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脑控:基于脑-机接口的人机融合控制 被引量：97
1
作者 王行愚 金晶 +1 位作者 张宇 王蓓 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期208-221,共14页
近年来,一类被称之为脑控的新型控制系统发展迅速,这是一种基于脑-机接口(Brain-computer interface,BCI)的人机融合控制系统,也是一种基于人的意念和思维的控制系统.脑控系统已被成功应用于残疾人的生活辅助、中风病人和损伤肢体的康... 近年来,一类被称之为脑控的新型控制系统发展迅速,这是一种基于脑-机接口(Brain-computer interface,BCI)的人机融合控制系统,也是一种基于人的意念和思维的控制系统.脑控系统已被成功应用于残疾人的生活辅助、中风病人和损伤肢体的康复训练、操作员状态的实时监控、游戏娱乐和智能家居等广泛的领域.本文在简要介绍了脑控的研究背景、基本原理、系统结构和发展概况的基础上,着重对脑电信号(Electroencephalogram,EEG)模式、控制信号转换算法和应用系统研究等主要问题的研究现状,进行了较为详细的论述和分析,并探讨了进一步研究的方向和思路.最后对脑控的未来发展方向和应用前景进行了分析和展望. 展开更多
关键词 脑控 脑-机接口 人机融合控制 脑电信号
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浅谈脑—机接口的发展现状与挑战 被引量：70
2
作者 高上凯 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期801-803,809,共4页
脑—机接口是在大脑与外部设备之间建立的直接的交流通道。文中简单叙述了脑—机接口的发展现状,并探讨了未来发展中面临的挑战。
关键词 脑—机接口 脑电 在线系统
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基于小波包变换和聚类分析的脑电信号识别方法 被引量：52
3
作者 徐宝国 宋爱国 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期25-28,共4页
为了实现脑-计算机接口(brain-computer interface,BCI)系统,对大脑C3,C4处采集的二路运动想象脑电信号的特征进行了提取和分类。在分析小波包频带划分特点的基础上,利用小波包能量进行特征提取并使用基于马氏距离的线性判别分析进行了... 为了实现脑-计算机接口(brain-computer interface,BCI)系统,对大脑C3,C4处采集的二路运动想象脑电信号的特征进行了提取和分类。在分析小波包频带划分特点的基础上,利用小波包能量进行特征提取并使用基于马氏距离的线性判别分析进行了左右手运动想象模式分类,结果表明该方法提取的特征向量较好的反映了运动想象脑电信号的事件相关去同步(eventrelated desynchronization,ERD)和事件相关同步(event-related synchronization,ERS)的变化时程。另外,该方法识别率高,适合脑-计算机接口的应用。 展开更多
关键词 脑-计算机接口 小波包变换 聚类分析
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基于小波包分解的意识脑电特征提取 被引量：36
4
作者 颜世玉 刘冲 +1 位作者 赵海滨 王宏 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1748-1752,共5页
针对2种不同意识任务(想象左手运动和想象右手运动)的脑-机接口(brain-computer interface,BCI)设计,提出了基于小波包分解的特征提取方法。首先深入研究了小波包变换,结合事件相关去同步化(event-related desynchronization,ERD)/事件... 针对2种不同意识任务(想象左手运动和想象右手运动)的脑-机接口(brain-computer interface,BCI)设计,提出了基于小波包分解的特征提取方法。首先深入研究了小波包变换,结合事件相关去同步化(event-related desynchronization,ERD)/事件相关同步化(event-related synchronization,ERS)现象,提出以小波包分解系数来考虑特征,然后对C3、C4导联脑电信号进行小波包分解系数方差和相对能量2种特征的提取,最后采用最简线性分类器进行分类。结果表明,2种特征对应的最大分类正确率均达到了85%,对应时间分别为4.34 s和4.39 s。因此,在保证分类正确率的前提下,所提方法更加简单和有效,为大脑意识任务分类提供了新思路。 展开更多
