Real-Time Brain-Computer Interface System Based on Motor Imagery

Abstract-A brain-computer interface （BCI） real- time system based on motor imagery translates the user＇s motor intention into a real-time control signal for peripheral equipments. A key problem to be solved for practical applications is real-time data collection and processing. In this paper, a real-time BCI system is implemented on computer with electroencephalogram amplifier. In our implementation, the on-line voting method is adopted for feedback control strategy, and the voting results are used to control the cursor horizontal movement. Three subjects take part in the experiment. The results indicate that the best accuracy is 90%.     

基于运动想象脑机接口的AuFBCSP方法

针对基于运动想象的脑机接口问题,提出了一种新的特征提取方法,即加强的滤波带宽共同空间模式方法。与传统的滤波带宽共同空间模式方法相比,文中提出的方法充分考虑了被试在进行运动想象时发生事件相关去同步时段的特异性,从而得到更多的特征,并利用这些特征分类,取得更高的准确率和kappa值。在特征的选择上,利用BCI的竞赛数据,将基于互信息的方法和基于准确率的方法进行对比,发现基于准确率的特征选择方法优于基于互信息的特征选择方法。     

脑-机接口技术综述

脑-机接口是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接的交流和控制通道,通过这种通道,人就可以直接通过脑来表达想法或操纵设备,而不需要语言或动作,这可以有效增强身体严重残疾的患者与外界交流或控制外部环境的能力,以提高患者的生活质量.脑-机接口技术是一种涉及神经科学、信号检测、信号处理、模式识别等多学科的交叉技术.本文对脑-机接口技术的发展、研究现状、工作原理以及涉及的关键技术进行了较为详细地综述,在总结脑-机接口技术存在问题的基础上,探讨了该领域进一步研究的方向.     

Probabilistic Methods in Multi-Class Brain-Computer Interface

Abstract-Two probabilistic methods are extended to research multi-class motor imagery of brain-computer interface （BCI）： support vector machine （SVM） with posteriori probability （PSVM） and Bayesian linear discriminant analysis with probabilistic output （PBLDA）. A comparative evaluation of these two methods is conducted. The results shows that： 1） probabilistie information can improve the performance of BCI for subjects with high kappa coefficient, and 2） PSVM usually results in a stable kappa coefficient whereas PBLDA is more efficient in estimating the model parameters.     

在线脑机接口中脑电信号的特征提取与分类方法

在脑机接口研究中,针对运动想象脑电信号的特征抽取,提出了一种基于离散小波变换和AR模型的方法.利用Daubechies类小波函数对脑电信号进行3层分解,抽取小波变换系数的统计特征;利用Burg算法提取脑电信号6阶AR模型系数.将这两类特征进行组合后使用神经网络、支持向量机、马氏距离线性判别进行分类并比较分析.采用BCI...     

基于信号投影能量特征的脑电意识动态分类

针对脑电意识任务动态分类问题,本文提出了一种基于投影能量的特征提取方法来提取反映不同思维状态的脑电特征,并结合信息累积后验贝叶斯方法进行分类以提高脑-机接口系统的分类正确率。该方法通过使两类信号在投影基上的平均投影能量比达到极值,从而达到提高脑电信号分类准确度的作用。实验结果表明两个运动想象数据集上的最大正确率都达到90%左右,最大分类准确率、kappa系数和最大互信息等评价指标的比较也表明该方法能够有效提高BCI系统的性能,具有较好的实用性。     

基于粗糙集离散化的多频带脑电特征选择方法的研究

不同的受试在进行运动想象时,脑电模式在频带分布上的差异较大,只有找到特定受试的有效特征,才能得到较好的实验效果。文中结合共同空间模型和粗糙集离散化算法的特征选择方法,来选取受试左右手运动想象的多频带脑电特征。与单频带特征相比,文中提出的方法提取的多频带脑电特征,能够有效的剔除了冗余特征量的干扰。实验结果表明(五位受试),文中提出的方法可以有效提高分类准确率。     

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.     

脑机接口中基于MRP的半监督判决空间模式法

在脑-机接口研究中,如果训练样本少,判决空间模式法不能很好地提取运动相关电位特征。为此,文中在半监督框架下,采用自训练方法,引入分类置信度高的无标记样本,迭代学习MRP的空间判决模式。实验结果验证了所提算法的有效性。     

基于CPLD的测试系统接口设计

介绍了一种用CPLD(复杂可编程逻辑器件)作为核心控制电路的测试系统接口,通过对CPLD和TTL电路的比较及CPLD在系统中实现的强大功能,论述了CPLD在测试系统接口中应用的可行性和优越性,简单介绍了VHDL在CPLD设计中的应用。实验证明用CPLD实现的电路具有集成度高、灵活性强、可靠性高、易于升级和扩展等特点。给出了主要电路图和时序仿真图。     

基于Web的实时信息系统研究与应用

首先对实时信息以及实时信息系统给出定义.在此基础上,进一步提出实时信息价值评估方式以及实时信息系统的性能评估方式.然后结合两个个现有的实时信息系统,实时路况系统以及微博客系统,探讨实时信息系统在设计以及实现过程中面对的挑战,并且针对这些挑战,对现有的实时信息系统设计提出改进思想.根据这些改进思想,设计了INFOCOM LIVE实时会务系统.这个系统已经在国际顶级网络通信学术会议IEEE INFOCOM 2011的会场进行了实地运营.     

