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《安徽大学》 2011年
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基于稳态视觉诱发电位的脑机接口系统的设计与研究

刘家乐  
【摘要】:随着计算机技术的发展,人机交互领域的研究越来越受到人们的重视。脑机接口是一种新型的人机交互系统,它在人体与计算机之间建立连接,利用从人体采集到的脑电信号控制计算机或者其他外部电子设备从而实现人机交互。脑机接口研究的最终目标是设计实现一种基于脑电信号的新型残疾人辅助设备,以帮助有运动障碍的残疾患者更好地与外界交流。因此,脑机接口领域的研究具有非常重要的社会意义和潜在的经济价值。 本文设计并实现了基于稳态视觉诱发电位的脑机接口系统。课题研究的主要工作包括以下三个部分: 1.参与脑机接口系统硬件采集平台的搭建。脑电信号非常微弱而且在采集过程中会掺杂各种背景噪声,囚此,在系统软件读取信号前,通过预处理电路对脑电信号进行放大、去噪等处理。预处理电路主要包括:前端保护电路及滤波器、中间级放大电路、共模抑制电路以及后端放大电路四个部分。 2.设计并实现了脑机接口系统软件。系统设计实现了基于图形闪烁的视觉刺激模块,通过滤波、频谱分析等数字信号处理方法对采集到的SSVEP信号进行特征提取,从而实现对外部设备机械手臂的控制。系统软件主要包括脑电信号采集、信号波形显示、信号预处理、信号处理以及信号特征提取等模块。 3.基于所设计的脑机接口系统进行大量的实验与分析。从本实验室选取几名实验者进行多组实验测试和数据采集工作,获取大量SSVEP原始数据,并初步建立起SSVEP信号样本库。 4.对所建实验系统存在的一些不足进行了分析,并针对SSVEP频谱检测门限选择问题,给出了一种滑动窗方差估计新算法,用于窗口内数据能量的在线归一化,一定程度缓解了检测门限选择的困难,仿真结果验证所提算法的有效性。
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP11

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 肖美霞;基于脑电信号控制的电话拨号系统的设计与实现[D];南昌大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 黄漫玲;吴平东;殷罡;刘莹;;基于稳态视觉诱发电位的脑-机接口实验研究[J];北京理工大学学报;2008年11期
2 程明,高上凯,张琳;基于脑电信号的脑—计算机接口[J];北京生物医学工程;2000年02期
3 何庆华,彭承琳,吴宝明;脑机接口技术研究方法[J];重庆大学学报(自然科学版);2002年12期
4 王小军,周学科,宫世子;连续滑动窗的递推-Pruning-FFT算法[J];西安邮电学院学报;2004年02期
5 马贇;王毅军;高小榕;高上凯;;基于脑-机接口技术的虚拟现实康复训练平台[J];中国生物医学工程学报;2007年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 何庆华;基于视觉诱发电位的脑机接口实验研究[D];重庆大学;2003年
2 伍亚舟;基于想象左右手运动思维脑电BCI实验及识别分类研究[D];第三军医大学;2007年
3 李洁;多模态脑电信号分析及脑机接口应用[D];上海交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 程光辉;脑—机接口视觉刺激器实现技术的研究[D];重庆大学;2006年
2 刘青峰;视觉诱发电位测量系统的研究[D];重庆大学;2009年
3 卫兵;一种基于脑电α波的人机交互控制系统的设计与研究[D];安徽大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄漫玲;吴平东;殷罡;刘莹;;基于稳态视觉诱发电位的脑-机接口实验研究[J];北京理工大学学报;2008年11期
2 彭松,方祖祥,周虎,马杰;一种新型的脑电有线传输技术[J];北京生物医学工程;2001年01期
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4 刘大路,江朝晖,冯焕清,王聪;基于脑电信号时空分布信息的思维特征研究[J];北京生物医学工程;2004年02期
5 周颖,王涛,冯焕清,江朝晖;运动想象脑电的ERD/ERS分析[J];北京生物医学工程;2004年04期
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10 张磊;张辉;;新型心电信号前置放大电路设计[J];电脑知识与技术;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
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2 徐礼胜;王颖;汪跃;梁继红;姜瑶;王冠雄;柳家进;赵越;;远程听诊咨询系统的设计与实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
3 王志芳;王颖;李虹;刘玉红;黄祖春;谢正祥;;后发放节律还是视觉松弛波[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(二)[C];2007年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄丹飞;基于生理信号关联分析的可组合多通道监护系统的研究[D];长春理工大学;2011年
2 程龙龙;BCICFES重建运动神经系统的信号处理与控制关键技术研究[D];天津大学;2010年
3 李诺;针刺对脑功能影响的数据采集与分析[D];天津大学;2010年
4 赵勇;小波变换与匹配追踪电能质量分析方法研究[D];北京化工大学;2011年
5 叶柠;基于脑电信号的脑—机接口的关键技术与实验研究[D];东北大学;2010年
6 何庆华;基于视觉诱发电位的脑机接口实验研究[D];重庆大学;2003年
