基于运动想象的协同脑-机接口控制策略及系统研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gsjsk
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
脑-机接口(Brain-computer Interface,BCI)作为一种先进的人-机智能交互方式,存在巨大的应用潜力。尤其是基于运动想象(Motor Imagery,MI)的BCI,其打破对外部刺激的依赖,进而实现主动式交互控制,在未来特种场景的静默通讯中发挥关键优势。但目前MI-BCI仍存在可识别指令集少、识别精度低等挑战。协同脑-机接口(collaborative BCI,cBCI)作为一种群体交互状态下的联合作业方式,可充分发挥集体智慧优势。因此,围绕MI-BCI的应用瓶颈,本研究将cBCI的协同策略融入MI-BCI中,旨在提高系统的识别精度,进而提升MI-BCI在高精尖作业中的任务表现,突破其在医疗决策、国防军事等领域的应用限制。本研究围绕运动想象范式,设计了手、足及协同参与的六类想象动作模式,利用事件相关谱扰动(Event-related Spectral Perturbation,ERSP)分析了各类想象动作模式诱发的事件相关去同步(Event-related Desynchronization,ERD)时频特性和脑区分布。然后探究了MI-cBCI系统的融合策略、群体规模和解码时间对系统分类性能的影响。结果表明,群体信息融合下的分类效果显著优于单用户的平均水平,且决策融合方法要优于特征融合。通过最大相对增益确定了系统的最适群体规模为4,系统在最适群体规模下决策融合方法的6指令分类正确率达77.58%,较特征融合方法提高了20.90%,且比单用户的平均水平提高了32.68%。最后,本研究进一步尝试了MI-cBCI在线反馈实验,简化冗余通道,明确群体组建原则,对比高、中、低三种任务水平群体的分类正确率在个体与群体之间的差异。结果表明,群体交互状态下决策融合可有效改善MI-BCI系统的分类性能,高任务水平群体决策融合方法下的分类正确率可达81.25%,比平均水平提高了32.14%。研究表明,决策融合方法能够有效提高群体MI任务中指令的识别精度,显示了该融合方法在多指令复杂场景中的应用潜力。本研究将MI的范式优势与cBCI的协同策略相结合,以分类正确率为参考标准展开系统性研究。初步实现了手、足及协同参与的6指令任务模式在线识别,提高了MI-BCI的系统性能,明确了MI-cBCI系统优化方向,克服了现有cBCI的应用限制,为人-机智能交互的实用化发展提供了关键技术支持与方法依据。
其他文献
新时期钢铁冶炼新技术的发展,有效推动了我国钢铁冶炼产业水平的提升,如废钢熔炼技术、还原技术、环保技术、节能技术、温度控制技术等。通过多种新型冶炼技术的灵活应用,可提高钢铁冶炼的效率与质量。在钢铁冶炼新技术的应用背景下,对耐火材料提出新的要求,不断升级耐火材料,才可保证钢铁冶炼新技术的应用优势得到全部发挥。本文就耐火材料与钢铁冶炼新技术的发展进行分析探讨。
期刊
作为药食同源的酸枣仁,是一种具有极高药用价值的中药材,具有养心安神、开胃健脾等功效。文章在大量文献查阅的基础上,对酸枣仁的饮片炮制、质量分析和临床应用研究进行分类、归纳,旨在为进一步研究和临床广泛应用提供依据。不同的炮制方法对其有效成分的溶出率有不同的影响,酸枣仁常用的炮制方法有炒制和微波炮制等。其质量评价包括薄层色谱、液相色谱和气相色谱等方法,其中指纹图谱和含量测定的研究相对较多,涉及酸枣仁皂苷
期刊
