脑机接口技术的专利分析

<正>脑机接口是一种涉及多学科多领域的新颖人机交互技术，本文基于Incopat专利库，对脑机接口技术的专利进行申请趋势、技术生命周期、申请人排名、IPC申请趋势、申请人国别等进行分析及总结，可以为脑机接口领域的技术发展动态提供一定的情报参考。脑机接口(BCI)技术是一种全新颠覆性的人机交互技术^[1-3]。BCI由美国加州大学Jacques Vidal教授于1973年提出。1999年，第1届国际BCI大会正式给出BCI定义:通过分析人或动物的脑电信号而建立起来的交互系统^[4,6]。     

脑机接口技术研究概述

脑机接口(Brain-Computer Interface, BCI)是在人脑和外界之间建立不依赖于常规大脑信息输出通路(外周神经和肌肉组织)的一种通讯系统.本文概述了基于脑电信号(EEG)的BCI技术的基本原理、研究方法、类型、研究现状,并分析了目前存在的问题与应用前景.     

脑机接口在机器人控制中的研究现状

脑机接口(brain-computer interface,BCI)是一种直接通过大脑与外部设备进行信息交流的技术。首先,介绍BCI系统的基本原理,BCI系统由信号采集、信号处理、输出设备和操作协议构成;其次,详述BCI的研究现状,重点介绍BCI在机器人假肢、轮式机器人及智能仿人机器人上的典型应用。最后指出:BCI这种非肌肉的通信与控制方法是可行的,这种方法可为无法使用传统方法的残障人士提供新的对外交流手段。     

基于头皮脑电的游戏型脑机接口应用研究综述

游戏型脑机接口(game-BCI)是指将脑机接口与游戏结合,通过对脑电信号的识别,使用户完成对游戏的直接控制,不仅为健康人提供了新型的游戏交互方式,也为残障人士提供了新的康复治疗途径.相比于其它侵入性BCI,基于头皮脑电的BCI有无创、时间分辨率高、成本低、便携性好等优势,具有更加广泛的应用前景.该文对基于头皮脑电的游...     

窥探大脑:脑-机接口硬件步出研究领域

软件和硬件方面的进步使得精确而经济的脑-机接口成为可能。一个精确而低成本的BCI(脑机接口)可以帮助实现科幻理想,即不需要说话、打手势,或在键盘上输入,就能与机器通信:你只要思想,机器就会响应。BCI技术不仅是科幻爱好者的天地,它还有着明确的用途:用于瘫痪病人的诊疗设备,或针对大脑状况的研究,如帕金森症或癫痫。     

虚拟现实技术浅析

阐述了虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术的内涵与特点、构成与关键技术。分析了发展VR技术应重视的研究方向：①VR建模、人机实时交互、VR生成与逼真感、虚拟现实与真实现实一致性、多传感器数据／信息融合研究；②3维传感、交互设备及立体显示设备的研究；③VR系统开发平台及分布式VR技术研究。提出了利用多媒体和VR的集成实现功防对抗虚拟现实的应用构想。     

脑机接口的发展挑战与趋势研判

通过思想控制万物仍属于科幻电影的范畴,但随着脑科学的发展,人类可以利用大脑活动产生的电信号与环境互动,影响或改变环境.脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)可使人或动物大脑与外部设备之间创建直接连接,实现脑与设备的信息交换,其技术为肢体和语言障碍者提供行走和操纵物体的辅助设备.脑机接口领域的进步将改变人类的生活方式.本文简要介绍脑机接口的发展历程,阐释脑机接口的实现过程,并准确识别出脑机接口未来挑战,同时对其发展趋势进行研判.在不久的将来,脑机接口将取得突破性进展.     

基于脑电的快速序列视觉呈现脑-机接口系统研究进展综述

脑-机接口(BCI)系统建立大脑与外部设备之间的直接交流通路,结合快速序列视觉呈现(RSVP)范式能够实现利用人类视觉系统进行高流通量图像目标检索。近些年来,RSVP-BCI系统在范式编码、脑电(EEG)解码和系统应用方面的研究取得了长足的进步。对范式编码的研究揭示不同范式参数对系统性能的影响,促进提升系统性能;脑电解码的研究在提升算法分类性能的同时推动少训练、零训练样本、多模态等场景下的应用;对RSVP-BCI系统应用的研究实现推动系统走向实际应用并拓宽了应用领域。同时,系统仍面临着迈向实际时可应用领域范围窄、脑电跨域解码难题以及计算机视觉飞速进步带来的挑战。该文对RSVP-BCI近年来的相关研究进展进行了回顾与总结,并对未来的发展方向进行了展望。     

