基于OpenGL的腦電圖機顯控軟件設(shè)計.pdf

1、腦電信號（EEG）是大腦皮層中神經(jīng)元細胞間交換物質(zhì)、傳遞各感官反應(yīng)和傳送大腦指令時，電位變化產(chǎn)生的電壓值。當人體受到外界刺激或主觀思考時，腦電信號會發(fā)生變化，傳統(tǒng)的腦電設(shè)備，顯示功能較為單一，只能通過波形的變化來表示這些差異。本文設(shè)計的腦電圖機顯控軟件，將頭部模型引入顯示端，并在模型中添加虛擬導(dǎo)聯(lián)來模擬腦電測試時的電極片，在仿真中，通過對腦電信號的讀取，將腦電信號的特征變化通過虛擬導(dǎo)聯(lián)的不同狀態(tài)來表征。此外，對大腦模型進行功能區(qū)劃分，每

2、個功能區(qū)都與其包含的虛擬導(dǎo)聯(lián)建立了特定的關(guān)系，當功能區(qū)內(nèi)的虛擬導(dǎo)聯(lián)發(fā)生狀態(tài)變化時，該區(qū)域就會被標記為當前腦活動區(qū)，通過顏色變化在顯示端直觀表示。
　　本文首先通過3DMAX對頭部模型建模，將頭部模型依據(jù)腦功能區(qū)的劃分標準，分割為5個區(qū)域，并根據(jù)10-20導(dǎo)聯(lián)法為頭部模型添加電極片模型。利用OpenGL圖形接口完成對模型的讀取，并設(shè)計模型的旋轉(zhuǎn)、平移、拾取和顏色渲染的功能。在腦電的信號研究中科學家歸納一些腦電信號變化的規(guī)律，其中 P

3、300電位變化就是大腦應(yīng)對刺激的一種規(guī)律反應(yīng)。本文使用盲源分離算法對串口中傳輸?shù)哪X電信號做P300電位分析，通過對P300電位特點的先驗理論，對含有P300電位的多導(dǎo)聯(lián)混合腦電信號進行時頻域濾波，去除多余數(shù)據(jù)，保留P300特征信號；然后使用FastICA算法對混合信號盲源分離，得到若干獨立分量；對獨立分量中時域峰值和能量熵分析，得到最接近 P300電位的若干獨立分量，最終選取這些獨立分量中投影權(quán)值較大的若干導(dǎo)聯(lián)作為當前活動電極。然后是對

4、腦電圖機軟件人機交互和功能模塊的實現(xiàn)，包括主界面設(shè)計模塊、導(dǎo)聯(lián)設(shè)置模塊、串口配置模塊以及波形繪制模塊的人機交互實現(xiàn)和電極片狀態(tài)顯示、活動電極標識、功能區(qū)標識以及電極片拾取的功能實現(xiàn)。最后，通過4種特定刺激來驗證算法獲取活動電極的正確性以及對人機交互和功能模塊進行測試。本設(shè)計打破了傳統(tǒng)腦電圖機單一的波形輸出功能，將腦電信號的變化在頭部模型中直觀顯示，實現(xiàn)了信號量的可視化。本文所設(shè)計的腦電顯控軟件能夠直觀顯示腦電信號變化動態(tài)，實現(xiàn)對電極片的