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2011年
|年代pan>文章的ID
364385年
|年代pan>
https://doi.org/10.1155/2011/364385一个>
范邓、陈一心分钟Choong Aik队效力,斯科特•Gustafson Christopher Reichley帕梅拉Lawhead,德怀特Waddell,
”<年代pan class="adjust-article-svg-size">广场或正弦:找到一个波形与诱发SSVEP的成功率很高年代pan>”,计算智能和神经科学我>,
卷。2011年,
文章的ID364385年,
5
页面,
2011年。
https://doi.org/10.1155/2011/364385
广场或正弦:找到一个波形与诱发SSVEP的成功率很高
范腾<一个cl一个年代年代=”年代c-htpNat bUhGXt link" href="mailto:" aria-label="Mail Option">,<年代up>1年代up>
鑫陈,<年代up>1年代up>
分钟Choong Aik队效力,<年代up>1年代up>
斯科特Gustafson,<年代up>2年代up>
克里斯托弗Reichley,<年代up>1年代up>
帕梅拉Lawhead,<年代up>1年代up>
和年代pan>
德怀特Waddell<年代up>1,3年代up>
1年代up>计算机和信息科学、美国密西西比大学,38677年,女士年代pan>
2年代up>密西西比大学心理学系,38677年,美国年代pan>
3年代up>卫生部、运动科学和娱乐管理、美国密西西比大学,38677年,女士年代pan>
学术编辑器:gydF4y2Ba李Yuanqing
收到了年代pan>
2011年3月26日年代pan>
接受年代pan>
2011年7月17日年代pan>
发表年代pan>
2011年9月15日年代pan>
稳态视觉诱发电位(SSVEP)是大脑的自然电势响应视觉刺激在特定频率。使用视觉刺激闪烁在某个给定的频率将乘火车SSVEP在同一频率,从而使确定主题的视觉焦点。越快SSVEP的标识,系统达到更高的信息传输速率。因此,一个有效的刺激,定义为一个诱发SSVEP的和高成功率高的限幅比,是理想的。同时,研究人员观察到谐波频率通常出现在SSVEP的大小减少。SSVEP的谐波引起的基本刺激频率或工件的刺激吗?在本文中,我们比较三个周期的SSVEP的反应刺激:方波(与不同的占空比),三角波和正弦波找到一个有效的刺激。我们也证明之间的连接强度SSVEP的谐波和刺激的类型。
1。介绍
脑机接口(BCI)将大脑活动转换为命令,控制外部设备。BCI研究最初是出于需要一种新型的交流工具瘫痪或老年人<一个href="#B10">1一个>,2一个>]。近年来,许多研究人员调查了BCI电脑游戏和娱乐应用程序(<一个href="#B25">3一个>- - - - - -<一个href="#B26">6一个>),这使得非侵入式脑电图(EEG)一个受欢迎的选择<一个href="#B23">7一个>]。三种类型的神经信号是最常用的因为它使得基于脑电图的BCI系统:与事件相关电位(ERP) (<一个href="#B26">6一个>,8一个>,9一个>),米otor-imagery-related大脑活动(<一个href="#B16">10一个>,11一个>),和稳态视觉诱发电位(SSVEP) [<一个href="#B18">12一个>- - - - - -<一个href="#B30">20.一个>]。
在这些选择中,SSVEP的看法,许多研究人员,作为有前途的电生理学的来源为BCI系统(<一个href="#B2">21一个>]。当看着光刺激闪烁在给定频率,用户的SSVEP的夹带在同一频率。因此,通过分析EEG信号,一个简单的算法可以识别相应的刺激的主题是(<一个href="#B19">22一个>,23一个>]。据报道,可以引起ssvep的4 - 100赫兹的范围(<一个href="#B27">24一个>- - - - - -<一个href="#B8">26一个>]。虽然反应最强的观察范围内的5 - 20 Hz,高频刺激(大于30 Hz)存在最小安全隐患由于photo-induced癫痫发作(<一个href="#B24">27一个>]。
因为脑电图总是与背景噪音,混合SSVEP-based BCI系统的有效性在很大程度上依赖于限幅比例。凭直觉,SSVEP将更快和更容易发现如果限率高。SSVEP的标识,越快越快一个BCI系统可以正确地回应,因此更高的信息吞吐量(<一个href="#B1">28一个>]。目前未知是否选择方波、三角波、正弦波或光信号影响引起SSVEP的强度,这三种波形(与不同的责任周期方波)进行了比较<一个href="#sec3">3一个>他们的成功率引发SSVEP的应对的。此外,研究人员已经观察到频率的刺激<年代vgheight="13.4875" id="M1" style="vertical-align:-2.34499pt;width:10.675px;" version="1.1" viewbox="0 0 10.675 13.4875" width="10.675" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
