文档介绍：摘要
随着近几年微电子技术和信息产业的发展,多媒体技术渗透到了人们生活的各个层面和领域。研究者们提出了各种新型的多媒体控制器。现在流行的多媒体控制器技术包括语音识别、手势识别、眼球跟踪和机械控制等。然而目前这些控制技术都会多少存在一些不足和缺陷。例如语音识别技术一般需要在相对安静的环境下实现,手势识别技术无法很好的区分正常的操作指令和无意识的肢体动作,眼球跟踪技术受光照条件及个体差异的影响较大。
伴随着脑神经科学与技术的迅猛发展,脑-机接口(puter Interface, BCI)技术被越来越广泛的应用到了科研和生活中来。脑-机接口技术应用人的脑电波信号来产生控制指令或者反馈使用者心智和认知状态。整个脑-机设备运作不依靠人的肌肉运动来实现,大大节省了体力和提高了便利性。而且使用大脑信号来产生控制信号,具有快速、稳定的特点。
现在有许多种不同机制的脑-机接口技术已经被提出并逐步被改善。例如运动想象技术(Motor Imagery, MI)、P300 稳态电位(P300 Potential)、稳态视觉诱发电位
(Steady-State Visual Evoked Potential, SSVEP)等等。这些机制虽然都是利用大脑皮层信号来产生控制命令,但是它们利用的脑电信号的产生机理不同。各有各的优点和缺点。本文提出了一个基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)的多媒体控制器系统,不同于其他类似的脑-机控制系统,本系统采用了非同步机制来实现控制信号的转换。同步机制的脑-机系统会定时无差别的转换脑电信号成控制指令,因此无法正确的区分无意识的脑电信号和正常的控制指令,而非同步机制则不同, 可以正确的区分无意识的操作和有意识的操作。
本文的提出的系统由三个部分组成,一个可佩带的无线脑电波信号收集装置、一个视觉激励装置和一套多媒体播放装置。可佩带的无线脑电波信号收集装置附带有干式的传感器来贴在人的头皮上来采集脑电波信号,然后进行编码并通过内置的蓝牙模块发送出去。视觉激励装置由一个运行 Google Android 系统的平板电脑来实现。多媒体播放装置采用一个运行 Windows 8 的平板电脑来实现。多
媒体播放装置接受传输的无线信号,并且解包,接着将脑电波信号翻译成控制信
号,然后交给后端的播放器。整个系统的软件硬件经过检测,功能性正常。另外我们也进行了多组真人实验来测试整个系统的性能。经过和同类型的多媒体控制器方案的比对,整个系统满足设计需求并且取得了不错的性价比。我们的脑-机系统方案也为以后的研究工作提供了借鉴。
关键字:脑-机界面;稳态视觉诱发电位;多媒体控制器
ABSTRACT
A novel wireless puter interface (BCI) multimedia controller system has been proposed. Conventional multimedia controller usually involves muscle or other physical movements which may be unpractical in specific situations. Although with the dramatic developments of micro electronic puter science, various advanced controller techniques were introduced. However there are still more to improve.
BCI provide us distinctive brand-new approaches to puter interface (HCI). BCI systems translate the electroencephalogram (EEG) within human brain to actual instructions. Nevertheless most of current BCI controller either have inconvenience EEG acquisition devices or bulky back-end processing units. In this study a novel wireless BCI multimedia controller was proposed. Most of current BCI system are synchronous. They need synchronization cues to hint the beginning of each mental task.