脑机接口(Brain-computer interface,BCI)是一种能够在大脑和外部设备之间建立直接连接的交流与控制接口,主要应用于残疾人功能辅助和康复领域。基于P300的脑机接口由于分类准确率高、信号容易诱发等优势,已经成为脑机接口领域研究的热点。本文以系统应用为基础,主要研究了三维立体视觉刺激对P300脑机接口系统性能的影响,以及基于立体视觉刺激的P300脑机接口在环境控制中的应用。首先,基于字符拼写,本文对比了基于三维立体视觉刺激和基于二维平面视觉刺激的P300脑机接口系统性能。离线实验结果显示,在诱发的P300信号峰值方面,三维立体视觉刺激相比于二维平面视觉刺激要高16%;在离线分析过程中,我们发现三维立体视觉刺激的分类准确率和信息传输率均高于或等于二维平面视觉刺激的分类准确率和信息传输率。在线实验结果显示,三维立体视觉刺激比二维平面视觉刺激的分类准确率提升了5.4%,信息传输率提升了10.8bits/min,响应时间减少了0.35s。对比实验证明了三维立体视觉刺激确实有助于提高信号质量,优化系统性能。本文也分析和讨论了三维立体视觉刺激效果更好的原因,以及实验参数设置的合理性。其次,为解决多设备通信问题和提升系统性能,本文在采用立体视觉刺激的基础上,设计了一种基于P300的异步环境控制系统。该系统利用基于立体视觉刺激的P300脑机接口获取控制指令,通过检测眨眼信号来确认控制指令的有效性,然后控制指令通过Wi-Fi局域网输出到护理床、电视、空调和电灯等环境控制设备,设备根据指令内容执行相应动作。其中在系统方法设计方面,主要包括了立体视觉刺激界面设计、脑电和眼电信号相关处理,以及多设备通信方面的设计;在系统实现方面,分为硬件和软件两个部分,其中硬件设计主要包括了主控制器选型和电路设计,以及各个环境控制设备的电路设计;软件设计主要包括了通信控制和各个环境控制设备的程序设计。最后,10位受试者参与了系统测试,测试内容包括EOG实验、离线实验和在线实验等三个实验,测试结果验证了本文设计的系统有较好的实用性和可靠性。