基于P300电位的新型BCI中文输入虚拟键盘系统VIP专享VIP免费

第8期21309年8月电子学报ACrAELE(亦ONICASINICAV01．37No．8Aug．2009基于P300电位的新型BCI中文输入虚拟键盘系统吴边1，一，苏煜1，一，张剑慧1一，李昕1一，张吉财1一，陈卫东1，一，郑筱祥{，2(1．浙江大学求是高等研究院，浙江杭州310027；2．浙江大学生物医学工程与仪器科学学院，浙江杭州310027；3．浙江大学计算机科学与技术学院，浙江杭州310027)摘要：近年来各种信号处理技术随着计算能力的提高取得了巨大进展，推动了人机交互(HCI)技术的发展．脑机接口(BCI)是一种特殊的人机交互通道，在最近几年引起广泛关注．P300电位是一种事件相关电位，利用诱发人类P300的原理，可以实现基于P300的BCI系统．此类系统以往常用于英文字母的输入，本研究首次设计并开发了一套进行汉字输入的在线P300-BCI系统．系统利用汉字基于笔画的特性简化了／'300诱发界面，并据此设计了相应的汉字虚拟键盘．利用此系统进行的在线输人实验表明，此中文BCI的设计是可行的，对系统的进一步完善将可以为汉语系的瘫痪患者的机能恢复提供新的选项．关键词：脑机接口；P300；中文输人；虚拟键盘中图分类号：TP399；R318文献标识码：A文章编号：0372—2112(2009)08—1733--06AVirtualChineseKeyboardBCISystemBasedonP300PotentialsWUBianl,3,SUyul,2,ZHANGJian．huil,2LIKinl,2,ZHANGJi—cail,2,CHENGWei．d伽p，一，ZHENG)【i鼢xian矿，3(1．伽AcademyforAdvan∞dStudies，易概University，Hangrtum，z7l觎310027，Ch／na；2．Collegeofc。嗍Science，历帆University，Hangntum，历咖w310027，Ch／na；3．Co／／№geofB／omed／ca／Eng／慨and／nstrumentSc／mce，Zhc诌,,gU,a,m／ty，凰咖，历慨310027，Or／ha),t忱-tract：11tHtmmwComputerh衄删∞(80)technologyrealmhaswitnessedtheriseofr删HCIchannelsinrecentyears，whichispoweredbyenhancememofvarioussignal一弘_0c攒；她methodsfollowingthecomputercapacityboostinthelastdecade．Brain-ComouterInterface(Ba)，whichhasattractedbroadnotice，isoneofsuchchannels．mP300-basedBCIu曲勰theendogenousP300eventl七latedpoten6alstodecodellser’Sintention．MostofpreviousapplicationsofR；00_BCIsystemswea"etarget—edat勘鲫s11lellel-iflput．OurresearchdevelooedthefirstChi／戤inputonlineBCIsystembasedollP30000tenthls．Wetookad．vantageofthes乜Dke-corIlpfi她ch聪IctI莉sticsofoline∞ch越啪哪tosimplifytheP300inchlctioninterface，anddesignedtheCM—nesetypingvirtualkeyboardac脚din#y．Onl：inchumanexperimentsshowedthattheChineseBaideaisviable．andfurtherim-provementofthesystemcouldprovidetheCIli】∞se-speahI培删yzcdpatientsarlewoptiontoi'e搭tol'etheirbodyfullctions．Keywords：Bmin-CotllputerInterface(BO)；l：r500；Chinesein叫；virulalkeyboard1引言近年来，由于计算机能力的快速提高，各种信号处理技术也随之取得巨大进展，由此产生了一些新型的人机交互(HCI)通道，如语音、基于计算机视觉的手势识别、脑电判别等．人机接口中这些通道的加入，将可以有效减轻值得关注的人机界面瓶颈问题；同时，人们也意识到，通过将这些通道融合到多通道人机界面，还有助于解决单传输通道中的数据分析和解释问题幢J．脑机接口(BCI)是最近几年发展起来的一种特殊人机交直通道，是指一种不依赖于脑的天然神经．肌肉输出通路的脑．机通信系统【l】．目前研究最多的是基于脑收稿日期：2008-02-02；修回日期：2009-01．10基金项目：国家自然科学基金面上项目(No．60873125)电(EEG)的BCI系统，EEG可以通过头皮测得，反映大脑的宏观电活动，可用于直接控制计算机程序或电子机械装置．这种交互方式也称为BAC(BrainActuatedCon．tr01)，其具有的“hands．free”性质使之成为一种很有吸引力的人机通道．因患肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)等神经萎缩性疾病造成的重度瘫痪，以及因中枢神经系统受损伤导致的高位截瘫会造成患者肢体运动甚至语言功能的丧失，往往带来沉重的生活负担和人际交流困难．BCI可为这些患者提供一种恢复...