基于伪随机序列的彩色视觉刺激的脑机接口系统

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1、SOOCHOWUNIVERSITY硕士专业学位论文论文题目基于伪随机序列的彩色视觉刺激的脑机接口系统研究生姓名赵萍萍_________指导教师姓名_________________常春起_________专业名称____________电子与通信工程研究方向_____________生物信号处理论文提交日期2015年4月学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研宄成果，也不含为获得苏州大学或其它

2、教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。论文作者签名期：学位论文使用授权声明本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定，即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献信息情报中心、中国科学技术信息研宂所（含万方数据电子出版社)、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存和汇编

3、学位论文，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。基于伪随机序列调制彩色视觉刺激的脑机接口系统摘要基于伪随机序列调制彩色视觉刺激的脑机接口系统摘要脑机接口(BCI)是一种新颖的人机交互方式,可以实现人脑与外界直接通信。本文开展了基于伪随机序列调制彩色视觉刺激的多输入指令脑机接口系统的设计及实验研究。基于人类视觉系统特性,本研究采用的彩色圆环的交替呈现与消失作为视觉刺激被证明更加舒适和安全。本文通过比较实验环境的亮暗，被试离屏幕的距离以及被试的注视点,证明被试在与屏幕背景色相似的昏黄的灯光下,离屏幕30cm（视

4、角12度）左右,注视整个红绿圆环的条件下能够诱发出信号最强的视觉诱发电位。在本文提出的脑机接口方案中屏幕上同时呈现36个彩色圆环刺激以模拟36个字母和数字的键盘输入系统,每个刺激的呈现与消失模式由相互正交的36个伪随机Gold序列编码给定。该脑机接口系统通过判断被试注视的刺激图案确定被试的指令基本实现。利用Gold序列的自相关性高和正交的特性，可以采取相应的正交解码算法对所采集的被试脑电（EEG）信号进行处理，从而得到每个彩色圆环所诱发的视觉诱发电位（VEP）。然后对解码所得的视觉诱发电位进行平均并用理想的视觉诱发电位为模

5、板做匹配滤波以提高信噪比,进而提升BCI指令提取的准确性。实验数据证明:基于伪随机序列调制彩色视觉刺激的脑机接口系统的平均信息传输率和平均准确率分别能达到21.06bit/min和91.3%。关键字：脑机接口（BCI），瞬态彩色视觉诱发电位（CTVEP），脑电信号（EEG），Gold序列作者：赵萍萍指导教师：常春起IAbstractABrainComputerInterfacebasedonPseudoRandomSequenceModulatedChromaticVisualStimulationABrainComput

6、erInterfaceBasedonPseudoRandomSequenceModulatedChromaticVisualStimulationAbstractBrain-computerinterface(BCI)isanovelwayofinteractionbetweenahumanandamachine,whichdirectlylinksthebrainandtheoutwardenvironment.Inthisthesis,weproposedanovelmultipleinputsBCIprotocolu

7、tilizingagreatnumberofsimultaneouschromaticvisualstimulimodulatedbyorthogonalpseudorandomsequencesandarealizationofsuchprotocolwastestedonnormalhealthyhumansubjects.Accordingtopropertiesofhumanvisualsystem,chromaticratherthantraditionalachromaticvisualstimulationh

8、asbeendemonstratedmuchsaferandmorecomfortableforBCIusers.ForthechoiceofpsychophysicalparametersofthechromaticvisualstimulioptimalforBCI,itwasfoundthroug