关键词 脑电 脑-机接口 小波包变换 方差 相对能量
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脑-机接口:大脑对外信息交流的新途径 被引量：22
5
作者 万柏坤 高扬 +1 位作者 赵丽 綦宏志 《国外医学（生物医学工程分册）》 2005年第1期4-9,共6页
基于脑电(EEG)的脑-机接口(BCI)是在人脑和计算机或其它电子设备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)的全新对外信息交流和控制技术,概述了基于EEG的BCI技术的科学意义与应用前景,并介绍了BCI主要研究方法和类型。
关键词 脑-机接口(bci) 脑电(EEG) 信息交流与控制
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基于虚拟现实环境的脑机接口技术研究进展 被引量：30
6
作者 孔丽文 薛召军 +4 位作者 陈龙 何峰 綦宏志 万柏坤 明东 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期317-327,共11页
将脑-机接口(brain-computer interface,BCI)技术与虚拟现实(virtual reality,VR)相结合构成基于虚拟现实的脑-机接口(BCI-VR)新技术是最近在多媒体和娱乐领域出现的一种BCI应用新模式。BCI-VR兼取两者优势互补,同时又相互促进创新,显... 将脑-机接口(brain-computer interface,BCI)技术与虚拟现实(virtual reality,VR)相结合构成基于虚拟现实的脑-机接口(BCI-VR)新技术是最近在多媒体和娱乐领域出现的一种BCI应用新模式。BCI-VR兼取两者优势互补,同时又相互促进创新,显示出广阔应用前景。本文从BCI-VR系统基本构成、BCI对VR控制和VR对BCI影响等方面,较详细介绍了近年来BCI-VR的主要研究方法、研究进展和成就,并根据作者体会小结了目前存在的难点与未来的可能发展动向,以与读者交流、共同促进BCI-VR新技术的快速发展。 展开更多
关键词 脑-机接口 虚拟现实环境 视觉刺激 反馈 想象动作 稳态视觉诱发电位 事件相关电位
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用于脑机接口的感觉刺激事件相关电位研究进展 被引量：26
7
作者 明东 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2009年第6期1-6,共6页
脑机接口研究的目的就是在人脑和计算机或其他电子设备之间建立一种直接联系,使人们可以通过思维来直接控制计算机或外部设备。感觉刺激诱发的事件相关电位是基于脑电的脑机接口系统研究中备受关注的一种信号模式,按其刺激模式的不同又... 脑机接口研究的目的就是在人脑和计算机或其他电子设备之间建立一种直接联系,使人们可以通过思维来直接控制计算机或外部设备。感觉刺激诱发的事件相关电位是基于脑电的脑机接口系统研究中备受关注的一种信号模式,按其刺激模式的不同又可分为视觉、听觉、体感等单一感觉通道刺激诱发的和跨感觉通道刺激诱发的事件相关电位。事件相关电位研究的发展表明:相对于单一感觉通道,跨感觉通道刺激诱发的事件相关电位具有波幅高、潜伏期短且含有高维度空间分布信息的特点,可弥补单一感觉诱发事件相关电位信息过少、不利识别的缺陷,从而提高信息转化速度和分类准确率,在脑机接口中具有更高的实用价值。 展开更多
关键词 脑机接口 感觉刺激 事件相关电位 脑电
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脑机接口中基于WPD和CSP的特征提取 被引量：27
8
作者 杨帮华 陆文宇 +1 位作者 何美燕 刘丽 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2560-2565,共6页
