基于SSVEP的脑机接口系统设计与研究

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脑机接口是一种新型的人机交互方式,不依赖于外周神经和肌肉,而是直接将脑电信号翻译成计算机控制的命令。近年来,脑机接口发展的重心已经开始从理论研究向实际应用研究转移。本文是以脑机接口系统的实用化为目标,开发了一个基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)的脑机接口实验平台,并在该平台上实现了基于SSVEP的电话拨号系统和光标控制系统。基于SSVEP脑机接口系统包括视觉刺激器、信号采集模块、实时信号处理模块。本文中采用典型相关分析(CCA)方法对脑电信号进行实时分析处理,通过寻找SSVEP信号和由刺激频率组成的参考信号的最大相关值来识别目标,并与传统的功率谱密度分析(PSDA)方法进行在线实验比较,结果表明CCA方法能更有效地提取信号特征,提高系统的分类准确率和信息传输率。电话拨号系统是将SSVEP信号翻译为控制命令并发送到SIM300模块中完成拨号,在CCA方法下,该系统获得了93.16%的平均分类准确率和33.53bit/min的平均信息传输率,表明该系统具有高分类准确率和高信息传输率的性能。光标控制系统是将SSVEP信号转化为控制命令传输到图形用户界面并控制界面上的光标操作,该系统取得了90%的平均单任务准确率和87.5%的平均双任务准确率,最高的单任务准确率可达到95%,表明该系统具有较高的识别性能,可满足残疾人进行光标控制的需求。
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