大脑是生物体内功能最强大、结构最复杂的控制决策系统,主要的高级功能表现为记忆、情绪、知觉、思维等智能现象。脑电信号反映了大脑神经元细胞体生理活动所产生的丰富信息,是认知科学、脑科学和生理研究、临床脑疾病诊疗的重要载体。脑机接口是脑科学研究的一项重要内容,旨在通过测量综合头皮电位得到脑电信号,完成大脑与外设间的信息交互,实现对外设的管控,具有十分广阔的应用前景。脑机接口的核心研究内容是脑电信号的采集、分析和处理。由于目前市场上的脑电信号采集系统具有体积庞大、功耗高、操作繁琐、价格昂贵等缺陷,限制了脑机接口的推广研究。本文基于NeuroSky公司的TGAM模块,研制了便携式单导脑电信号采集系统,开发了脑电采集系统上位机数据接收软件,实现了脑电信号的实时显示和数据存储功能。目前的脑机接口实验一般要求开展C3和C4导联的脑电信号测试,大多需要湿电极配合导电膏使用,实验过程繁杂。本文开发的便携式单导脑电信号采集系统,利用Agcl干电极对受试者进行前额电位的采集,操作简单、性能稳定、成本低廉,能够在普适环境下对受试者的脑电信号进行可靠采集。脑电采集信号中含有受试者不自觉眨眼的伪迹干扰信号,既有的伪迹去除方法要求多导联脑电信号和参考眼电信号己知,这些条件是制约便携式单导联脑电采集系统推广应用的瓶颈问题。本文提出了基于EMD-ICA的眼电伪迹自适应去除方法,该方法无需多导联脑电和参考眼电,非常适用于便携式单导脑电信号采集系统中进行去伪迹预处理。本文开展了含噪脑电数据测试实验,采用新方法与经典的WICA算法在时域、频域进行了去噪性能对比分析。实验结果表明,两种算法都可以很好地去除单导脑电信号中所含的眼电伪迹,但本文方法在去除伪迹的同时,能更有效地保留原始脑电信号的真实有用信息,获得了更优的去噪性能,适用于在不含眼电参考信号的便携式脑电采集设备中对脑电信号进行预处理降噪。基于所开发的便携式单导脑电信号采集系统,本文开展了左右手运动想象分类识别应用的探索性研究。参照国际BCI竞赛中采集运动想象脑电信号所使用的实验范式,设计了想象左右手运动脑电信号采集实验,采集了共计400组(左右手各200组)的男、女生运动想象脑电信号。研究了运动想象脑电信号的特征提取方法和分类算法,采用HHT变换对想象运动脑电信号的时频特征进行提取,采用样本熵快速算法作为EEG复杂性的测度,将这两种特征作为想象左右手运动类别的特征参量,利用支持向量机模型进行分类识别,获得了86.5%的正确分类率。研究成果具有一定的理论参考价值,有助于促进脑机接口设备的便携化与推广化应用。