针对脑机接口(brain computer interface,BCI)中2类运动想象任务的特征提取问题,提出了一种小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)与共同空间模式(common spatial pattern,CSP)相结合的脑电信号特征提取方法。该方法首先选择7... 针对脑机接口(brain computer interface,BCI)中2类运动想象任务的特征提取问题,提出了一种小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)与共同空间模式(common spatial pattern,CSP)相结合的脑电信号特征提取方法。该方法首先选择7个重要导联的脑电(electroencephalograph,EEG)信号,用‘haar’小波基进行三阶WPD分解;然后对每个导联分解后的其中5个子带进行重构,获取相关频域信息;最后对重构后信号利用CSP特征提取,获得六维特征向量。CSP与WPD相结合能够充分利用WPD的时频特性,有效避免CSP要求输入导联数过多、缺乏频域信息等缺陷。对2008年国际BCI竞赛数据和本实验室实验数据,采用该方法进行特征提取,通过概率神经网络(probabilistic neural network,PNN)分类。2种数据源分类正确率分别为92%和80%,相对于单纯的CSP特征提取,正确率分别提高5%和20%。实验结果表明:WPD与CSP相结合的特征提取算法能提取明显的特征,进而提高BCI的识别正确率。 展开更多
关键词 脑机接口 脑电 小波包分解 共同空间模式
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基于小波包分解的脑电信号特征提取 被引量：24
9
作者 吴婷 颜国正 杨帮华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2230-2234,共5页
在脑机接口研究中,针对脑电信号的特征抽取,提出一种基于小波包分解的方法,利用Fisher距离准则,选择具有较大可分离性的特定子带小波包系数和能量作为有效特征,构成特征矢量,并采用BCI2003竞赛数据,通过对该特征矢量的可分性和识别精度... 在脑机接口研究中,针对脑电信号的特征抽取,提出一种基于小波包分解的方法,利用Fisher距离准则,选择具有较大可分离性的特定子带小波包系数和能量作为有效特征,构成特征矢量,并采用BCI2003竞赛数据,通过对该特征矢量的可分性和识别精度2个指标的评估,表明了所提出方法的有效性。 展开更多
关键词 脑机接口 小波包分解 特征提取 子带能量
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基于离散小波变换提取脑机接口中脑电特征 被引量：20
10
作者 杨帮华 颜国正 鄢波 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期518-522,共5页
在脑机接口中,针对脑电特征提取利用单一种类信息、使用数据量大、分类性能较差等缺点,提出一种新颖的基于离散小波变换的方法。分析了小波变换特征提取的特点和特征表示方式,用Daubechies类db4小波函数对脑电信号进行6层分解,抽取小波... 在脑机接口中,针对脑电特征提取利用单一种类信息、使用数据量大、分类性能较差等缺点,提出一种新颖的基于离散小波变换的方法。分析了小波变换特征提取的特点和特征表示方式,用Daubechies类db4小波函数对脑电信号进行6层分解,抽取小波变换各子带关键的部分逼近系数、小波系数、小波子带系数均值组成特征向量。以分类正确率为指标检验了提取特征的性能。实验结果表明,这种方法能够利用少量数据提取脑电信号本质特征,具有较高的分类性能,为利用脑电识别人的不同意图提供了快速而有效的手段。 展开更多
关键词 脑机接口 小波变换 脑电 特征提取
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脑机接口中基于小波包最优基的特征抽取 被引量：20
11
作者 杨帮华 颜国正 严荣国 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1879-1882,共4页
