腦電控制與人機(jī)交互課件

1、基于腦電波控制的人體運(yùn)動(dòng)辨識(shí)學(xué)院：姓名：導(dǎo)師：應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)療教育娛樂臨床神經(jīng)和精神疾病診斷腦電分析與認(rèn)知科學(xué)腦電分析與腦-機(jī)接口信息安全與身份識(shí)別腦電波音樂冥想波 睡眠波 醒腦波 隨著對腦電信號(hào)研究的不斷加深，腦電信號(hào)在生活中的應(yīng)用越來越廣泛 ，大致體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 在認(rèn)知科學(xué)、生理學(xué)、精神學(xué)方面，腦電信號(hào)具有廣闊的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景。通過研究人體處于不同生理狀態(tài)和不同腦電功能狀態(tài)的腦電信號(hào)特征，可以了解腦電的不同工作機(jī)制。在工程應(yīng)用方面，利用腦電波信號(hào)實(shí)現(xiàn)人腦計(jì)算機(jī)接口（BCI）。由于BCI系統(tǒng)不需要使用者發(fā)出聲音或做出動(dòng)作，也不需要依賴于人體的肌肉和神經(jīng)就可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、幫助有運(yùn)動(dòng)障礙

2、的人提高他們的生活質(zhì)量。例如光標(biāo)、輪椅、機(jī)械手臂等的應(yīng)用。在臨床診斷方面，腦電信號(hào)包含大量的生理與病理信息，對其作深入的研究有助于臨床醫(yī)生提高對大腦神經(jīng)系統(tǒng)損傷病變診斷和檢測的可靠性和準(zhǔn)確性，同時(shí)對于腦疾病診斷和檢測提供了有效的手段。各種腦疾患和神經(jīng)系統(tǒng)疾患問題的增多和嚴(yán)重化、以及社會(huì)老齡化問題，比如癲病的發(fā)病率就高達(dá)約15%，這就迫使我們要加強(qiáng)對腦科學(xué)的研究。目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀日本大阪大學(xué)研究人員在美國神經(jīng)學(xué)雜志網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表論文說，他們利用安裝在運(yùn)動(dòng)麻痹患者腦部表面的電極，成功讀取患者的腦電波，推測出其意圖，從而使作為假肢的機(jī)器人動(dòng)了起來。南開大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)展示了如何利用腦電波信號(hào)控制調(diào)整汽

3、車的前進(jìn)方向，以及后退、停車、鎖車和開鎖等操作。1929年德國精神科教授Hans Berger首次記錄并正確描述腦電活動(dòng)，并命名為(Electroencephalograph，EEG)，長期以來腦電圖主要應(yīng)用于臨床神經(jīng)診斷學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)的研究。近年來隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，腦電信號(hào)的應(yīng)用越來越廣。一般認(rèn)為，腦電信號(hào)是由大腦皮質(zhì)神經(jīng)元突觸后電位總和而形成。人體的腦電信號(hào)的幅值十分微小，加上人體又是電的不良導(dǎo)體，腦電信號(hào)源的輸出阻抗很高，這對腦電放大器和腦電電極以及安置方法等各方面都提出了很高要求。由于接觸電阻和測量導(dǎo)線的包圍將引入較強(qiáng)的工頻干擾，在普通的測量環(huán)境中尤為明顯。腦電的測量方法將不

4、可避免的引入幅值比腦電信號(hào)大的多的毫伏級(jí)的肌電信號(hào)。所以說如何在強(qiáng)噪聲背景(信噪比通常低于-10dB)、高內(nèi)阻的條件下提取微伏級(jí)的信號(hào)是構(gòu)建腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)平臺(tái)成敗的關(guān)鍵。14個(gè)檢測電極位置：AF3，F(xiàn)7，F(xiàn)3，F(xiàn)C5，T7，P7，O1，O2，P8，T8，F(xiàn)C6，F(xiàn)4，F(xiàn)8，AF42個(gè)參考電極：A1，A2腦 電 波 主 要 分 類波：深度睡眠腦波狀態(tài)（范圍0.5-3HZ） 人的睡眠品質(zhì)好壞與波有非常直接的關(guān)系。波睡眠是一種很深沉的睡眠狀態(tài)，如果在輾轉(zhuǎn)難眠時(shí)自己召喚出近似波狀態(tài)，就能很快地?cái)[脫失眠而進(jìn)入深沉睡眠。波：深度放松、無壓力的潛意識(shí)狀態(tài)（范圍4-8HZ） 對于外界的信息呈現(xiàn)高度的受暗示狀態(tài)，

5、即被催眠狀態(tài)。波：學(xué)習(xí)與思考的最佳腦波狀態(tài)（范圍8-13HZ） 在這種狀態(tài)下，身心能量耗費(fèi)最少，相對的腦部獲得的能量較高，運(yùn)作就會(huì)更加快速、順暢、敏銳。波被認(rèn)為是人們學(xué)習(xí)與思考的最佳腦波狀態(tài)。波：緊張、壓力、腦疲勞時(shí)的腦波狀態(tài)（范圍14HZ以上） 人們清醒時(shí)，大部分時(shí)間大腦頻率處于波狀態(tài)。隨著波的增加，身體逐漸呈緊張狀態(tài)， 此時(shí)人的能量消耗加劇，容易疲倦，若不充分休息，容易堆積壓力（這是現(xiàn)代人的通?。?。課題研究的任務(wù)及方法1.通過采集到的腦電信號(hào)判斷想要做出的特定動(dòng)作2.觀察分析人在扳手腕過程中相關(guān)腦電信號(hào)的變化課題研究的任務(wù)及方法1.腦電信號(hào)的采集采用Emotiv Systems的Epoc頭盔2.腦電信號(hào)的預(yù)處理濾波、去噪、重構(gòu)3.腦電信號(hào)特征值的提取功率譜估計(jì)、小