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脑-机接口（Brain-computer interfaces,BCI）的目的是利用先进的信号处理与机器学习技术在人脑与外部世界建立一条新的通信渠道，达到不依赖传统外周神经系统与肌肉实现对外部设备的控制目的。传统的基于运动想象的脑机接口系统主要采用持续运动想象的思维任务，本文中我们设计了一套基于轻快运动想象任务的脑机接口系统。对比传统持续运动想象任务的脑机接口系统，我们的研究结果显示新系统在多任务输出，空闲态检测等方面显示出的良好性能和一定的应用潜力。 本文的工作主要围绕实现轻快运动想象任务的脑机接口系统展开。在理论分析部分，我们首先分析了运动想象任务在脑电上所表现出的时-频-空域特异性，指出轻快运动想象任务在脑电事件相关去同步（Event-Related Desynchronization,ERD）与事件相关同步（Event-Related Synchronization,ERS）现象中表现出的锁时动态变化特征。接着，利用轻快运动想象任务的这一特点设计了一套引入节拍提示机制的实验范式，并提出了针对新范式特点的时空联合编码思想。最后针对基于轻快运动想象脑机接口系统，改进了原有的特征提取算法，并提出基于时空联合编码思想的分类输出策略。 在之前的理论分析基础上，我们实现了这种基于轻快运动想象任务的脑机接口系统，并在该系统上完成了如下的工作:1.离线分析了新系统对任务态与空闲态的识别能力，随后的在线二分类测试结果证明了新系统的良好性能和潜力；2.通过基于新系统四分类任务的在线测试，验证了基于时空编码的分类策略在实现多分类输出方面的能力；3.基于轻快运动想象任务的脑机接口在线系统，实现了辅助运动控制、运动康复训练及情绪音乐选择这3种具体演示应用。