基于腦電波人機(jī)交互研究

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1、淺談基于腦電波的交互技術(shù)2014-2015學(xué)年第一學(xué)期《人機(jī)交互的軟件工程方法》課程大作業(yè)學(xué)生姓名張坤學(xué)號(hào)5011212408所屬學(xué)院信息工程學(xué)院班級(jí)計(jì)算機(jī)16-4班授課教師勞東青塔里木大學(xué)教務(wù)處制淺談基于腦電波的交互技術(shù)淺談基于腦電波的交互技術(shù)摘要人機(jī)交互是指人和機(jī)器設(shè)備之間進(jìn)行的信息傳遞與交流活動(dòng)，人機(jī)交互領(lǐng)域的主要研究工作為如何使得人和機(jī)器設(shè)備之間具備方便快捷的交流方式。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人機(jī)交互技術(shù)的研究越來越受到人們的重視。許多新型的設(shè)計(jì)思想不斷地被提出和實(shí)現(xiàn)，其中，不依賴人體四肢等常規(guī)方式對(duì)外界設(shè)備進(jìn)行控制的腦機(jī)接口技術(shù)對(duì)未來社會(huì)生

2、活和生產(chǎn)活動(dòng)具有重要的研究意義，相關(guān)應(yīng)用前景十分廣闊。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于腦電α波節(jié)律阻斷現(xiàn)象控制外部設(shè)備的人機(jī)交互控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞:人機(jī)交互；腦機(jī)接口；α波淺談基于腦電波的交互技術(shù)目錄緒論11、神奇的電信號(hào)——腦電波11.1腦電波的作用11.2實(shí)例舉例21.3人機(jī)交互接口31.4人機(jī)交互的成果31.5內(nèi)容概述52、基于腦電a波的HCI系統(tǒng)72.1腦電a波的概述及其在HCI系統(tǒng)中的應(yīng)用72.1.1α波信號(hào)82.1.2α波信號(hào)的應(yīng)用92.2系統(tǒng)的框架和原理93、腦電α波的提取103.1硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)113.3輸入端電極123.4α腦電波提取實(shí)例14

3、3.4.1α波提取143.4.2α波去噪164、人機(jī)交互腦電波的未來17參考文獻(xiàn)1819淺談基于腦電波的交互技術(shù)緒論隨著科技的不斷進(jìn)步，人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)活動(dòng)越來越依賴各種先進(jìn)復(fù)雜的機(jī)器設(shè)備。如何高效便捷地使用各種機(jī)器設(shè)備對(duì)于提高生產(chǎn)力顯得尤為重要。其中，人機(jī)交互技術(shù)作為一種新型的設(shè)備控制技術(shù)在己經(jīng)越來越得到廣泛運(yùn)用。從普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)到大型機(jī)器設(shè)備，人機(jī)交互技術(shù)使得機(jī)器設(shè)備的使用效率得到提高。同時(shí)，人對(duì)設(shè)備的操作能力也在得到不斷的擴(kuò)展，很多人體行為特征可以通過人機(jī)交互技術(shù)擴(kuò)展為信息輸出通道，給用戶帶來極大的便利，人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展極大地提高了和

4、改變了社會(huì)生產(chǎn)方式。1、神奇的電信號(hào)——腦電波自古以來，人類夢(mèng)寐以求洞察自身機(jī)能，自主調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)部功能。人類發(fā)現(xiàn)，要通過人體自身的心理活動(dòng)控制相關(guān)的生理過程，必須能取得體內(nèi)機(jī)能活動(dòng)的準(zhǔn)確信息，而且要有具備改變有關(guān)信息的心理指導(dǎo)。有四種腦電波，四種基本腦波是：δ波（DELTA/δwave），θ波（THETA/θwave），α波（ALPHA/αwave）和β波（BETA/βwave）。這四種腦波構(gòu)成腦電圖（EEG）。腦電圖是腦內(nèi)電波的顯示，但腦內(nèi)電波的電壓很小，只有百萬分之幾伏特。阿爾法腦波的振蕩平均為10次/秒。在腦波中阿爾法腦波是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的。

