模拟阅读脑-机接口的优化

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1、学校代号10524学号21110004分类号密级硕士学位论文“模拟阅读”脑-机接口的优化学位申请人姓名曹巧玲培养单位生物医学工程学院导师姓名及职称官金安教授学科专业生物医学工程研究方向信号与信息处理论文提交日期2014年5月19日学校代号：10524学号：21110004密级：中南民族大学硕士学位论文“模拟阅读”脑-机接口的优化学位申请人姓名：曹巧玲导师姓名及职称：官金安教授培养单位：生物医学工程学院专业名称：生物医学工程论文提交日期：2014年5月19日论文答辩日期：2014年5月25日答辩委员会主席：刘守印教授Optimizingof“ImitatingRead

2、ing”Brain-ComputerInterfacebyCAOQiaolingB.E.(HebeiNorthUniversity)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinBiomedicalEngineeringintheCollegeofBiomedicalEngineeringofSouth-CentralUniversityforNationalitiesSupervisorProfessorGuanJin-anM

3、ay,2014中南民族大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权中南民族大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索

4、，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在____年解密后适用本授权书。2、不保密□√。（请在以上相应方框内打“”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日中南民族大学硕士学位论文摘要脑-机接口作为一种全新的辅助通信系统，其最初研究的主要目的是为那些思维正常但有严重运动障碍的患者（如肌萎缩性脊髓侧索硬化、脑干中风、脑或脊髓损伤）提供语言交流和环境控制的途径，提高他们的生活质量。但随着计算机技术和各学科的发展，脑-机接口在工业、军事、康复医疗、测谎、疲劳驾驶检测、娱乐等方面也具有潜在的应用前景。中南民族大学认知科学国家民

5、委重点实验室提出了“模拟阅读”脑-机接口模式，基于该模式的研究已经取得了一定的成绩，但离实际使用还有一段距离。必须对有些部分加以改进与优化，本文在三个方面对该系统进行优化：1）研究时间编码密度对“模拟阅读”脑-机接口系统的影响。根据已有经验设计了四种字符串移动速度，分别为6ms/pixel，5ms/pixel，4ms/pixel，3ms/pixel，根据所设计的模式采集脑电信号，预处理之后对采集的特征分别使用支持向量机和改进算法Cov-Kmeas分类，最后分析时间编码密度对系统的影响，找到适合本系统的参数，利用支持向量机分类，四种速度的平均识别率为50.3%、59.

6、2%、50.72%、50.84%，在5ms/pixel平均识别率最高。2）研究刺激物的不同特征对“模拟阅读”脑-机接口的影响，设计时考虑到刺激的时间和空间分布、设计了15种刺激物的样式，分别按照刺激物背景的有无、像素的大小、形状的不同，通过预处理和模式识别，分析刺激物的不同特征对系统的影响，找到适合本系统的刺激物特征，对于刺激物的不同特征而言，得到的最高识别率为62.22%，对应的刺激物特征为无背景，靶标字符和非靶标字符的中间为红实线，像素大小为30*30。3）研究实现“模拟阅读”脑-机接口的异步化，原系统工作在同步模式，但根据实际需要，使用者希望自主控制系统。为此

7、，设计了相应的实验模式，分为工作状态和非工作在状态，把闭眼状态作为两种状态的转换，对于脑-机接口的异步化，两种状态的可区分性平均值为89.167%，最高为95%。研究结果表明，靶标速度和靶标特征的研究对后续的系统优化有一定的帮助，提出的系统异步化方法是可行的，为最终实现脑-机接口走出实验室奠定了理论和实验基础。关键词：脑-机接口；模拟阅读；异步化；模式识别；支持向量机；聚类分析；非工作状态I“模拟阅读”脑-机接口的优化AbstractBrain-computerinterfaceisanewauxiliarycommunicationsystem,theinit