一个新的基于融合的说话人确认系统及DSP的实时实现

本文提出了一个高速、有效的说话人确认算法。该算法在高斯混合模型一合局背景模型(GMM-UBM)的基础上,采用一种新的融合方法有效的提高了系统的识别率和实时性。实时系统采用高速DSP芯片'rMS320C6701,实现了语音信号的实时处理。实验结果表明,该系统在识别率、算法的实时性等方面都比传统的方法要好。     

基于USB接口的数据采集系统

提出了一种基于USB接口,采用内置USB接口的微处理器芯片来实现的数据采集系统方案,并从硬件设计和软件开发两个方面对该方案进行了探讨。提出了3种硬件设计方案,并对其中一种方案进行了详细介绍；软件开发部分介绍了USB设备固件、USB设备驱动程序和数据采集系统应用程序设计。     

Robot Animals Based on Brain-Computer Interface

The study of robot animals based on brain-computer interface （BCI） technology is an important field in robots and neuroscience at present. In this paper, the development status at home and abroad of the motion control of robot based on BCI and principle of robot animals are introduced, then a new animals＇ behavior control method by photostimulation is presented. At last, the application prospect is provided.     

基于嵌入式GUI雷达控制系统人机界面设计

将嵌入式图形用户界面(GUI)技术引入到现代雷达控制系统的人机界面设计中。分析了嵌入式GUI的技术特点和体系结构(包括配置、核心、色彩管理、字体、虚拟帧缓冲、事件驱动、窗口管理等模块),论述了采用这种技术的必要性与可行性,并以Qt/GUI为例,详细介绍了开发原理、步骤和方法。采用嵌入式GUI进行人机界面设计后,能够提高设备的开发效率、丰富人机交互信息。     

实时控制系统接口设计

在实时控制系统中,计算机无疑是整个系统的核心,当满足系统设计要求的计算机被选定之后,控制接口的设计几乎就是系统硬件设计的全部。所以,控制接口在实时控制系统中有着十分重要的地位,其性能的好坏,直接影响着整个系统的品质,应当精心地设计并给予高度的关注。据此以某实时控制系统为例,以具体的电路,阐述了控制接口在系统中的重要作用。     

基于共享总线的SAR实时成像系统研究

合成孔径雷达成像已经成为雷达的发展趋势,要实现雷达实时成像,就要满足雷达信号处理过程中大数据通信带宽和大运算量的要求.本文中系统运算核心是一个由四片数字信号处理器组成的共享总线式并行处理模块,对频域补偿弯曲的RD算法,实现了实时SAR成像,并通过令牌环的形式解决了共享总线中多处理器间的总线冲突问题.     

一种新的基于小波包分解的EEG特征抽取与识别方法研究

为了提高脑思维任务分类精度,提出一种新的脑电特征抽取与识别方法.首先进行小波包分解,然后结合能反映脑电信号在时域与频域上的能量分布特征的小波包熵概念,从小波包库中选择最优小波包基,对各个最优基所对应的小波系数求取统计特性,然后根据不同脑思维任务下左右半脑各导联间的差异性对各个导联对求取不对称率构成分类特征向量,最后利用SVM分类器对其进行分类.实验结果表明:相对于一般的小波包分解,最优小波包基和自回归特征抽取方法,该方法对5类不同脑思维任务的所有10种不同组合任务对的平均分类预测精度可以达到95.41％～99.65％.     

基于TMS320C6x.系列DSP/BIOS平台的实时电视跟踪系统设计

为解决实时目标识别和跟踪的硬件平台设计问题,本文以两片高性能DSP为核心处理器,设计了基于双DSP的实时图像处理系统.常见的目标跟踪系统算法包括重心跟踪法、相关跟踪法和边缘跟踪,在实时跟踪过程中,根据需要进行各个算法间的切换,为了提高实时电视跟踪系统设计的开发效率及实时跟踪性能,可以在双DSP平台上,在利用TMS320C6x内部自带的实时操作系统DSP/BIOS以及API函数,编写高效的多任务跟踪程序,缩短开发周期.试验证明,基于DSP/BIOS的实时跟踪系统设计可以很好的达到设计要求,不但增强了程序的可维护性,而且程序模块化,可移植性好.     

实时信号处理系统CPCI接口设计

新一代雷达的信号处理有实时性、通用性强的特点,该文给出了一种基于CPCI标准总线的实时信号处理系统,重点阐述了DSP和CPCI主机通信的接口设计。主机通过CPCI总线可以对DSP进行程序加载和运算结果的监测,充分利用了计算机资源。文中设计主要利用CPLD和桥接芯片PCI9656来实现,详细说明了PCI9656主从工作模式以及CPLD对PCI信号和局部信号的转换,最后给出了电路框图和时序仿真图。