背景目前,人们所研究的脑机接口技术是人类大脑与外界环境和设备之间建立的一种信息交流的直接通路,这种通路可以为大脑有清醒意识,但身体有残疾不能很好的与外界环境进行交流的人提供一种与周围环境交流的途径。近年来,人们对脑机接口相关的技术研究已经取得了一定的成果,但是这些研究成果大多停留在实验室研究阶段,存在的主要问题如下:(1)脑电信号的采集和处理设备抗干扰能力差,对使用环境要求苛刻;(2)由于大多数研究使用的是诱发脑电,使用者不仅需要一个训练过程,而且容易诱发实验者出现癫痫症状;(3)有些研究的处理方法是在离线的情况下进行的,这与实时在线要求有一定的差距。目的基于上述原因,在现有设备的基础上,针对这些困扰着脑机接口技术走出实验室的问题,提出了基于自发脑电信号的在线、实时和便携的研究方案。本研究的目的是设计一种可以在一般环境下使用的在线脑机接口系统。利用自发脑电信号,使其使用者不需要长时间的训练,就可以在线直接控制外部设备。方法(1)信号采集:使用EMOTIV EPOC+14通道脑电采集设备采集额区和枕区的脑电信号,使用蓝通信技术将设备采集的脑电信号传输至计算机。(2)信号提取:依据EMOTIV公司提供的基于Windows平台的C++软件开发工具包,使用C++语言编程,读取蓝牙模块USB接口的数据,将读入计算机的脑电数据进行分析,挑拣出包含眼电信号的AF3和AF4通道的信号,通过另一个含有USB接口的蓝牙适配器将他们发送出去。(3)信号接收:使用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)编程控制具有RS-232串行口的蓝牙模块来接收AF3和AF4通道的脑电信号,将接收到的脑电信号在FPGA中分成AF3和AF4两个类别,分别对两类信号进行处理,处理过后的信号送到TFT液晶屏进行显示,以观察采集到的脑电信号的基本特性,TFT液晶屏显示的内容主要包含信号的幅度和时间;(4)信号处理:对AF3和AF4通道的信号进行处理并给出控制信号,首先对获得的脑电信号进行整形,得到一个占空比不同的方波信号,整形的原理是只要AF3和AF4通道的信号有一条达到条件,就可以给出一个方波的高电平或者低电平;其次,经过实验可知,由于刻意闭眼和睁眼信号与基线之间的差值大于100μV,因此根据刻意眨眼信号的幅值的特殊性,设置一个阈值,当方波的幅值达到这一阈值之后,将这一个方波信号转换为脉冲信号;第三,利用脉冲信号作为触发信号,循环选择5种不同的输出结果,当选定一种输出结果并维持6s内不变时,将这种输出结果作为最终的输出信号,并用于控制外部设备。结果为更直观的观察信号的变化,利用TFT液晶屏实时动态的显示出采集到的脑电信号。从实验中可以看到,它不仅可以显示实验者在闭眼时的上升波和睁眼时的下降波,并且可以显示信号的强弱。在一般的实验环境中,经过12名实验者的测试,不同实验者的刻意眨眼信号幅值差别不大,最终都可以使用刻意眨眼信号来选择5种不同的输出结果,用于控制外部装置。结论本研究可以为身体瘫痪或肢体瘫痪的病人提供一种适用于普通环境的与外界进行交流的便携式廉价脑机接口设备。