淺談基于腦電波的交互技術(shù)

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1、淺談基于腦電波的交互技術(shù)摘要人機交互是指人和機器設(shè)備之間進行的信息傳遞與交流活動，人機交互領(lǐng)域的主要研究工作為如何使得人和機器設(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)計思想不斷地被提岀和實現(xiàn),其中，不依賴人體四肢等常規(guī)方式對外界設(shè)備進行控制的腦機接口技術(shù)對未來社會生活和生產(chǎn)活動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)計并實現(xiàn)了基于腦電a波節(jié)律阻斷現(xiàn)象控制外部設(shè)備的人機交互控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞:人機交互；腦機接口；a波目錄緒論11、神奇的電信號——腦電波11.1腦電波的

2、作用11.2實例舉例21.3人機交互接口31.4人機交互的成果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HCT系統(tǒng)中的應(yīng)用72.1.1a波信號82.1.2a波信號的應(yīng)用92?2系統(tǒng)的框架和原理93、腦電a波的提取103.1硬件系統(tǒng)的設(shè)計113.3輸入端電極123.4a腦電波提取實例143.4.1a波提取143.4.2a波去噪164、人機交互腦電波的未來17參考文獻18緒論隨著科技的不斷進步，人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)活動越來越依賴各種先進復(fù)雜的機器設(shè)備。如何高效便捷地使用各種機器設(shè)備對于提高牛產(chǎn)力顯得尤為重要。

3、其中，人機交互技術(shù)作為一種新型的設(shè)備控制技術(shù)在己經(jīng)越來越得到廣泛運用。從普通的個人計算機到大型機器設(shè)備，人機交互技術(shù)使得機器設(shè)備的使用效率得到提高。同時，人對設(shè)備的操作能力也在得到不斷的擴展，很多人體行為特征可以通過人機交互技術(shù)擴展為信息輸出通道，給用戶帶來極大的便利，人機交互技術(shù)的發(fā)展極大地提高了和改變了社會生產(chǎn)方式。1V神奇的電信號腦電波自古以來，人類夢寐以求洞察白身機能，自主調(diào)節(jié)機體內(nèi)部功能。人類發(fā)現(xiàn)，要通過人體自身的心理活動控制相關(guān)的生理過程，必須能取得體內(nèi)機能活動的準(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，

4、四種基本腦波是：6波(DELTA/5wave),0(THETA/0wave),Q波(ALPHA/awave)和B波(BETA/3wave)。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Z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被發(fā)現(xiàn)的。1908年奧地利醫(yī)學(xué)家漢斯?伯格博士第一個提出發(fā)現(xiàn)，并稱之為阿爾法波(ALPHA),因為在希臘字母的排序中ALPHA排在第一個，與英文字母A相同。近百年來，無數(shù)的科學(xué)家花費了大量的時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

5、的知識和結(jié)論積累豐富。1.1腦電波的作用通過生物反饋可以實現(xiàn)機體i我認識與i主調(diào)整，把控制焦點從依賴外界環(huán)境轉(zhuǎn)移到內(nèi)部自覺掌握。可成功地對體內(nèi)某一系統(tǒng)、器官、神經(jīng)組織，其至單個細胞實現(xiàn)自主控制，以充分開發(fā)身體，高效運行體內(nèi)機能。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，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，人體腦電波中8?12赫頻率的a波段是成年人在安靜、覺醒狀態(tài)下的主要活動節(jié)奏。在那些止以某種方式入靜的放松者中間，腦波a成分有序化逐漸增強，

6、而憂慮者則很少出現(xiàn)Q波，代Z以頻率較高的B成分。腦電a波生物反饋，就是用電子儀器處理腦電波中的a頻譜，使受試者感受自身的Q信息，學(xué)習(xí)有意識地運用心理過程來觸發(fā)某種生理機制，強化a波段成分。腦波處于a段時，人體進入'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、沉思氣氛之中。可以取得非凡的記憶力,高度專注和不同尋常的創(chuàng)造力。尤其高振幅的Q波在沉思中能導(dǎo)致高效學(xué)習(xí)成果，是創(chuàng)意思維活動從醞釀到領(lǐng)悟的過渡過程，由此引導(dǎo)腦波頻率進入低于Q波段的e狀態(tài)，使思想處于非常開放，自由流通的創(chuàng)造境界。我個人認為，研

7、制小型、簡便的電子儀器探索腦電生物反饋領(lǐng)域，對神經(jīng)生理學(xué)術(shù)研究與開發(fā)人體潛能的實踐均有深遠意義。冃前新興科技發(fā)展的如日中天，研制小型袖珍機器，進行批量生產(chǎn)，以降低成本，爭取普及和推廣腦電生物反饋技術(shù)。1.2實例舉例我們舉例來描述現(xiàn)代人的生活。一個人在早晨還在深睡時（德爾他腦波狀態(tài)）突然被鬧鐘叫醒，吋間來不及了，馬上行動（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，并提高倍他腦波。一整天在緊張，壓力或焦慮下工作（大腦中倍他，倍他，還是倍他腦波）一直到晚上精疲

8、力竭時，一頭扎到床上開始大睡（直接進入徳爾塔腦波狀態(tài)）。一天當(dāng)屮連放松和感到困倦的時間都沒有（沒有時間進入阿爾法腦波和塞他腦波狀態(tài)）?，F(xiàn)代生活中太多的人這樣駕駛自己的人腦，突然而有力地從一檔直接進入四檔，并從四檔育接回到