随着现代工业的蓬勃发展,三维测量技术领域不断推陈出新,对测量效率、测量精度、仪器便携性的要求不断提高,仪器开发与测量自动化技术的研究显得尤为重要。不同种类的测量设备特点不同,适用场景不同,很难实现普遍适用性。此外,严格的装配要求与复杂的数据处理,致使仪器制造成本居高不下。致力于解决当前常规尺寸测量面临的难题,本课题组提出了一种关节型激光传感器。本文着重对关节型激光传感器的测量方法原理、测量空间分析
学位
声学粒子操控技术(声镊)在生物工程、疾病检测、化学分析等方面具有重要应用,但随着粒子尺寸的减小,趋于液体混合的声流体效应逐渐主导趋于粒子有序排列的声辐射力作用,从而使面向纳米尺度的声学操控技术面临着重大挑战。本文基于这一科研难题,开发了一种借助非离子型表面活性剂(吐温20)的起昙特性的纳米粒子操控技术。这种技术仅依靠传统的声表面波微流控芯片,即可实现300 nm的聚苯乙烯小球的有序排列与分离,具有
学位
瞬态平面热源法(TPS:Transient Plane Source Method),是一种先进的热常数测量方法,它可以通过一次温升测量获得导热系数、热扩散系数和体积比热容三个热常数,具有测试速度快、测试范围广、被测样品制备简单等优点,受到了国内外学者的广泛关注。本课题组经过多年的研究,已经在实验室研发了基于瞬态平面热源法的热常数分析仪并实现了产业化。但是,目前TPS热常数分析仪的电子系统和测试软
学位
在航空航天领域中,明确航天器壳体自身的温度分布特征,可以为优化结构和监测设备是否正常运转提供参考依据,热电偶作为航天领域经典的测温元件,其应用十分广泛,但传统的热电偶在冷端补偿电路设计时,会将冷端的温度固定为某一环境温度,以此展开补偿设计,这在高精度测量时,会引入误差。针对此问题,本文采用AD8227和AD590设计了一种新型通用的两级测温电路,来实现对不同热电偶信号的调理和动态冷端补偿,并在输入
期刊
《千里江山图》卷作为北宋存世最为重要的一幅画作,近些年随着文博热的兴起逐渐成为一个现象级文化符号。本文从中国山水画的创作与色彩教学角度持续研究,认为这件作品着色时采用的是与西方坦培拉技法接近的间接画法。隐藏在这件传世名作背后的是北宋山水画的语言密码——“画式”。由画式的解读,北宋山水画创作中的图文关系以及《千里江山图》卷的真实面目得以印证。除此之外,赐画礼仪背后的道教金青盟誓传统被首次图像化识读。
期刊
LED多光谱成像(LEDMSI)是一种快速有效的光谱图像采集技术,许多不同颜色和峰值波长横跨整个视觉范围甚至红外区域的高强度LED的可用性使更易普及的多光谱成像系统的构建成为可能。光学透射成像因其计算简单、成本低、无创等优势而具有很强的应用潜力,但是生物组织对光的强散射导致所成图像模糊,限制了对其中异质体的识别与定位,成为光学透射成像发展的主要障碍。针对上述问题,我们从LED多光谱成像、LED多光
学位
中医脉诊是中国医学的宝贵财富,脉诊具有无创高效的优点且能在临床上为疾病的预防推断给出依据。近年来健康中国策略给中医发展和推广带来了新的机会,但是传统中医脉诊主要是依靠医生自我感觉和经验判断脉象,其“在心易了,指下难明”特点使得中医的传承和发展都遇到了困难。此外现有的一系列脉诊仪大多使用时严重依赖中医师寻找取脉位点,且取脉位点重复性差,对使用者的脉诊理论要求也较高,这使得中医客观化诊断推广变得较为困
学位
随着可见光成像及双目立体视觉技术(Binocular Stereo Vision)的迅速发展,在中医客观化与智能化的研究中得到广泛应用。但可见光相机在拍摄过程中,易受到多种因素的干扰,影响着诊断结果。且单纯应用可见光图像作为医学诊断的依据,可提供的可靠诊断信息单一。通过红外热像仪与可见光相机组合的双目视觉系统,既可弥补单一传感器的不足,又可为人体望诊提供温场信息。目前将两者结合应用于舌诊、面诊、经
学位