文档介绍：安徽大学
硕士学位论文
一种基于脑电α波的人机交互控制系统的设计与研究
姓名:卫兵
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:吴小培
2010-04
安徽大学硕士学位论文摘要
摘要
人机交互是指人和机器设备之间进行的信息传递与交流活动,人机交互领域
的主要研究工作为如何使得人和机器设备之间具备方便快捷的交流方式。随着现
代科技的发展,人机交互技术的研究越来越受到人们的重视。许多新型的设计思
想不断地被提出和实现,其中,不依赖人体四肢等常规方式对外界设备进行控制
的脑机接口技术对未来社会生活和生产活动具有重要的研究意义,相关应用前景
十分广阔。
本文设计并实现了基于脑电α波节律阻断现象控制外部设备的人机交互控
制系统。在本文所涉及的课题研究中主要有以下工作:
(1)参与脑电信号硬件采集平台设计与实现。系统采用精密电极传导特定
导联处的脑电信号,经过脑电预处理电路去噪声和放大处理后由采集卡进行数据
采样。针对头皮表面脑电信号非常微弱、背景噪音很强的特点,在脑电信号预处
理电路的设计工作中采用多级放大处理的设计思路,实现了对α波信号的有效提
取。
(2)设计并编写系统软件。软件中运用在线处理的方法对脑电数据进行分
析,通过抑制信号基线漂移、数据能量归一化、基于滑动窗的迭代逐点频率检测
等操作实现α波特征提取,并转化成相应控制命令控制外部设备。
(3)基于所设计人机交互平台进行系统实验及分析。选取多位不同的受试
者进行多组实验测试,获得了大量脑电实验数据样本,并初步建立起脑电数据样
本库。对所采集数据样本进行了认真的比对分析,验证系统的设计方案并依据实
验结果反馈调整系统中部分参数。
实验结果表明,系统具有较高的α波检测准确率,受试者基本可以实现对外
部设备控制操作。通过进一步改进和功能扩展,该系统在应用领域具备很好的实
用价值。

关键词:人机交互,脑机接口,α波,能量归一化,检测门限,虚拟示波器

I
安徽大学硕士学位论文一种基于脑电α波的人机交互控制系统的设计与研究
Abstract
puter Interaction(HCI) is transmission and exchange of information
between human and equipments. The main research of HCI areas is on how to make
faster and convenient means munication between people and equipments. With
the development of modern technology, more and more attention has been paid to the
research in HCI technology; numerous new design ideas are being brought out and
realized. Among them, puter interface technology, which does not depend
on human limbs and other conventional methods to control external equipments, has
important research significances in the future social life and production activities. Its
prospect is bright.
This paper designed and implemented a HCI control system based on
alpha-block phenomenon to achieve the control of external equipment, the main
research work involved in the paper as follows:
(1). Participate in the design and implementation task of EEG acquisition
hardware platforms: System uses precision electrodes to conduct EEG signals from specific
leads, removes noise and amplifies s