基于SSVEP的脑机接口.ppt

2023/2/23 天津理工大学自动化学院 1 基于SSVEP的脑机接口概述 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 2 1 2 脑电信号简介及采集方法 脑机接口及其研究意义 3 基于SSVEP的脑机接口 脑电信号简介及采集方法 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 3 脑电活动是大脑神经细胞中的电活动的总体效应在大脑皮层和头皮表面上的反应。脑电图是通过精密的电子仪器，从头皮上将脑部的自发性生物电位加以放大记录而获得的图形，是通过电极记录下来的脑细胞群的自发性、节律性电活动。2023/2/23 天津理工大学自动化学院 4 脑电波的种类：脑电信号简介及采集方法 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 5 脑电波的图示：脑电信号简介及采集方法 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 6 传感器 差动输入 放大器 工频陷波 差动输入信号是两个大小一致、相位相反的输入信号，是差分放大器的双端输入方式，信号分别输入正、负两个放大通道，可以消除共模干扰信号，同时输入信号电压是单端输入信号的两倍。脑电信号简介及采集方法 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 7 脑电信号的采集比较方便，成本低，效果稳定。脑电信号简介及采集方法 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 8 脑电信号简介及采集方法 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 9 脑电信号简介及采集方法 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 10 1、对设备的要求 2、对使用者的要求 3、对周围环境要求 脑电信号简介及采集方法 脑电信号采集条件：2023/2/23 天津理工大学自动化学院 11 1、脑机接口的概念 脑机接口（B C I）就是人们俗称的“意念控制系统”，是在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间创建的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑，但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口，允许脑和外部设备间的双向信息交换。脑机接口及其研究意义 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 12 2、脑机接口的构成 BCI系统由信号采集系统、信号处理与模式识别系统、控制器三部分构成。脑机接口及其研究意义 脑机接口构成的图示：2023/2/23 天津理工大学 13 脑机接口及其研究意义 2023/2/23 13 天津理工大学自动化学院 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 14 3、脑机接口的研究意义 外部设备控制 交流通信 新的娱乐方式 脑机接口 现有的应用 BCI拓宽了人-机接口的范围，既是人类了解和提高脑功能的重要手段，又是一种全新的通讯和控制方法，可以提高人类的生活质量，有不断增长的潜在的需求。脑机接口及其研究意义 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 15 1、该BCI系统的理论依据 当受试者注视不同闪烁频率的刺激时，会在对应频率处出现SSVEP幅度增量。通过快速傅里叶变换的方法可以分析受试者产生的脑电信号的频谱特性。根据频率特性的不同对信号分类，并将其转换为相应的控制命令。基于SSVEP的脑机接口 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 16 刺激源包括分别以10hz和15hz进行闪烁的两个方块。背景为黑色，图片大小为100*100。受试者可以通过注视不同的闪烁块来产生具有不同频率特性的脑电信号。2、该BCI系统的刺激界面 基于SSVEP的脑机接口 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 17 010002000300040005000600070008000-2-101234x 1043、实验中采集到的脑电信号 基于SSVEP的脑机接口 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 18 01020304050102030405060708090100频 率 (Hz)幅值频 谱 图(频 域)10203040506020406080100120频 率 (Hz)幅值频 谱 图(频 域)4、通过FFT得到的SSVEP信号频谱图 10hz刺激 6hz刺激 基于SSVEP的脑机接口 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 19 5、该BCI系统的特点 不需要经过训练 有效刺激频率很多 信号识别分类方便 主要优点 由于具有以上优点，该系统在实际中应用广泛。它的缺陷是用户必须有正常的或矫正为正常的视力，长期使用会造成视觉疲劳，或使视力受损。基于SSVEP的脑机接口 2023/2/23 天津理工大学自动化学院 20