基于脑电的脑-计算机接口在线系统研究

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1、论文题目基于脑电的脑-计算机接口在线系统研究学科专业生物医学工程指导教师尧德中教授作者姓名彭绪勇班学号200520901004分类号密级UDC注1学位论文基于脑电的脑-计算机接口在线系统研究（题名和副题名）彭绪勇（作者姓名）指导教师姓名尧德中教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请专业学位级别硕士专业名称生物医学工程论文提交日期2008.4论文答辩日期2008.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2008年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。独创性声明

2、本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电

3、子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要脑-机接口（Brain-computerinterfaces,BCI）是在人脑与计算机或其它外部设备之间建立的新的通信接口，通过对反映大脑功能的脑电信号或其它电生理参数的特征识别和分类，向外界传输信息和控制命令，从而实现人脑与外界无需外围神经和肌肉控制的新的通信方式。本文对脑-机接口的在线应用进行了研究，基于

4、PC和USB脑电放大器搭建了脑-机接口在线系统，对在线系统中涉及的信号处理和模式识别算法进行了研究，对在线系统的性能及改进进行了详细的讨论。在此我们主要研究了以下3个方面：在本论文中，我们首先研究了脑-机接口在线实时系统的需求，在PC和USB脑电放大器上实现了在线系统的搭建，包括信号的采集、存储、处理，以及实验刺激和反馈控制图形接口的实现。比较了各种信号处理和模式识别算法，并在实时在线系统上实现了我们的在线分类和控制算法：AR(Adaptiveregressionmodel)模型参数和估计谱作为特

5、征，采用线性判决分类器（LinearDiscriminantAnalysis,LDA）和二次判决分类器（QuadraticDiscriminantAnalysis,QDA）实现了特征到控制命令的转换，在线控制采用了投票机制（Voting）并根据投票结果对光标速度进行了线性控制，进一步讨论了对脑-机接口的异步机制。最后我们对在线系统的性能进行了详细讨论，针对脑电的非平稳性，采用了不连续更新分类器的方法，以改善分类结果和在线系统的性能。3名被试参加了脑-机接口在线控制的训练，其中2名被试基本能实现在线

6、光标的在线移动，结论表明简单有效的算法更利于被试学习脑-机接口的在线控制。关键词：脑-机接口，脑电，在线系统，AR，LDA，QDAIABSTRACTABSTRACTBrain-computerinterface(BCI)isanewcommunicationinterfacebetweenbrainandcomputerorotherdeviceswithoutanyfunctionofperipherymusclesandnerves.AnonlineBCIsystemusuallyinclud

7、eselectrophysiologysignalfeaturesrecognizingandclassifying,informationandcommandstranslatingtotheenvironmenttorealizedirectcommunicationbetweenbrainanddevices.Inthiswork,anonlineBCIsystembasedonEEG(electroencephalograph)wasrealizedwithapersonalcompute

8、randaUSBEEGamplifier.Followingthestudyofseveralmethodsaboutsignalprocessingandpatternrecognizing,theautoregressivemodelcoefficientsandtheestimatedspectrumwereselectedastheEEGfeatures;thelineardiscriminateanalysis(LDA)andthequadraticdiscriminat