脑机接口中脑电图-近红外光谱联合分析进展研究

脑机接口(BCI)能将受试者意图相关的大脑活动转化为外部设备控制指令,在神经疾病治疗、运动康复等方面具有较高应用潜力。BCI的实现需从人脑获取有意义的信号,而脑电图(EEG)可以反映神经电活动,主要用于对反映实时性要求较高的BCI系统;近红外光谱(NIRS)主要反映血流动力学水平,一般用于神经生理状态等需要精确定位脑活跃区域的研究。EEG和NIRS因其非侵入、方便穿戴、成本较低等优点,成为BCI的重要信号获取方法。相比于单模态BCI系统,基于EEG-NIRS联合分析的混合BCI系统由于具有更丰富的信号特征,在生理状态检测、运动想象等领域得到了越来越多的关注与研究。该文从EEG-NIRS联合分析在脑机接口中应用的研究现状出发,在数据和特征融合程度、层面上归纳最近的相关领域研究现状,并对EEG-NIRS信号处理手段的研究前景进行了展望。     

国际脑计算机接口竞赛介绍及参赛经验谈

脑计算机接口(BCI)技术的研究是近几年才发展起来的一个具有学科交叉特点的前沿探索领域,其目的是实现脑与计算机设备的直接通讯;国际脑计算机接口竞赛由BCI研究领域的主要学术团体联合发起,旨在征集和检验新的BCI实现思路及相关数据处理算法,吸引和鼓励不同领域的研究者参与BCI研究.本文简要阐述了脑计算机接口的概念和发展情况,分析了历届BCI竞赛的设置和开展情况,最后详细介绍了我们的参赛经验和一些体会,供感兴趣的指导教师和研究生参考.     

基于视觉的AR技术研究综述

虚拟现实(VR)技术和增强现实(AR)近年来迅猛发展,引起了人们的高度关注.增强现实(AR)是基于虚拟现实(VR)技术的延伸.它给人们提供了新的方式表达给学习对象,也用最贴近自然的交互方式为学习者搭建一个自主探索的空间.随着科技的普及和发展,其运用也会越来越广泛.当然,增强现实技术在其应用方面肯定也面临着一定的发展和挑战.     

脑-机接口技术发展

脑-机接口是将人的想法和意图转换为外部设备控制信号的新型通讯系统.文中介绍了BCI系统的组成和工作原理,脑-机接口技术的发展、研究状况及其关键技术,并对其未来发展面对的挑战进行了探讨.     

Chernof f加权分类器框架在运动想象脑-机接口中的应用

针对现有脑机接口(BCI)分类器与大脑认知过程结合不够紧密的问题,该文提出一种基于Chernoff加权的分类器集成框架方法,并用于同步运动想象脑机接口中。通过对训练数据进行统计分析,获得各时刻脑电信号(EEG)的统计特性,并建立基于大脑认知过程的高斯概率模型。然后利用Chernoff边界特性得到该概率模型的最小误差,并以此确定该时刻分类器的权重,通过对各时刻分类器的加权,实现同步脑机接口的信号分类。以脑机接口竞赛数据作为测试,并与线性判决分析、支持向量机和极限学习方法分别结合构成新的集成方法。由实验结果可知,加权集成框架方法的分类性能比原独立分类方法有显著提高。     

2022年脑机接口研究进展

脑机接口（brain-computer interface,BCI）旨在大脑与外部环境之间建立一种不依赖于外周神经系统的交流与控制通道，从而实现大脑与外部设备的直接交互。脑机接口的初衷是帮助运动障碍患者利用其意图直接控制辅助设备，提高患者生活质量并重拾生活信心。随着脑机接口技术的发展，脑机接口应用已拓展至游戏娱乐、学习教育、智能家居和军事等领域。作为脑科学与类脑智能研究的重要部分，脑机接口已成为多个国家的科技战略重点。随着脑科学、计算科学、人工智能等领域快速发展，脑机接口技术的进步步伐加速，脑机接口已成为全球科技前沿热点。脑机接口技术主要涉及硬件、软件和算法，其中硬件主要包括脑信号采集与处理器件，是保障脑机接口性能的前提；软件的优化将降低脑机接口系统的使用门槛，惠及更多人群；算法则主要是对脑信号进行分析与处理，以又准又快地解读用户意图。脑机接口在硬件、软件和算法三方面的技术进步不仅推进脑机接口从实验室演示走向实际应用，同时也将拓宽脑机接口的应用范围。因此，本文从关键技术、典型应用等方面着手对2022年脑机接口领域的研发热点进行回顾和梳理，以期增进脑机接口研究现状的了解。同时，对当前脑机...     

