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第35卷2007年第1期1月华中科技大学学报(自然科学版)J.HuazhongUniv.ofsci.&Tech.(NaturescienceEdition)Vol.35Jan.No.12007相干平均单次提取脑一机接口信号官金安陈亚光(中南民族大学电子信息工程学院，湖北武汉43074)摘要:为了实现脑一机接口通信信号的单次提取，基于视觉诱发电位在脑部不同位置的相关性应该比自发脑电信号强这一特点，采用多通道的同步平均信号作为特征，用支持向量机分类算法，对一名受试者20次选择作业的记录进行了分类.结果表明，在仅利用C:与Pz两个通道的信号叠加平均后，取250~550ms时段的信号作为分类器的特征值，能达到97%以上的分类精度.这可为简化脑一机接口系统的设计、提高通信速率提供参考.关健词:脑一机接口;相干平均;诱发电位;单次提取中圈分类号:TP391.4文献标识码:A文章编号:1671一4512(2007)01一0011一03Single-trialEEGestimationUSllgGuanjin，anin一PhaseaveragebetweenchannelsChen奎乞guang(SchoolofElectronicEngineering，Sout卜CentralUniversityforNationalities，Wuhan，430074，China)Abstract:Thecommunicationsignalsshouldbeestimatedbysingletrialinbrain一computerinterface.BasedonthefactthattherelativityofvisualevokedpotentialsfromdifferentsitesshouldbestrongerthanthoseofsPontaneousEEGs，usingthetime-lockaveragedsignalsfrommulti一channelsasfea-tures，Zootrials。主EEGrecordingsevokedbytargeto:non-targetstimuliwereClassifiedbysupportvectormachine(SVM).Theresultsshowthata。lassificationaccuracyof97%。anbeobtainedonlyusingthe25o一550mstimesectionoftheaveragedsignalsfromchannelCzandPzasfeatures.ltsug-geststhatitbepossibletoboostcommunicationspeedandsimplifythedesignationofBCIsysteminthisway.Keywords:brain一comPuterinterface;1介phaseaverage;evokedPotentials;single一trialestimation1方法脑一机接口(Brain一Computerlnterface，BCI)技术利用特定的脑电(EEG)信号直接与计算机进行通信，是最近几年发展起来的一种新颖的人机交互模式.这种独特的技术在诸如战机操控、培训、智能游戏等方面有着广泛的应用前景川.目前已有几种脑一机接口的实验系统问世，其中一种模式是利用在电脑屏幕上构建一个虚拟键盘，实现一个脑控拼写装置[2，’〕.但其仍存在一些不足，如:通信速率太低(不到30bit/5)、低频刺激容易造成视疲劳等.有鉴如此，我们开展了基于“模拟自然阅读”诱发模式的脑控拼写装置的研究[4〕.脑一机接口技术的核心问题之一，是如何准确地从记录到的脑电信号中单次提取(singleTrialEstimation)特征成分一般利用从多个通道采集到的EEG信号作为特征值，再利用各种模式分类算法对信号进行分类，形成命令输出，实现对计算机的控制[5j.本研究利用对多个通道的EEG信号进行相干平均以增强特征值，再将其输人到支持收稿日期作者简介2005一12一08.官金安(1965-)，男，副教授;武汉，中南民族大学电子信息工程学院(430074).E-mall:guanja@tom.com鑫金项目:国家自然科学基金资助项目(30370393).l2华中科技大学学报(自然科学版)第35卷向量机(SupportVectorMachine，SVM)，取得了满意的单次提取识别率.1.1数据采集与信号预处理本实验模式及数据来源于中南民族大学脑认知科学实验室，记录了在模拟自然阅读模式下靶刺激和非靶刺激所引发的EEG信号.所谓模拟自然阅读，是指让用户像通常阅读文本中的句子那样，从无突变的符号获取作业信息的方式.所不同的是，在自然阅读时，人的视线相对于字符句移动，而在模拟阅读时，则是让符号句相对于视线移动，、以避免因视线移动引起的眼电污染EEG信号.8名男性大学生参与了试验，每次试验记录的时程为1.25(以靶刺激出现时刻为基准，时段为一210~99oms)，采样频率为427Hz，每个通道采集512个样本，详见文献[4].对于每一个被试者来说，每次选择作业的512个采样数据记录成一个14Kbyte的文本文件.为便于处理，通过一个小程序将其转换为Matlab6的数据文件，格式为:通道号X样本X作业号.然后对受到了眼电或肌电的污染的记录丢弃不用.这样，以受试验T为例，在总共406...