在脑机接口研究中,针对脑电特征抽取,提出一种基于小波包最优基分解的方法.依据距离准则,从小波包库中选择一个对分类最优的小波包基;在该小波包基包含的所有分解系数中,抽取部分具有最大可分性的系数作为有效特征;不同通道脑电信号有... 在脑机接口研究中,针对脑电特征抽取,提出一种基于小波包最优基分解的方法.依据距离准则,从小波包库中选择一个对分类最优的小波包基;在该小波包基包含的所有分解系数中,抽取部分具有最大可分性的系数作为有效特征;不同通道脑电信号有效特征的结合,构成分类的特征矢量.通过对该特征矢量可分性和识别精度两个性能指标的评估,并与现有分类结果进行比较,表明了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 脑机接口 小波包分解 脑电 特征抽取 最优基
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“脑—机接口”的研究进展 被引量：11
12
作者 华小梅 林家瑞 官金安 《国外医学（生物医学工程分册）》 CAS 2004年第2期94-97,111,共5页
脑—机接口(braincomputerinterface,BCI)是一种全新的通讯和控制技术。本文分析和讨论了一些现有的脑—机接口系统及其控制信号,并指出了其中一些有待于进一步解决的问题和今后的研究发展方向。
关键词 脑-机接口 数字信号处理 功能性电刺激 康复
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基于P300电位的新型BCI中文输入虚拟键盘系统 被引量：20
13
作者 吴边 苏煜 +4 位作者 张剑慧 李昕 张吉财 陈卫东 郑筱祥 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1733-1738,1745,共7页
近年来各种信号处理技术随着计算能力的提高取得了巨大进展,推动了人机交互(HCI)技术的发展.脑机接口(BCI)是一种特殊的人机交互通道,在最近几年引起广泛关注.P300电位是一种事件相关电位,利用诱发人类P300的原理,可以实现基于P300的BC... 近年来各种信号处理技术随着计算能力的提高取得了巨大进展,推动了人机交互(HCI)技术的发展.脑机接口(BCI)是一种特殊的人机交互通道,在最近几年引起广泛关注.P300电位是一种事件相关电位,利用诱发人类P300的原理,可以实现基于P300的BCI系统.此类系统以往常用于英文字母的输入,本研究首次设计并开发了一套进行汉字输入的在线P300-BCI系统.系统利用汉字基于笔画的特性简化了P300诱发界面,并据此设计了相应的汉字虚拟键盘.利用此系统进行的在线输入实验表明,此中文BCI的设计是可行的,对系统的进一步完善将可以为汉语系的瘫痪患者的机能恢复提供新的选项. 展开更多
关键词 脑机接口 P300 中文输入 虚拟键盘
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基于前额脑电多尺度小波对数能量熵的驾驶疲劳检测分析 被引量：20
14
作者 闵建亮 蔡铭 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期182-189,共8页
为研究脑机接口(BCI)在交通运输中的应用,减少因疲劳驾驶导致的交通安全事故,提出基于前额脑电(EEG)信号多尺度小波对数能量熵的驾驶疲劳检测方法。首先,设计驾驶仿真模拟试验,利用脑电帽采集26名被试清醒驾驶和疲劳驾驶的前额EEG信号,... 为研究脑机接口(BCI)在交通运输中的应用,减少因疲劳驾驶导致的交通安全事故,提出基于前额脑电(EEG)信号多尺度小波对数能量熵的驾驶疲劳检测方法。首先,设计驾驶仿真模拟试验,利用脑电帽采集26名被试清醒驾驶和疲劳驾驶的前额EEG信号,试验过程中,使用主观检测方法每隔20min对被试进行问询;其次,应用MATLAB对采集到的EEG数据进行预处理,基于2种驾驶状态形成被试初始样本数据集;进而,在该数据集基础上,利用多尺度熵的概念,提取EEG信号小波对数能量熵(WLE)特征,同时提取经典模糊熵(FE)特征进行比较分析;然后,运用极限学习机(ELM)对提取的特征数据集进行快速有效的精准分类,并使用留一交叉验证法进行验证评估;最后,对比经典FE分类表现,并结合多种性能指标对驾驶疲劳检测结果进行综合比较。研究结果表明:在本文试验条件下,基于多尺度WLE(MWLE)的前额EEG疲劳识别率显著高于基于多尺度FE(MFE)的识别率,其理论平均正确率达91.8%;基于多尺度熵的EEG信号特征提取方法能有效提高驾驶疲劳识别效果和算法效率;多种性能指标表明前额EEG的WLE可以作为衡量驾驶疲劳的有效生理指标;结果验证了采用基于ELM对MWLE的前额EEG信号进行驾驶疲劳检测方法的有效性和实用性,有助于促进可穿戴BCI在疲劳驾驶预警中的应用。 展开更多
