基于眼电与运动想象多模态人机交互系统研究

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1、基于眼电与运动想象多模态人机交互系统研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：吴昊指导教师：杨浩教授学位类别：工程硕士（电气工程领域）重庆大学电气工程学院二〇一六年五月AnalysisofHuman-ComputerInteractionbasedonEEGandmotorimaginationEEGAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByWuHaoSupervisedbyProf.YangHaoSpecialty:

2、ME(ElectricalEngineeringField)SchoolofMaterialEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2016重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要人机交互（Human-ComputerInteraction）技术是指以有效的方式通过计算机输入、输出设备实现人与计算机对话的技术，它是计算机领域的一项关键技术。人机交互技术的研发可以有效提高生产效率，同时无障碍人机交互技术的进步可以有效克服残疾人士使用计算机和与外界自然交流的困难，为社会上存在的一些特定障碍群体提供同等水平的使用通道，实现社会的

3、和谐发展。为了改善传统人机交互系统性能，本文分析了眼电与运动想象脑电信号，并研究设计和实现了一种结合眼电（EOG）和脑电（EEG）的在线人机交互系统。本文提出了一种自适应归一化阈值分类法，它可以有效处理眼电信号，识别眼球扫视动作；使用LabVIEW平台实现与Scan平台的实时在线通讯，编译出实时处理系统，建立了基于扫视眼电的实时光标控制系统，实现了在线分析运动想象脑电信号，最后结合眼电与运动想象脑电信号设计了多模态人机交互系统。高效准确的眼电信号和脑电信号分析方法是建立多模态人机交互系统的基础。基于眼电信号的时域信号明显，信号产生迅速的特点，本文首先提出了自适应归一化阈值法，

4、解决了眼电信号峰值改变降低传统阈值法分类准确率的问题，高效识别眼球扫视动作。然后选择共同空间模式与线性判别分析来提取和分类运动想象信号。经过离线分析，证明了眼电信号与脑电信号分析方法的正确性，为后续在线研究提供理论基础。离线实验论证了眼电信号与脑电信号分析算法的可行性，继而本文进行了在线研究。通过LabVIEW建立在线通讯，设计了在线眼电光标控制系统，设计了在线运动想象实验，经过实验论证了所提出算法与所选分析方法在线应用的准确率。在线实验为人机交互系统设计提供了实验支持，本文以此设计了基于眼电与运动想象脑电信号多模态人机交互系统。本系统包含三个子模块，分别是字符输入模块、游戏

5、娱乐模块和需求监护模块。系统使用运动想象信号做控制信号进行模块之间切换，而三个子模块使用眼电信号来控制。本系统可为残疾人士提供无障碍人机交互通道。关键词：眼电信号；运动想象脑电信号；在线实验；人机交互I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTHCI(Human-ComputerInteraction)technologyofferaneffectivewaytoachieveadialoguebetweenmanandmachinethroughtheinputandoutputdevice，whichisakeytechnologyinthecomputerfield.

6、Researchanddevelopmentofhuman-computerinteractiontechnologycaneffectivelyimproveproductionefficiency，whileimprovingtheaccessibilityofhuman-computerinteractiontechnologycanovercomethedifficultiespeoplewithdisabilitiestousecomputersandthenaturalexchangewiththeoutsideworld.HCIalsocanprovidethe

7、sameusing-channellevelforanumberofspecificobstaclesinthesociety，andrealizetheharmoniousdevelopmentofsociety.Toimprovetheperformanceoftraditionalhuman-computerinteraction，thispaperanalyzestheEOGandmotorimageryEEG，anddesignedacombinationofEOGandEEGOnlineHC