xiàn)有BCI系統(tǒng)最大的不同之處。如此設(shè)計(jì)消除了現(xiàn)有BCI系統(tǒng)中的硬件冗余，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的便攜性、易用性與實(shí)用性，降低了系統(tǒng)的成本。
　　3)在 SSVEP識(shí)別算法中，本論文提出并設(shè)計(jì)了基于分段均值的直流基線校準(zhǔn)預(yù)處理算法，以此解決硬件編程中數(shù)據(jù)溢出、資源需求、運(yùn)算效率等問(wèn)題。同時(shí)，本論文將定點(diǎn)小數(shù)與快速傅里葉變換（Fast Fourier Trans

5、formation, FFT）相結(jié)合，首次將基于定點(diǎn)小數(shù)的 FFT算法應(yīng)用到 SSVEP識(shí)別中，降低了SSVEP識(shí)別算法對(duì)硬件資源的需求，由此在資源有限且無(wú)浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算能力的單片機(jī)（腦電信號(hào)采集儀的微控制器）內(nèi)快速完成SSVEP的識(shí)別。
　　4)本論文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供兩種開(kāi)發(fā)性輸出接口：模擬鍵盤(pán)輸出將整個(gè)BCI系統(tǒng)模擬成鍵盤(pán)，可直接操控現(xiàn)有計(jì)算機(jī)軟件；脈沖輸出用于控制其他電子設(shè)備。與現(xiàn)有BCI系統(tǒng)相比，系統(tǒng)不再局限于只能操作自行編寫(xiě)的