脑机接口系统介绍(neuroscanbcisystem).doc
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2022-11-16
20:44:25
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今天，如果我们想要看电视，我们需要用手控制遥控器；我们想操纵电脑，也必
须使用双手。然而，也许有一天，我们可以改变这一切，因为在不远的将来，人
类与机器可以直接对话，不需通过肢体，只需要思维。这是在做梦吗不，这是一
项新技术—“脑机接口”。
脑机接口（Brain-computer Interface，以下简称 BCI），是
近年来发展起来的一种人机接口，它不依赖于大脑的正常输出通路（即外围神经
和肌肉组织），就可以实现人脑与外界 （计算机或其它外部装置）直接通信的
系统。广义上讲，这种通信也可以是双向的，一方面外界的信息（声音、需要记
忆的内容等）可以直接传入大脑，比如电子耳 蜗、大脑记忆芯片等；另一方面
大脑可以直接控制外界环境，本文介绍的是后者。
BCI 技术的出现，使得用大脑信号直接控制外界环境的想法成
为可能。要想实现 BCI，有三个必要条件：第一，必须有一种能够可靠反映大脑
思维的信号；第二，这种信号能够被实时且快速的收集；第三，这种信号有明确
的分类。目前可用于 BCI 的人脑信号有：EEG（脑电图），EMG（脑磁图）和 fMRI
（功能性核磁共振图象）等。目前大多数 BCI 研究机构采用的大脑信号是 EEG。
人类的每一闪思维，每一种情绪，每一个想法，在大脑 中都
会产生特定的 EEG 信号，这种信号由千百万个神经元共同产生，并在大脑内传播。
不同思维情况下产生的神经电活动信号表现出不同的时空变化模式，会导致 EEG
信号的不同，将检测到的 EEG 信号传送给计算机或相关装置，经过有效的信号处
理与模式识别后，计算机就能识别出使用者的思维状态，并完成所希望的控 制
行为，比如移动光标、开门、打字和开机等。
一、基本原理
BCI 系统的基本结构
BCI 系统一般都具备信号采集，信号分析和控制器三个功能
模块。
（1）信号采集：受试者头部戴上一个电极帽，采集 EEG 信号，
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