基于Android的脑电信号采集及应用研究

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脑—机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术,是“脑—机”通信协作的新技术。是一种通过采集、处理和分析脑电信号,实现读取大脑的思想信息从而实现人机交互的新型技术。随着科技突飞猛进的发展,脑电采集系统也是层出不穷,其中主要以国外的采集系统为主,大部分设备比较复杂、笨重,例如 Neuroscan的64-256导事件相关电位系统,除了两个采集箱,还要依赖于一台计算机;也有轻便型的,但是价格昂贵,操作性差,例如EmotivEpoc无线便携脑电系统,目前仅能通过国外网站购买,而且价格为6千元以上。  针对国内外脑电采集系统存在的笨重和性价比低等缺陷,本文提出了一种基于Android便携设备的脑电便携式采集系统设计。本设计主要分为两个部分:前端脑电信号采集部分和脑电信号显示存储部分。  (1)前端脑电信号采集部分。这个部分包括脑电信号的放大、滤波、陷波、AD(Analog To Digital)转换、数字滤波和WIFI(Wireless Fidelity)无线发射。  (2)脑电信号显示存储部分。该部分主要由带有WIFI功能的Android设备(手机、平板等等)组成,这个部分通过系统WIFI读取前端脑电采集部分的数据,并显示和存储。  其中,作者针对脑电信号设计了相应的放大电路、模拟滤波电路、AD转换模块、数字滤波器和WIFI模块等等;结合JAVA开发工具和WindowXP操作系统环境,搭建了Android应用软件开发平台;基于计算机及网络技术,开发了脑电浏览和存储的Android应用软件;综合本设计的研究内容,建立了由硬件到软件的脑电采集系统。  本课题对以下几项指标的实验测试:  (1)系统5米范围内数据无线传输的稳定性;  (2)前端FIR数字滤波器滤波的有效性;  (3)通过对人脑α波采集,验证系统的准确性。  实验表明该系统运行稳定,脑电信号采集的数据正确无误,能够在一定程度上满足脑—机接口设备的基本的临床应用。课题方案合理可行,同时与国内外其他脑电采集设备相比,提高了脑电采集设备的性价比,其便携性的特点大大的方便了用户,使其应用范围更灵活广泛,为脑电技术步入人类生活注入新的活力。
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