脑电控制与人机交互要点

随着交互技术以及传感器技术的发展 用意念控制已不是什么难事
Neurosky神念科技-- MindWave耳机
Neurosky神念科技的MindWave耳机系列是一款成 型的脑电检测产品，专门为开发者所设计，便于他 们开发出面向市场的产品。
MindWave Mobile耳机与电脑相连，可监测人的大 脑活动。它可以安全的测量人的脑电信号，监测人 在算数，记忆及图形排列应用时的专注水平。
人机交互
随着计算机技术的发展，操作命令也越来越多，功能也越来越 强。随着模式识别，如语音识别、汉字识别等输入设备的发展， 操作员和计算机在类似于自然语言或受限制的自然语言这一级 上进行交互成为可能。此外，通过图形进行人机交互也吸引着 人们去进行研究。这些人机交互可称为智能化的人机交互。这 方面的研究工作正在积极开展。
系统结构图
系统的整体设计如图所示，脑电信号通过电极从大脑皮层提取之后通过屏蔽双绞线送入仪表放大器进行一 级放大，后经过主放大以及低通滤波、限波、隔离、低通滤波后进入AD进行数字量化。集成USB2．0从 机控制器的CPU将转换后的数据高速实时发送到控制器，最后利用强大的处理器进行数据分析以及人机交 互实验。
一般认为，脑电信号是由大脑皮质神经元突触后电位总和而形成。人体的脑 电信号的幅值十分微小，加上人体又是电的不良导体，脑电信号源的输出阻 抗很高，这对脑电放大器和脑电电极以及安置方法等各方面都提出了很高要 求。另外由于接触电阻和测量导线的包围将引入较强的工频干扰，在普通的 测量环境中尤为明显。脑电的测量方法将不可避免的引入幅值比脑电信号大 的多的毫伏级的肌电信号。综上知如何在强噪声背景(信噪比通常低于一 10dB)、高内阻的条件下提取微伏级的信号是构建脑机接口实验平台成败的 关键。
人机交互
20世纪90年代后期以来，随着高 速处理芯片，多媒体技术和 Internet Web技术的迅速发展和 普及，人机交互的研究重点放在了 智能化交互，多模态（多通道）多媒体交互，虚拟交互以及人机协 同交互等方面，也就是放在以人为 在中心的人机交互技术方面。
可穿戴设备
可穿戴技术是20世纪60年代， 美国麻省理工学院媒体实验室 提出的创新技术，利用该技术 可以把多媒体、传感器和无线 通信等技术嵌入人们的衣着或 配件中，可支持手势和眼动操 作等多种人机交互方式。
过去，检测脑电图需要相当复杂且固定不动的设 备，价格非常昂贵，高达几千美元。嵌入式脑电 传感器则为教育和娱乐产品提供了新的解决方案， 且具有研究级的精确度。神念的脑电传感器灵活 度很高，且可以最大程度的过滤掉周围的噪音， 因此可以很精确地将人的大脑活动转化成行动的 指令。
脑电信号的基本原理
1929年德国精神科教授Hans Berger首次记录并正确描述脑电活动，并命 名为(Electroencephalo．graph，EEG)，长期以来脑电图主要应用于临床 神经诊断学、生理学、心理学的研究。近年来随着现代科学技术的发展，脑 电信号的应用越来越广。
脑电控制与人机交互
视频
人机交互
人机交互，简称HCI，是一门研究系统与用户之 间的交互关系的学问。系统可以是各种各样的机 器，也可以是计算机化的系统和软件。人机交互 界面通常是指用户可见的部分。可供人机交互使 用的设备主要有键盘显示、鼠标、各种模式识别 设备等。与这些设备相应的软件就是操作系统提 供人机交互功能的部分。人机交互部分的主要作 用是控制有关设备的运行和理解并执行通过人机 交互设备传来的有关的各种命令和要求。
应用前景
医疗 教育 娱乐
脑电信号的其他应用
临床神经和精神疾病诊断 脑电分析与认知科学 脑电分析与脑--机接口 信息安全与身份识别 脑电波控制
THANLeabharlann BaiduS
技术核心 传感器——算法——应用设计
脑电传感器--TGAM模块特点
•能直接连接干接触点，不像传统医学用的湿传感器使用时需要上 导电胶 •单EEG脑电通道有3个接触点：EEG（脑电采集点）REF（参考 点）GND（地线点） •上电后若接触点连续四秒没有采集到脑电或连续七秒收到差的脑 电信号，智慧模块会通过“信号质量强度”发出信号差的警告，提 醒用户调整传感器 •先进的噪音过滤技术，能抗拒日常生活中环境里的各种干扰 •低能耗，适合便携式消费产品的电池供电的设备 • 3.3伏供电下最大消耗为15毫安 •原始脑电数据以512 Hz输出
MindWave Mobile除与PC及Mac适配外，还可与 iPhone, iPad及 Android相连。NeuroSky ThinkGear ASIC芯片价格适中，已大量用于玩具， 移动设备，教育及其他脑电技术设备。
脑电控制设备
脑电传感器已广泛应用于许多设备中，这些设备 可以帮助提高人的大脑健康，如可以提高注意力， 放松能力，记忆力及大脑的敏锐度，同时还能进 行冥想及放松监测，并可以改善学生获取知识时 的大脑状态。单一芯片解决方案可以精确监测和 处理人的大脑活动，成本低且方案完整。