論文開(kāi)題報(bào)告：用于字符輸入的腦機(jī)接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告
學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化

課題名稱 用于字符輸入的腦機(jī)接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、本課題的的研究目的和意義：
目的：
（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)范式，采集和記錄腦電信號(hào)。
（2）設(shè)計(jì)基于VC++的腦電放大器接口程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)放大器的參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)讀寫等功能。
意義：
(1) 醫(yī)療方面：為思維正常但有運(yùn)動(dòng)功能障礙的人提供一種對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行交流和控制的途徑。
如控制輪椅或計(jì)算機(jī)，從而提高殘疾患者的生活質(zhì)量。
(2) 為人們提供一種在特殊環(huán)境下控制外界設(shè)備的途徑。如幫助飛行員在高加速度下控制飛
機(jī)；還可以用來(lái)控制機(jī)器人在危險(xiǎn)或不適宜人工操作的環(huán)境中工作。
（3）在研究控制的同時(shí)，對(duì)人類腦電活動(dòng)規(guī)律不斷認(rèn)知。





文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：
腦—機(jī)接口(Brain- computer interface, BCI) 是腦—計(jì)算
……（新文秘網(wǎng)http://m.120pk.cn省略720字，正式會(huì)員可完整閱讀）……　
妨礙了它們的廣泛應(yīng)用。盡管存在這些阻礙，現(xiàn)在仍舊有一些學(xué)者在探索這些方法對(duì)腦機(jī)接口研究的價(jià)值。由于這些原因，幾乎所有的在人類中用于處理方面的腦機(jī)接口中已完成的應(yīng)用都是用腦電圖和皮層腦電圖信號(hào)。但腦電圖信號(hào)也有其不足，空間分辨率較低，容易受外界干擾。皮層腦電圖信號(hào)由于需要植入電極，手術(shù)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性，不利于推廣。
大量的研究資料表明腦機(jī)接口的研究主要處在運(yùn)動(dòng)皮層領(lǐng)域。根據(jù)激勵(lì)方式的不同，可以分為三類，產(chǎn)生的腦信號(hào)差別如下。
基于想象運(yùn)動(dòng)的腦信號(hào)，當(dāng)大多數(shù)人沒(méi)有實(shí)際運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)，只是感覺(jué)過(guò)程，或是想象某種運(yùn)動(dòng)過(guò)程，這時(shí)候顯著的波動(dòng)出現(xiàn)在EEG記錄的8-12 Hz頻帶內(nèi)的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)。這種波動(dòng)通常叫做mu節(jié)律，是由丘腦皮層回路產(chǎn)生的。由于現(xiàn)代采集和處理方法的匱乏，在很多人中還不能檢測(cè)出mu節(jié)律，但是基于計(jì)算機(jī)的分析已經(jīng)發(fā)現(xiàn)mu節(jié)律在絕大多數(shù)人中是真實(shí)存在的。這一分析也證明了mu節(jié)律和18-25 Hz的beta節(jié)律是相聯(lián)系的。一些beta節(jié)律是和mu節(jié)律相一致的，而有一些beta節(jié)律和mu節(jié)律在拓?fù)浠驎r(shí)間上是相分離的，因此，至少會(huì)出現(xiàn)獨(dú)立于EEG特征。
因?yàn)閙u/beta節(jié)律的變化是和通常的運(yùn)動(dòng)/感覺(jué)功能相聯(lián)系的，對(duì)于BCI通信來(lái)說(shuō)，可以作為很好的信號(hào)特征。在感覺(jué)運(yùn)動(dòng) 皮層，運(yùn)動(dòng)或是準(zhǔn)備運(yùn)動(dòng)，尤其是運(yùn)動(dòng)的對(duì)側(cè)面，mu和beta活動(dòng)都會(huì)伴隨著有典型的下降，但是不能是運(yùn)動(dòng)的某種特殊方面，比如運(yùn)動(dòng)的方向。另外，運(yùn)動(dòng)想象（即想象運(yùn)動(dòng)）也會(huì)使mu/beta節(jié)律產(chǎn)生變化。因?yàn)槿藗儾煌ㄟ^(guò)實(shí)際運(yùn)動(dòng)也可以使這些節(jié)律產(chǎn)生變化，所以這些節(jié)律可以作為BCI的基礎(chǔ)。
小概率事件誘發(fā)電位，通過(guò)運(yùn)動(dòng)活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)想象來(lái)調(diào)節(jié)大腦反應(yīng)，刺激電位對(duì)于BCI操作系統(tǒng)也是很有用的。例如，通過(guò)四十年的研究表明在偶爾的刺激后EEG會(huì)出現(xiàn)一個(gè)正回饋（即所謂的“P300”或叫做“oddball”電位），在刺激發(fā)生后300 ms頂骨皮質(zhì)之上發(fā)生的。P300電位的幅值在頂骨電極點(diǎn)是最大的，而在中間和前部電極記錄點(diǎn)是削弱的。
穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位(Steady-state visual evoked potential，SSVEP)是通過(guò)一定的頻率刺激受試者的視覺(jué)系統(tǒng)，其中不同的模塊選擇不同的頻率進(jìn)行刺激，操作者注視要選擇的按鈕，SSVEP中相應(yīng)的頻率成分幅度增加，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，得到與相應(yīng)的頻率控制的模塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)操作不同的設(shè)備。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，操作者可以自覺(jué)控制SSVEP的幅度。
國(guó)內(nèi)外很注重開(kāi)發(fā)基于視覺(jué)穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口。2000年美國(guó)空軍研究室利用SSVEP做了關(guān)于腦機(jī)接口的研究。國(guó)內(nèi)清華大學(xué)從2003年到2004年，利用SSVEP實(shí)現(xiàn)了電話撥號(hào)系統(tǒng)，室內(nèi)環(huán)境的控制，還開(kāi)發(fā)了幫助殘疾人利用SSVEP控制遙控器打開(kāi)家用電器。接著又開(kāi)發(fā)了用于患者恢復(fù)肢體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的SSVEP腦機(jī)接口系統(tǒng)。
在研究了腦信號(hào)特征的基礎(chǔ)上，由于腦磁信號(hào)與腦電信號(hào)有很大的相關(guān)性，這些信號(hào)特征可以為研究腦磁信號(hào)提供參考，與此同時(shí)，腦磁信號(hào)的特征可以對(duì)腦電信號(hào)的研究起輔助性作用。


2、 本課題的主要研究?jī)?nèi)容（提綱）和成果形式：
內(nèi)容：
（1）利用腦電放大器自帶的C++應(yīng)用編程接口，編寫腦電信號(hào)采集程序。
（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)范式，編寫實(shí)驗(yàn)參數(shù)調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)記錄等程序。并將腦電信號(hào)處理的結(jié)果反映在程序界面上。
成果形式：論文



4、擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：
(1) 腦磁去噪
較好的濾波算法有助于腦電信號(hào)的特征提取。目前，常用的濾波方法可以分為兩大類，一是頻域?yàn)V波，即提取特定頻率的腦電信號(hào)來(lái)控制外部設(shè)備，如基于皮層慢電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)；二是空域?yàn)V波，即對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行通道的選擇，找出差別最大的兩個(gè)或多個(gè)通道，提取這些通道的特征。
(2) 特 ……（未完，全文共4003字，當(dāng)前僅顯示2022字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《論文開(kāi)題報(bào)告：用于字符輸入的腦機(jī)接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)》）