腦機接**術的bci系統基本結構
1樓：猴子
基於各種不同的需求 ,人們已經設計出多種可以在實驗室中進行演示的基於腦電的 bci 原型系統 .原理上 ,bci 系統一般由輸入、輸出和訊號處理及轉換等功能環節組成。 輸入環節的功能是產生、檢測包含有某種特性的腦電活動特徵訊號 ,以及對這種特徵用引數加以描述。
訊號處理的作用是對源訊號進行處理分析 ,把連續的模擬訊號轉換成用某些特徵引數 (如幅值、自迴歸模型的係數等) 表示的數碼訊號 ,以便於計算機的讀取和處理 ,並對這些特徵訊號進行識別分類 ,確定其對應的意念活動。訊號轉換是根據訊號分析、分類之後得到的特徵訊號 產生驅動或操作命令 ,對輸出裝置進行操作 ,或直接輸出表示患者意圖的字母或單詞 ,達到與外界交流的目的。 作為連線輸入和輸出的中間環節 ,訊號分析與轉換是 bci 系統的重要組成部分。
在訓練強度不變的情況下 ,改進訊號分析與轉換的演算法 ,可以提高分類的準確性 ,以優化 bci 系統的控制效能。bci系統的輸出裝置包括指標運動、字元選擇、神經假體的運動以及對其他裝置的控制等。 bci 系統的基本構成如圖 1所示。
腦機接**術的bci關鍵技術
2樓：阿瑟
bci 系統由訊號的產生、處理、轉換、輸出以及開關和時鐘等單元組成。在 bci 技術的發展中 ,訊號分析和轉換演算法是其最為重要的研究內容。
源訊號的獲取。
bci源訊號的獲取過程包括訊號的產生、檢測 (電極記錄) 、訊號放大、去噪和數位化處理等。人類大腦能夠產生多種訊號 ,包括電的、磁的、化學的以及對大腦活動的機械反應等各種形式。這些訊號可以通過相應的感測器進行檢測 ,從而使得 bci 的實施成為可能。
由於對磁和化學等訊號的檢測技術需要更高的要求 ,目前 bci 訊號的獲取主要基於技術相對簡單、費用較為低廉的eeg檢測技術 .
訊號的產生。
根據要獲取的訊號的特徵和性質 ,必須採取相應的產生特徵訊號的方法。訊號產生方式包括利用視覺誘發電位、利用事件相關電位、模擬虛擬環境以及自主控制腦電等多種形式。
訊號的檢測。
訊號的檢測方法依賴於待測神經電訊號的性質。 根據電極型別 ,bci 系統可以分為電極內建式和電極外接式兩種基本形式。
訊號的處理方法。
bci系統中的訊號處理包括訊號預處理、特徵提取、識別分類等過程。傳統的腦電訊號分析方法是對訊號進行多次檢測並進行均值濾波 ,再用統計學的方法尋找 eeg的變化規律。 這種方法資訊傳輸率低 ,也不能滿足即時控制的需求。
目前對 eeg訊號的處理一般採用對單次訓練訊號進行研究。 其中特徵提取 和識別分類是 bci 訊號處理最為關鍵的環節。
bci中的特徵提取方法。
特徵提取 就是以特徵訊號作為源訊號 ,確定各種引數並以此為向量組成表徵訊號特徵的特徵向量。 特徵引數包括時域訊號(如幅值) 和頻域訊號(如頻率) 兩大類 ,相應的特徵提取方法也分為時域法、頻域法和時-頻域方法。
特徵訊號的分類識別。
特徵訊號分類是基於腦電訊號根據不同的運動或意識能使腦電活動產生不同響應的特性 ,確定運動或意識的型別與特徵訊號之間的關係。 訊號分類結果的好壞取決於兩個方面的因素 :一是要進行分類的特徵訊號是否具有明顯的特徵 ,即特徵訊號的性質；二是分類方法是否有效。
幾種具有代表性的 bci 特徵訊號分類綜述如下 ：人工神經網路 ；貝葉斯-卡爾曼濾波；線性判別分析 ；遺傳演算法；概率模型。
腦機接**術的bci的應用
3樓：夙願
作為一種多學科交併雹凳叉的新興通訊技術 ,目前 ,bci 的研究大多處於理論和實驗室階段 ,離實際應用還有一定的差距。但從其效能來看 ,bci 系統及其技術將在涉及人腦的各個領域發揮重要的作用 ,尤其是對於活動能力嚴重缺失患者的能力恢復和功能訓練 具有重要肆咐意義。目前 ,對 bci 應用的研究主要集中在以下幾個方面 :
交流功能。這類研究的目的是提高語言功能喪失患者與外界的交流能力 。
環境控制。目前 ,對 bci 環境控制的研究主要是基於虛擬實境技絕旅術 . 虛擬實境具有相對安全和目標可移動的特點 ,它能為訓練和調整神經系統活動提供乙個安全可靠的環境。
受試者大腦發出操作命令 ,這種命令不是由肌肉和外圍神經傳出並執行 ,而是由 bci 系統經過檢測、分析和識別相應的腦電訊號 ,確定要進行的操作 ,然後由輸出裝備對目標進行控制。
運動功能恢復。
由 bci 系統完成腦電訊號的檢測和分類識別過程 ,然後把命令輸出給神經假體 ,完成已經失去功能的外圍神經應有的功能 ,或者把命令訊號輸出給輪椅上的命令接受系統 ,完成運動、行走等功能 ,使四肢完全喪失功能的患者能夠在無人照看的情況下自己進行一些簡單的活動 ,或進行功能性的輔助訓練 .
其他領域的應用。
從理論上講 ,只要有神經電參與的通訊系統 ,都可以應用 bci 技術 ,如適用於殘疾人的無人駕駛汽車 ,就是把操作過程中腦電訊號的一系列變化 ,由 bci 系統即時的轉換成操作命令 ,實現無人直接駕駛的目的。
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