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8 毛大伟;分尺度复杂性及希尔伯特-黄变换在脑电分析中的应用[D];浙江大学;2005年
9 杨帮华;自发脑电脑机接口技术及脑电信号识别方法研究[D];上海交通大学;2007年
10 范金锋;脑电非线性时间序列仿真研究[D];中国科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁雷;白鼠脑电信号远控采集处理系统的设计与研究[D];山东科技大学;2010年
2 钟丽辉;SD大鼠闪光视觉诱发电位的少次提取和神经元放电的初步研究[D];郑州大学;2010年
3 薛匡正;脑控机器人系统运动控制算法研究[D];大连理工大学;2010年
4 王丽佳;基于BCI多动作模式的ERD/ERS信号分析及识别方法的研究[D];南昌大学;2010年
5 赵以亮;特定行为下大鼠M1和PPC的局部场电位研究[D];山东师范大学;2011年
6 李银;基于ARM的心电信号采集系统设计[D];武汉理工大学;2011年
7 戴斌;基于LabVIEW的心电信号处理系统的设计[D];武汉理工大学;2011年
8 吴浩浩;眼动辅助下的脑电信号手部动作识别研究[D];杭州电子科技大学;2011年
9 刘辉;基于视觉诱发的P300脑电信号处理算法研究[D];广东工业大学;2011年
10 彭杰;诱发脑电电刺激系统及其信号处理算法的研究[D];广东工业大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 黄漫玲;吴平东;殷罡;刘莹;;基于稳态视觉诱发电位的脑-机接口实验研究[J];北京理工大学学报;2008年11期
2 杨立才,李佰敏,李光林,贾磊;脑-机接口技术综述[J];电子学报;2005年07期
3 徐婷;;信号频率测量的DSP实现[J];电子质量;2011年11期
4 刘家乐;吴小培;;基于稳态视觉诱发电位的脑机接口系统的设计与研究[J];工业控制计算机;2011年05期
5 程明,任宇鹏,高小榕,王广志,季林红,高上凯;脑电信号控制康复机器人的关键技术[J];机器人技术与应用;2003年04期
6 何庆华;吴宝明;王禾;彭承琳;钟渝;;脑机接口视觉刺激器的研究[J];中国临床康复;2004年11期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 于洪丽;磁刺激穴位脑电特征信号提取及分析[D];河北工业大学;2011年
2 程明;基于脑电信号的脑—计算机接口的研究[D];清华大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 李亚飞;基于脑电信号的假手控制方法研究[D];杭州电子科技大学;2009年
2 程光辉;脑—机接口视觉刺激器实现技术的研究[D];重庆大学;2006年
3 王三强;脑电信号采集系统设计及在脑—机接口中的应用研究[D];重庆大学;2006年
4 温奇;基于稳态视觉诱发电位肌肉电刺激仪的研究[D];天津大学;2006年
5 王振;基于SVM的BCI系统中P300信号识别技术研究[D];天津大学;2007年
6 石倩;基于稳态视觉诱发电位的脑—机接口研究与设计[D];大连理工大学;2009年
7 涂委;多分类脑—机接口特征提取与模式分类方法的研究[D];南昌大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨继深;共模干扰和差模干扰[J];安全与电磁兼容;2002年02期
2 张建华,徐宁寿,潘映辐;内模滤波与小波分解结合用于视觉诱发脑电信号提取──提取视觉诱发脑电信号的新方法之六[J];北京工业大学学报;2001年02期
3 程明,高上凯,张琳;基于脑电信号的脑—计算机接口[J];北京生物医学工程;2000年02期
4 陈强,彭虎,冯焕清,江朝晖;独立式脑-计算机接口信号处理和识别方法研究[J];北京生物医学工程;2005年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 魏彬;贾存良;;脑电信号预处理电路的设计[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会2006年学术年会暨中国仪器仪表学会医疗仪器分会第三届第三次理事会论文汇编[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 何庆华;基于视觉诱发电位的脑机接口实验研究[D];重庆大学;2003年
2 程明;基于脑电信号的脑—计算机接口的研究[D];清华大学;2004年
3 杨帮华;自发脑电脑机接口技术及脑电信号识别方法研究[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 高扬;基于脑电Alpha波的脑-机接口系统设计[D];天津大学;2004年
2 陈骞;基于脑电Alpha波的BCI电视遥控系统的设计与实验研究[D];天津大学;2005年
3 程光辉;脑—机接口视觉刺激器实现技术的研究[D];重庆大学;2006年
4 李坤;运动意识脑电分类及基于VC++的脑机接口实验系统[D];安徽大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马世伟;关俊强;杨帮华;袁玲;;用于BCI的脑电信号检测电路的设计[J];测控技术;2009年06期
2 黄漫玲;吴平东;毕路拯;刘莹;;闪光视觉诱发电位在脑机接口中的应用研究[J];计算机应用与软件;2009年11期
3 王萍;杨静丽;万柏坤;;脑—机接口技术研究[J];医疗卫生装备;2007年11期
4 黄漫玲;吴平东;刘莹;毕路拯;;平滑伪Wigner-Ville分布在脑电信号提取中的应用[J];微计算机信息;2009年16期
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6 孙虹;朱海川;吴婷;;基于自发脑电的脑机接口实验研究与设计[J];测控技术;2008年07期
7 朱文明;高诺;;脑机接口技术研究概述[J];信息技术与信息化;2008年06期