关键词 交通工程 驾驶安全 多尺度熵 驾驶人疲劳 脑机接口(bci) 脑电(EEG)信号 极限学习机(ELM)
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基于脑-机接口技术的虚拟现实康复训练平台 被引量：17
15
作者 马贇 王毅军 +1 位作者 高小榕 高上凯 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期373-378,共6页
对神经损伤的瘫痪病人进行功能恢复训练时应强调患者的主动参与。开发了一套基于脑-机接口技术的虚拟现实康复训练平台。该平台采用患者在想象运动时的脑电信号作为虚拟人运动的控制信号,从而把想象运动与运动功能恢复训练结合在一起。... 对神经损伤的瘫痪病人进行功能恢复训练时应强调患者的主动参与。开发了一套基于脑-机接口技术的虚拟现实康复训练平台。该平台采用患者在想象运动时的脑电信号作为虚拟人运动的控制信号,从而把想象运动与运动功能恢复训练结合在一起。由于虚拟现实系统的实时性与沉浸感能给受试者提供较好的训练反馈信息,因此,使用本平台有望改善患者的训练效果。详细介绍了快速在线脑-机接口算法以及虚拟现实的实时交互技术,并提供了三名受试者的实测结果。初步实验证明了该平台设计的可行性。 展开更多
关键词 脑-机接口 脑电 康复训练 虚拟现实
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四类运动想象脑电信号特征提取与分类算法 被引量：19
16
作者 施锦河 沈继忠 王攀 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期338-344,共7页
针对脑机接口(BCI)系统中存在的信息传输速率较慢和脑电信号识别正确率较低的问题,对多通道四类运动想象脑电信号进行研究.通过对4种运动想象及休息状态脑电信号进行功率谱分析,合理确定预处理滤波器的最佳滤波频段,然后使用PW-CSP,Hilb... 针对脑机接口(BCI)系统中存在的信息传输速率较慢和脑电信号识别正确率较低的问题,对多通道四类运动想象脑电信号进行研究.通过对4种运动想象及休息状态脑电信号进行功率谱分析,合理确定预处理滤波器的最佳滤波频段,然后使用PW-CSP,Hilbert变换及归一化处理的方法,对四类运动想象脑电信号进行特征提取,分类算法分为特征信号算术求和与阈值比较的预分类过程及包含单个支持向量机(SVM)的细分类过程,算法复杂度明显比采用多个SVM组合的多类分类算法要低,为实现算法的在线应用打下基础.仿真结果表明,该算法分类正确率高,时间开销小,并且可以通过调节阈值,在正确率与算法复杂度之间获得平衡. 展开更多
关键词 脑机接口(bci) 四类运动想象 特征提取 支持向量机(SVM)
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基于脑机接口的智能康复系统的设计 被引量：18
17
作者 周鹏 曹红宝 +3 位作者 熊屹 葛家怡 张爽 王明时 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第26期1-4,共4页
为了辅助脊髓损伤所导致的瘫痪病人的运动功能重建,将脑机接口技术和功能性电刺激技术相结合,开发了一种可供瘫痪病人根据自己的运动意愿控制残肢运动的智能康复系统。该系统能够绕过患者体内受损的神经通路,直接将人的运动意图通过外... 为了辅助脊髓损伤所导致的瘫痪病人的运动功能重建,将脑机接口技术和功能性电刺激技术相结合,开发了一种可供瘫痪病人根据自己的运动意愿控制残肢运动的智能康复系统。该系统能够绕过患者体内受损的神经通路,直接将人的运动意图通过外部通路传达给功能性电刺激仪,刺激相应的神经肌肉,完成患者对残肢的直接控制。详细介绍了该系统的总体设计思路、脑机接口实验设计、特征提取与分类算法、功能性电刺激仪的设计等关键技术。初步实验表明,本康复系统能以95%以上正确率分析人的运动意图,控制功能性电刺激仪完成预定的刺激任务,恢复手部抓握动作,展现出巨大的实用价值。 展开更多
关键词 脑机接口 脑电 拉普拉斯电极 功能性电刺激 运动康复
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脑控主被动协同刺激下肢康复训练系统研究与开发 被引量：19
