可穿戴式脑-机接口系统的设计

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脑-机接口是一种利用脑电信号控制外部环境的系统。随着脑-机接口技术的不断发展,脑-机接口已经不只限于在实验室中进行研究,如今脑-机接口技术正在逐渐走进人们的生活当中,并且给人们的生活带来了一定的便利。本文旨在研究移动性好、功耗低的可穿戴式脑-机接口系统,实现对脑电信号的实时采集,信号处理,特征提取以及模式识别等。
  本文主要从以下几个模块进行研究和设计:1.视觉刺激模块。本系统是以“模拟阅读”为实验模式,通过研究其对视觉诱发的要求,选择了合理的方式进行设计。2.上、下位机数据通信模块。下位机使用的是由本实验室自主研发的8导联生理电信号采集系统,该系统主要由信号放大、模数转换、通信控制、数据传输以及电源管理等模块组成,为了让整个系统有更好的移动性,上、下位机之间通过蓝牙传输脑电信号。3.信号处理模块。本文选择Android系统的智能手机作为视觉刺激产生和脑电信号处理平台,完成了对脑电信号的基线校正、低通滤波、降采样等处理。4.模式识别模块。将进行信号处理后的脑电数据经过特征选择得到特征向量,然后把特征向量放入支持向量机进行分类,得出分类结果。5.系统控制模块。将模式识别模块的分类结果转换成特定的控制指令,实现对外围设备的实时控制。
  本文设计的可穿戴脑-机接口系统具有体型小、耗电量低、方便携带以及识别率较高等特点。测试结果表明,本设计各个模块能正常工作,并且实现了在线分类过程,取得了较好的分类结果,达到了预期的设计目的。本设计的成功为 BCI应用的发展起到了推动作用。
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