8 周鹏;曹红宝;熊屹;张爽;王明时;;一种新型拉普拉斯电极的设计及其在脑机接口中的应用[J];传感技术学报;2007年09期
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10 尧德中;刘铁军;雷旭;杨平;徐鹏;张杨松;;基于脑电的脑-机接口:关键技术和应用前景[J];电子科技大学学报;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 耿丽清;赵丽;元鹏贤;李宏伟;;基于双层稳态视觉诱发电位的脑机接口技术研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
2 钱久超;夏斌;杨文璐;;基于P300诱发电位的脑机接口技术研究综述[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2010)暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年
3 赵丽;万柏坤;高扬;;基于脑电信号α波的电动小车控制系统研究[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
4 王璐;吴小培;郭晓静;;基于动态独立分量分析的μ节律提取[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(上册)[C];2007年
5 岳鹏;苗丹民;邱玉辉;;一种眼动型脑机接口的设计原理[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集(下册)[C];2006年
6 李丽君;黄思娟;吴效明;熊冬生;;基于运动想象的脑电信号特征提取与分类[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会2010两岸四地生物医学工程学术年会论文集[C];2010年
7 崔建国;王旭;;基于光纤隔离与通讯的生物电信号放大方法研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
8 王裕清;粱平;郭付清;张登攀;;脑电信号诊断专家系统的研究[A];中国生理学会第21届全国代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2002年
9 赵丽;万柏坤;高扬;;基于脑电信号α波的电动小车控制系统研究[A];《制造业自动化与网络化制造》学术交流会论文集[C];2004年
10 陶霖密;穆煜;杨澍;张中元;马旭龙;;人-车交互系统的设计与实现[A];第18届全国多媒体学术会议(NCMT2009)、第5届全国人机交互学术会议(CHCI2009)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2009)论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 孙燕燕;洪波:脑机接口传递思维[N];北京科技报;2010年
2 环科;意念移物-脑机接口技术演绎科技神话[N];福建科技报;2008年
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4 本报记者 马文方;脑机接口:互联网遥远的疆界[N];中国计算机报;2010年
5 本报记者 罗朝淑;脑机接口:唤起神经康复的新希望[N];科技日报;2011年
6 实习生 陈明立;脑机接口,开启“心灵感应”时代[N];科技日报;2010年
7 徐娜;神奇发带为大脑做体检[N];大众科技报;2010年
8 清水 编译;超人并非遥不可及[N];计算机世界;2010年
9 记者 刘正午;贺斌:站在读脑技术前沿[N];医药经济报;2010年
10 张文清 记者 王春;意念控制车速及左右转弯前行[N];科技日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程明;基于脑电信号的脑—计算机接口的研究[D];清华大学;2004年
2 何庆华;基于视觉诱发电位的脑机接口实验研究[D];重庆大学;2003年
3 赵丽;基于脑电信号的脑-机接口技术研究[D];天津大学;2004年
4 朱晓源;EEG脑机接口的连续预测方法研究[D];中国科学技术大学;2007年
5 吴婷;自发脑电脑机接口模式识别关键技术与实验研究[D];上海交通大学;2008年
6 龙锦益;脑信号分析的算法研究与多模态脑机接口[D];华南理工大学;2012年
7 朱丹华;基于稳态视觉诱发电位相位的脑机接口研究[D];浙江大学;2011年
8 刘伯强;脑机接口分类算法及实验研究[D];天津大学;2005年
9 苏煜;基于SCF范式的在线P300脑机接口研究[D];浙江大学;2010年
10 王鹏;脑机接口中植入式无线遥控遥测技术的研究[D];浙江大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘家乐;基于稳态视觉诱发电位的脑机接口系统的设计与研究[D];安徽大学;2011年
2 徐江;基于实时脑机接口的无线遥控车系统[D];重庆大学;2010年
3 吴太银;基于瞬态视觉诱发电位的实时无线脑机接口系统的研究与设计[D];重庆大学;2010年
4 赵春煜;脑机接口中预处理和分类算法研究[D];大连理工大学;2011年
5 刘佳进;三维视觉刺激器在运动想象脑机接口中的应用研究[D];重庆大学;2010年
6 王娅;基于脑机接口技术的偏瘫辅助康复系统的研制[D];天津大学;2005年
7 刘净瑜;运动想象脑电信号的识别方法及应用[D];北京工业大学;2009年
8 谷少东;基于运动想象的脑机接口的研究与设计[D];浙江大学;2008年
9 王晶;基于小波分解的左右想象脑电特征分类研究[D];华东交通大学;2009年
10 李勇昌;基于MPI并行框架的实时注意力监测脑机接口的研究与应用[D];兰州大学;2012年
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