面向智能轮椅脑机导航的高频组合编码稳态视觉诱发电位技术研究_徐光华.pdfVIP

网络出版时间：2013-04-09 09:58 网络出版地址：/kcms/detail/11.2187.TH0958.030.html 第**卷第*期 机 械 工 程 学 报 Vol. ** No. * 2013 年 4 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Apr. 2 0 1 3 面向智能轮椅脑机导航的高频组合编码稳态视觉 诱发电位技术研究* 1, 2 1 1 1 1 1 徐光华 张 锋 王 晶 谢 俊 李叶平 张四聪 (1. 西安交通大学机械工程学院 西安 710049 ； 2. 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安 710054) 摘要：针对目前基于低频稳态视觉诱发电位的脑-机接口(Steady state visually evoked potential-Brain–computer interface, SSVEP-BCI)系统存在目标数目少、刺激时间长、易诱发疲劳和癫痫等不足导致的系统稳定性不高、信息传输率低问题，提出 了基于高频组合编码稳态视觉诱发电位(Combination coding-based high-frequency steady-state visual evoked potential, n CCH-SSVEP) 的智能轮椅高效无损脑-机导航技术，通过多个稳态高频排列组合实现刺激编码，理论上可呈现n 个刺激目标， 解决单频率呈现目标数量受限的问题；同时，针对组合刺激编码产生的变频脑电信号时序特征，提出基于改进的希尔伯特- 黄变换(Hilbert-huang transform, HHT) 的变频脑电信号特征提取与局部频谱极值目标识别方法，针对EMD 在变频脑电信号处 理应用中的端点和停止准则优用问题，分别对比优选了端点切线预测法和固定筛选 10 次停止准则，提出广义过零点 (Generalized Zero-Crossing, GZC)算法计算瞬时频率，并在应用中通过差异化组合优化选择了频率刺激编码，最终提高了目标 信号的辨识效率，从而提升CCH-SSVEP 的通讯传输速率和可靠性；再利用高频SSVEP 的刺激闪烁融合效应，提高了使用者 的舒适度，降低诱发疲劳和癫痫的可能。通过3 个基本频率的对比试验验证该方法的技术优势，保障了基于高频组合编码稳 态视觉诱发带电位的智能轮椅导航高效无损功能实现。 关键词：智能轮椅 脑-机接口 稳态视觉诱发电位 高频组合编码 改进的希尔伯特-黄变换 中图分类号：TH17 Research on Key Technology on Time Series Combination Coding-Based High-frequency SSVEP-BCI Intelligent Wheelchair in Control XU G