腦電控制與人機(jī)交互

1、腦電控制與人機(jī)交互視頻人機(jī)交互人機(jī)交互，簡(jiǎn)稱HCI，是一門研究系統(tǒng)與用戶之間的交互關(guān)系的學(xué)問。系統(tǒng)可以是各種各樣的機(jī)器，也可以是計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)和軟件。人機(jī)交互界面通常是指用戶可見的部分?？晒┤藱C(jī)交互使用的設(shè)備主要有鍵盤顯示、鼠標(biāo)、各種模式識(shí)別設(shè)備等。與這些設(shè)備相應(yīng)的軟件就是操作系統(tǒng)提供人機(jī)交互功能的部分。人機(jī)交互部分的主要作用是控制有關(guān)設(shè)備的運(yùn)行和理解并執(zhí)行通過人機(jī)交互設(shè)備傳來的有關(guān)的各種命令和要求。人機(jī)交互隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，操作命令也越來越多，功能也越來越強(qiáng)。隨著模式識(shí)別，如語音識(shí)別、漢字識(shí)別等輸入設(shè)備的發(fā)展，操作員和計(jì)算機(jī)在類似于自然語言或受限制的自然語言這一級(jí)上進(jìn)行交互成為可能。此外

2、，通過圖形進(jìn)行人機(jī)交互也吸引著人們?nèi)ミM(jìn)行研究。這些人機(jī)交互可稱為智能化的人機(jī)交互。這方面的研究工作正在積極開展。人機(jī)交互20世紀(jì)90年代后期以來，隨著高速處理芯片，多媒體技術(shù)和Internet Web技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，人機(jī)交互的研究重點(diǎn)放在了智能化交互，多模態(tài)（多通道）-多媒體交互，虛擬交互以及人機(jī)協(xié)同交互等方面，也就是放在以人為在中心的人機(jī)交互技術(shù)方面?？纱┐髟O(shè)備可穿戴技術(shù)是20世紀(jì)60年代，美國麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室提出的創(chuàng)新技術(shù)，利用該技術(shù)可以把多媒體、傳感器和無線通信等技術(shù)嵌入人們的衣著或配件中，可支持手勢(shì)和眼動(dòng)操作等多種人機(jī)交互方式。隨著交互技術(shù)以及傳感器技術(shù)的發(fā)展用意念控制已不

3、是什么難事Neurosky神念科技- MindWave耳機(jī)Neurosky神念科技的MindWave耳機(jī)系列是一款成型的腦電檢測(cè)產(chǎn)品，專門為開發(fā)者所設(shè)計(jì)，便于他們開發(fā)出面向市場(chǎng)的產(chǎn)品。MindWave Mobile耳機(jī)與電腦相連，可監(jiān)測(cè)人的大腦活動(dòng)。它可以安全的測(cè)量人的腦電信號(hào)，監(jiān)測(cè)人在算數(shù)，記憶及圖形排列應(yīng)用時(shí)的專注水平。MindWave Mobile除與PC及Mac適配外，還可與iPhone, iPad及 Android相連。NeuroSky ThinkGear ASIC芯片價(jià)格適中，已大量用于玩具，移動(dòng)設(shè)備，教育及其他腦電技術(shù)設(shè)備。腦電控制設(shè)備腦電傳感器已廣泛應(yīng)用于許多設(shè)備中，這些設(shè)備可

4、以幫助提高人的大腦健康，如可以提高注意力，放松能力，記憶力及大腦的敏銳度，同時(shí)還能進(jìn)行冥想及放松監(jiān)測(cè)，并可以改善學(xué)生獲取知識(shí)時(shí)的大腦狀態(tài)。單一芯片解決方案可以精確監(jiān)測(cè)和處理人的大腦活動(dòng)，成本低且方案完整。過去，檢測(cè)腦電圖需要相當(dāng)復(fù)雜且固定不動(dòng)的設(shè)備，價(jià)格非常昂貴，高達(dá)幾千美元。嵌入式腦電傳感器則為教育和娛樂產(chǎn)品提供了新的解決方案，且具有研究級(jí)的精確度。神念的腦電傳感器靈活度很高，且可以最大程度的過濾掉周圍的噪音，因此可以很精確地將人的大腦活動(dòng)轉(zhuǎn)化成行動(dòng)的指令。腦電信號(hào)的基本原理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(Electroencephalog

5、raph，EEG)，長(zhǎng)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(duì)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。另外由于接觸電阻和測(cè)量導(dǎo)線的包圍將引入較強(qiáng)的工頻干擾，在普通的測(cè)量環(huán)境中尤為明顯。腦電的測(cè)量方法將不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)。綜上知如何在強(qiáng)噪聲背景(信噪比通常低于一10dB)、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

6、關(guān)鍵。技術(shù)核心傳感器算法應(yīng)用設(shè)計(jì)腦電傳感器-TGAM模塊特點(diǎn)能直接連接干接觸點(diǎn)，不像傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)用的濕傳感器使用時(shí)需要上導(dǎo)電膠單EEG腦電通道有3個(gè)接觸點(diǎn)：EEG（腦電采集點(diǎn)）REF（參考點(diǎn)）GND（地線點(diǎn)）上電后若接觸點(diǎn)連續(xù)四秒沒有采集到腦電或連續(xù)七秒收到差的腦電信號(hào)，智慧模塊會(huì)通過“信號(hào)質(zhì)量強(qiáng)度”發(fā)出信號(hào)差的警告，提醒用戶調(diào)整傳感器先進(jìn)的噪音過濾技術(shù)，能抗拒日常生活中環(huán)境里的各種干擾低能耗，適合便攜式消費(fèi)產(chǎn)品的電池供電的設(shè)備 3.3伏供電下最大消耗為15毫安原始腦電數(shù)據(jù)以512 Hz輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)如圖所示，腦電信號(hào)通過電極從大腦皮層提取之后通過屏蔽雙絞線送入儀表放大器進(jìn)行一級(jí)放大，后經(jīng)過主放大以及低通濾波、限波、隔離、低通濾波后進(jìn)入AD進(jìn)行數(shù)字量化。集成USB20從機(jī)控制器的CPU將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)高速實(shí)時(shí)發(fā)送到