基于视觉注意的脑-机接口系统的研制

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1、本科毕业设计（论文）题目：基于视觉注意的脑-机接口系统的研制院（系）信息科学与工程学院专业通信工程届别2008届学号姓名指导老师2012年05月基于视觉注意的脑-机接口系统的研制II基于视觉注意的脑-机接口系统的研制摘要本课题主要研究基于非依赖视觉注意的脑-机接口（brain-computerinterface,BCI）系统的建构，电脑的显示器中会出现两个会闪烁的方形物体，它们以不同的频率闪烁，代表了左右两个不同的方向。使用者只需要盯着中心十字并注意某个方形块，就可以选中对应方向，从而控制电脑显示器上的小车到达指定位置。实验邀请了3位被测试者共进

2、行了三次试验，他的平均控制正确率有75%。这个研究表明了基于视觉注意的BCI系统所拥有的广泛前景。关键词：脑-机接口，视觉注意，脑电图II基于视觉注意的脑-机接口系统的研制AbstractThispaperpresentsabrain-computerinterface(BCI)basedonthevisualattention.Tworectangleflashingflickersmodulatedatdifferentfrequenciesweredisplayedonacomputermonitor.Thetwoflickersprese

3、nttwodirectionsleftandrightrespectively.Userscouldselectthedirectionsbypayingattentiontothesedifferentbuttons.Threesubjectswereinvolvedinthisexperiment.Theevaluationoftheperformanceofthissystemshowedanaveragesuccessrateof75%.Thisresearchindicatesagreatprospectsofthevisualatte

4、ntionbasedBCIsystems.Keywords:Brain-computerinterface,visualattention,electronencephalography.II基于视觉注意的脑-机接口系统的研制III基于视觉注意的脑-机接口系统的研制目录第1章绪论11.1课题的研究意义11.2脑-机接口的结构21.3脑-机接口研究现状31.4课题的安排4第2章脑-机接口系统的背景知识52.1脑-机接口系统的采集方式52.3信号的预处理72.4信号的特征提取与分类算法82.4.1典型相关分析92.4.2功率谱估计102.5开发平台1

5、0第3章实验设计113.1系统实现113.2受试者113.3数据获取113.4视觉注意范式选择123.5数据处理12第4章实验结果及分析154.1实验结果154.2结果分析及讨论15第5章课题总结与展望185.1课题总结185.2课题展望18参考文献20致谢22附录23翻译23III基于视觉注意的脑-机接口系统的研制III基于视觉注意的脑-机接口系统的研制30基于视觉注意的脑-机接口系统的研制第1章绪论1.1课题的研究意义脑-机接口（Brain-ComputerInterface，BCI）,是一种能让人“心想事成”的技术。100多年前科学家Han

6、sBerger第一次记录了脑电波（Electroencephalography，EEG），人类对大脑的开发从此进入了新的时代[5]。之后的研究表明，不仅大脑中充满电活动，而且这些脑电波并非杂乱无章。这些电活动和人的精神状态，情绪活动，大脑健康程度都有莫大的关系。学者们据此开发了多种应用，比如大脑的医学检测仪器，测谎仪等。BCI也是其中之一。这是一项涉及医学，神经学，信号检测，信号处理，模式识别等多学科交叉技术。在20世纪70年代JacquesVidal的研究拉开了BCI的序幕。在1999年，在纽约州Albany的Rensselarville研究所

7、举办的第一届国际BCI技术会议上，JonathanR.Wolpaw正式给出了BCI系统的定义：“脑-计算机接口(BrainComputerInterface，BCI)是一种不依赖于正常的由外围神经和肌肉组成的输出通路的通讯系统。”[13]说明了BCI系统类似于一种不同于传统的一种新交流方式。在日常生活中，人机交互无处不在，用的最多的恐怕是采用键盘和鼠标来控制电脑，别的交互方式也层出不穷，比如语音控制，触摸控制，重力感应，动态捕捉等，它们越来越多地融入到了我们的身边，但这些交互方式都或多或少要求使用者来活动肌肉。对于正常人来说这再也简单不过了，这也

8、是正常人与外界沟通的方式，大脑控制各个部分的肌肉来传达思想。而有些肌肉以及神经系统损伤的患者，大脑和肌肉脆弱的联系不复存在，大脑的指令无