脑机接口技术研究综述

脑机接口技术(brain computer interface,BCI)不依赖于常规大脑信息输出通路,该技术建立了一种直接的信息交流和控制通道,为人脑和外界之间提供了一种全新的交互方式。简要介绍了BCI技术的定义和基本组成及发展现状,并对皮层慢电位、视觉诱发电位、眼动产生的α波、P300电位和基于运动想象的μ节律及β波5种脑机接口技术的研究方向作了简要阐述,最后指出目前BCI研究面临的挑战及未来的应用前景。     

有线电视的创新之路 ——虚拟现实的应用实践

本文介绍了有线电视虚拟现实的应用实践,包括有线电视对虚拟现实(VR)的应用需求、基于TVOS的VR应用开发、联彤VR应用技术方案以及对有线电视VR应用的展望.     

听觉诱发的“是”与“非”脑电信号研究

脑机接口(BCI)作为一种新兴技术,把脑电活动转化成电脑、假肢、机器人等设备控制信号的新交流通道。通过脑机接口研究可以提高患有严重的神经肌肉损伤病人的生活质量。文中介绍了听觉刺激诱发的“是”或“非”脑电信号的信号处理。信号处理采用共空间模式(CSP)的特征提取方法以及支持向量机(SVM)的分类方法。健康受试者实验数据离线分析的分类准确率达到80.2%。实验结果表明了这种方法对神经肌肉系统损伤患者和外部交流的可行性和有效性,为进一步的研究奠定了基础。     

虚拟现实电影(VR)的画面构图与视觉引导

电影的发展受到了科技水平的限制,每一次的技术革命都会给电影的艺术观念带来巨大冲击和改变.现在电影艺术主动跟虚拟现实Virtua*Reality(简称VR)结合,把虚拟现实技术引入了电影摄制,由虚拟现实来主导的新一代电影革命正在孕育.Virtua*Reality(简称VR)简译为虚拟现实,是一种通过计算机技术创造并集合图形学、心理学、电子工程学等多学科的复合性学科,通过实时动态的立体影像,多种信息技术,实现用户与虚拟世界的交流,同时提供视、听、触觉等直观而叉真实的实时感知,让参与者沉浸其中.因此,虚拟现实的本质是向现实的不断逼近,挑战模拟现实的极限,是现实的渐近线.当然电影艺术中所需要应用的虚拟现实未必是刻板、严格、真实的客观现实再现,而是电影本身所需要的虚构、想象、刺激地非客观的“虚拟真实”.本文试图从虚拟现实电影的摄影构图和后期制作的角度来探讨虚拟现实电影的观念与应用.     

虚拟现实技术的研究现状及未来展望

随着计算机和互联网技术的不断发展,为了满足人们对多媒体技术日益增长的需求,虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术应用而生。该技术能够在视、听、触感等方面给人们带来亲临真实环境的感受和体验。本文介绍了虚拟现实技术的发展历程及分类特征,分析了虚拟现实技术当前所面临的难题,最后探讨了虚拟现实技术的未来发展趋势。     

基于脑电的脑机接口技术在医学领域中的应用

脑机接口能够在大脑与外部设备之间建立直接的交流通道.随着脑科学的深入研究和人工智能技术的迅猛发展,脑机接口得到了长足的进步.基于头皮脑电的脑机接口由于具有对人体无创伤、成本低廉且便携性较好等优点,在多种应用场景中广受关注.本文从脑信号产生、获取和解码三方面引入,介绍基于脑电的脑机接口技术,阐述脑机接口技术在医学领域的应用现状.考虑到尽管脑机接口进展迅速,但目前仍处于发展、成长阶段,本文将探讨该项技术在医学领域中的挑战与可能解决方案,以增进对基于脑电的脑机接口技术的了解和认知.