5、1908年奧地利醫(yī)學(xué)家漢斯·伯格博士第一個(gè)提出發(fā)現(xiàn)，并稱之為阿爾法波（ALPHA），因?yàn)樵谙ＥD字母的排序中ALPHA排在第一個(gè)，與英文字母A相同。近百年來，無數(shù)的科學(xué)家花費(fèi)了大量的時(shí)間用于研究阿爾法腦波，因此關(guān)于阿爾法腦波的基礎(chǔ)研究的知識(shí)和結(jié)論積累豐富。1.1腦電波的作用通過生物反饋可以實(shí)現(xiàn)機(jī)體自我認(rèn)識(shí)與自主調(diào)整，把控制焦點(diǎn)從依賴外界環(huán)境轉(zhuǎn)移到內(nèi)部自覺掌握?？沙晒Φ貙?duì)體內(nèi)某一系統(tǒng)、器官、神經(jīng)組織，甚至單個(gè)細(xì)胞實(shí)現(xiàn)自主控制，以充分開發(fā)身體，高效運(yùn)行體內(nèi)機(jī)能。當(dāng)代三分之二以上的人類疾病均可歸根到生活過度緊張，思想憂慮引起。用生物反饋技術(shù)訓(xùn)練松馳身心，

6、調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)，解憂消愁，可以防治許多疾病，提高自身的免疫功能。神經(jīng)心理學(xué)研究證實(shí)，人體腦電波中8～12赫頻率的α19淺談基于腦電波的交互技術(shù)波段是成年人在安靜、覺醒狀態(tài)下的主要活動(dòng)節(jié)奏。在那些正以某種方式入靜的放松者中間，腦波α成分有序化逐漸增強(qiáng)，而憂慮者則很少出現(xiàn)α波，代之以頻率較高的β成分。腦電α波生物反饋，就是用電子儀器處理腦電波中的α頻譜，使受試者感受自身的α信息，學(xué)習(xí)有意識(shí)地運(yùn)用心理過程來觸發(fā)某種生理機(jī)制，強(qiáng)化α波段成分。腦波處于α段時(shí)，人體進(jìn)入‘放松性警覺’狀態(tài)。主觀感覺舒適、放松和注意力集中，身心沉浸在伸展想像力翅膀飛翔的幻想、沉思

7、氣氛之中?？梢匀〉梅欠驳挠洃浟?，高度專注和不同尋常的創(chuàng)造力。尤其高振幅的α波在沉思中能導(dǎo)致高效學(xué)習(xí)成果，是創(chuàng)意思維活動(dòng)從醞釀到領(lǐng)悟的過渡過程，由此引導(dǎo)腦波頻率進(jìn)入低于α波段的θ狀態(tài)，使思想處于非常開放，自由流通的創(chuàng)造境界。我個(gè)人認(rèn)為，研制小型、簡(jiǎn)便的電子儀器探索腦電生物反饋領(lǐng)域，對(duì)神經(jīng)生理學(xué)術(shù)研究與開發(fā)人體潛能的實(shí)踐均有深遠(yuǎn)意義。目前新興科技發(fā)展的如日中天，研制小型袖珍機(jī)器，進(jìn)行批量生產(chǎn)，以降低成本，爭(zhēng)取普及和推廣腦電生物反饋技術(shù)。1.2實(shí)例舉例我們舉例來描述現(xiàn)代人的生活。一個(gè)人在早晨還在深睡時(shí)（德爾他腦波狀態(tài)）突然被鬧鐘叫醒，時(shí)間來不及了，馬上

8、行動(dòng)（倍他腦波狀態(tài)），緊張，焦慮和匆忙的一天開始了！喝一杯咖啡使自己保持清醒（倍他腦波狀態(tài)），咖啡因可以抑制塞他腦波和阿爾法腦波，并提高