18
作者 李龙飞 曹飞帆 +2 位作者 张鑫 梁仍昊 徐光华 《西安交通大学学报（医学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期130-133,143,共5页
目的对脑控主被动协同刺激康复训练关键技术进行研究,探索解决脑卒中患者在康复训练过程中主动参与程度较低的问题。方法探索一种全新的脑控主被动协同刺激康复训练方法,集成了脑机接口、稳态运动视觉诱发电位、虚拟现实和下肢康复训练... 目的对脑控主被动协同刺激康复训练关键技术进行研究,探索解决脑卒中患者在康复训练过程中主动参与程度较低的问题。方法探索一种全新的脑控主被动协同刺激康复训练方法,集成了脑机接口、稳态运动视觉诱发电位、虚拟现实和下肢康复训练机器人等技术,通过视觉刺激效果和被动训练作用于患者中枢神经,形成信息传递的闭环回路,实现运动神经通道的协同刺激,并搭建了脑控主被动协同刺激的下肢康复训练系统。结果所有被试者都在本系统的辅助下顺利完成了实验,检测程序在信息传输率为6.82～16.11bits/min时,系统检测的准确度为76.7%～96.7%,系统识别被试者运动意图的平均时间为6.01s,平均识别率为82.8%。结论本系统通过脑控主被动协同训练,提高了患者的训练效率和积极主动性,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 脑机接口 稳态运动视觉诱发电位 虚拟现实 下肢康复训练机器人
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想象动作诱发生理信息检测及其应用研究:回顾与展望 被引量：18
19
作者 明东 王坤 +2 位作者 何峰 綦宏志 万柏坤 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1921-1931,共11页
想象动作(MI),或称运动想象,指大脑仅有动作意图但不实际执行,反映人对动作的期望及对将要发生真实动作的预演。MI与真实执行动作有相似的认知过程,由此可揭示运动行为心理过程与真实动作控制之间的关系。故MI成为探究动作执行时神经心... 想象动作(MI),或称运动想象,指大脑仅有动作意图但不实际执行,反映人对动作的期望及对将要发生真实动作的预演。MI与真实执行动作有相似的认知过程,由此可揭示运动行为心理过程与真实动作控制之间的关系。故MI成为探究动作执行时神经心理过程、检测大脑激活状态和研究大脑神经网络功能的重要工具。MI研究已历经数十年发展,检测手段和动作模式日益更新;MI诱发脑电同时含有认知心理和神经生理信息,已广泛用于人机交互,成为脑机接口控制的重要方法;MI还用于损伤脑区神经回路重建和帮助中风患者康复训练。MI生理信息检测及其应用具有重要科学意义和研究价值,本文主要回顾了相关研究方法(含MI过程检测手段、常用MI模式、MI在人机交互和康复中应用),简要讨论了所存在的问题并展望其未来发展,以期促进MI的深入研究与开发应用。 展开更多
关键词 想象动作 运动想象 脑机接口 脑电 康复
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基于样本熵的运动想象分类研究 被引量：18
20
作者 周鹏 葛家怡 +2 位作者 曹红宝 张爽 王明时 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2008年第2期191-196,共6页
提出了基于脑电的样本熵特征进行运动想象分类的思想,分析了左右手运动想象时感觉运动皮层的脑电信号样本熵及其动态变化规律.结果表明,样本熵能够较好地反映左右手运动想象时脑电特征的变化,具有明确的生理意义.在此基础上,利用Fisher... 提出了基于脑电的样本熵特征进行运动想象分类的思想,分析了左右手运动想象时感觉运动皮层的脑电信号样本熵及其动态变化规律.结果表明,样本熵能够较好地反映左右手运动想象时脑电特征的变化,具有明确的生理意义.在此基础上,利用Fisher线性分类器对基于样本熵的左右手运动想象进行了动态分类,得到的平均最大分类正确率达到87.8%.最后,提出了一种样本熵的快速算法,其计算量小、速度快,满足BCI实时系统要求. 展开更多
关键词 脑电 脑机接口 运动想象 样本熵 事件相关去同步/事件相关同步 特征提取
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