基于视觉双特征的并行脑—机接口范式的研究

《基于视觉双特征的并行脑—机接口范式的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：R318.04学校代码：10062密级：学号：2012602148硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目：基于视觉双特征的并行脑-机接口范式的研究TITLEAstudyonaSimultaneousHybridBCIParadigmbasedontheVisualDualfeatures一级学科：生物医学工程二级学科：论文作者：丁佳指导教师：王索刚副教授天津医科大学研究生院二〇一五年五月分类号：R318.04学校代码：10062密级：学号：2012602148学位类别：科学学位专业学位学科门类：工学硕士学位论文MASTER’SDISSERTATI

2、ON论文题目：基于视觉双特征的并行脑-机接口范式的研究TITLEAstudyonaSimultaneousHybridBCIParadigmbasedontheVisualDualfeatures一级学科：生物医学工程二级学科：论文作者：丁佳指导教师：王索刚副教授天津医科大学研究生院二〇一五年五月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下独立进行研究工作取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，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了谢意。学位论文

3、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天津医科大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文，并编入有关数据库。保密，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密。（请在相对应的方框内打“√”）学位论文作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日中文摘要脑-机接口这一概念在二十世纪七十年代被首次提出，至今已有几十年的发展历史。从最开始的旨在帮助残疾人或严重神经肌肉受损而生活不能自理的人重新建立与外界的正常交流，到如

4、今的多元领域发展和应用，如在康复医学领域、娱乐领域、特殊作业领域及生物身份识别领域等等。传统脑-机接口系统仅采用单一的脑电信号作为输入信号，常常存在一定的缺陷和不足，如在传统的P300speller中，系统需要遍历所有行列刺激才能最终确定所选字符，存在传输速率低、执行效率差等问题。联合脑-机接口就是将不同类型的脑-机接口相结合，或在一种脑-机接口的基础上加入其他控制系统，以实现混合控制方式，它与传统单一的脑-机接口系统相比，能在多任务情况下提高执行效率，因此本文提出了一种基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)和运动起始视觉诱发电位(MVEP)的并行脑-机接口范式。刺激范式为一种新型的

5、3*3字符矩阵，使其纵列矩阵方框内的竖条按照同一频率闪烁以诱发SSVEP，横行方框内竖条按行随机运动以诱发MVEP。8位被试者参与了联合范式和单一的基于MVEP的范式实验，并从时域、频域和时-频域上对其进行了特征分析。联合范式下，通过对各导联采集到的脑电信号经过多次叠加平均，发现时域上顶颞叶区的MVEP的特征成分N200电位在靶刺激出现后的200ms左右被明显的诱发出来，并作不同时刻的脑地形幅值图发现联合范式在300ms左右较单一范式还诱发了明显的P300，同时比较联合范式与单一范式N200的潜伏期，发现联合范式N200的潜伏期明显延长(P<0.05)；采用周期图法对枕区导联在频

6、域上进行数据处理，发现明显诱发了与目标字符闪烁频率对应的SSVEP，枕区导联的幅值随着离Oz导联距离的增加而降低；对Oz导联上获取的数据进行短时傅里叶变换，发现大多数被试者诱发脑电的频率随着时间变化保持不变且不间断，但其中有2位被试者出现了SSVEP阻断的现象，为了进一步验证运动刺激的出现是否会对SSVEP的诱发起到抑制作用，采用典型相关分析方法对枕区信号进行处理，结果表明当运动刺激出现时，枕区脑电信号与刺激频率的相关系数ρ值小于运动刺激不出现时，验证了运动刺激的出现会在一定程度上抑制SSVEP的诱发，但这一特性个体差异较大。最后对两种范式得到的脑电信号利用支持向量机进行分类，分

7、别计算分类正确率和信息传I输速率。结果显示，联合范式在分类正确率及信息传输速率上均优于单一范式，并且选择次数2次以上，联合范式的平均正确率提高了3%以上，当相同目标字符刺激重复3次以上，数据平均后，联合范式的正确率达90%以上，联合范式的最高ITR达40bit/min。研究结果表明，这种新型的联合脑-机接口范式并行的刺激方式能同时有效的诱发多种特征脑电信号，并且对采集到的脑电信号在时域上提取目标字符所在位置的行信息，在频域上提取列信息，通过分类器对特征信号进行识别最终确定了目标字