不仅可以引起SSVEP的吗<年代vgheight="13.4875" id="M2" style="vertical-align:-2.34499pt;width:10.675px;" version="1.1" viewbox="0 0 10.675 13.4875" width="10.675" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,但也在谐波<年代vgheight="13.6125" id="M3" style="vertical-align:-2.34499pt;width:18.487499px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.487499 13.6125" width="18.487499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2
,<年代vgheight="13.6125" id="M4" style="vertical-align:-2.34499pt;width:18.487499px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.487499 13.6125" width="18.487499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
3
,有时甚至更高的订单(<一个href="#B3">29日一个>,30.一个>]。这似乎表明,谐波可以用来探测刺激的频率。为了利用谐波的BCI系统的设计,需要解决以下问题:SSVEP的基频谐波引起的,也就是说,<年代vgheight="13.4875" id="M5" style="vertical-align:-2.34499pt;width:10.675px;" version="1.1" viewbox="0 0 10.675 13.4875" width="10.675" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
或工件的刺激?
从信号的角度来看,常用的闪烁的刺激是一个周期方波周期与50%的进口关税。它的光谱包含非零傅里叶组件<年代vgheight="13.6125" id="M6" style="vertical-align:-2.34499pt;width:73.537498px;" version="1.1" viewbox="0 0 73.537498 13.6125" width="73.537498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
±
(
2
−
1
)
,<年代vgheight="12.8875" id="M7" style="vertical-align:-1.76814pt;width:74.875px;" version="1.1" viewbox="0 0 74.875 12.8875" width="74.875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
1
,
2
,
…
。因此,在方波刺激下,引起的<年代vgheight="13.6125" id="M8" style="vertical-align:-2.34499pt;width:18.487499px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.487499 13.6125" width="18.487499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
3
谐波在SSVEP的还不清楚。在本文中,我们探索三个周期的SSVEP的反应刺激:平方波有不同的占空比,三角波和正弦波。这组波形为我们提供了灵活地调整谐波的强度刺激,因此让我们对工件对ssvep的影响进行调查。
本文的其余部分组织如下。节<一个href="#sec2">2一个>,我们描述中使用的刺激实验和实验设置。结果给出了部分<一个href="#sec3">3一个>。节中我们得出结论<一个href="#sec4">4一个>。
2。方法
中使用了三种类型的周期刺激实验:平方波(工作周期<年代vgheight="13.45" id="M9" style="vertical-align:-2.21957pt;width:60.0625px;" version="1.1" viewbox="0 0 60.0625 13.45" width="60.0625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∈
(
0
,
1
)
)、三角波和正弦波。如果我们定义的相对强度<年代vgheight="10.7375" id="M10" style="vertical-align:-0.13794pt;width:8.6000004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6000004 10.7375" width="8.6000004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
th谐波频率的基本频率<年代vgheight="14.7125" id="M11" style="vertical-align:-3.2316pt;width:90.949997px;" version="1.1" viewbox="0 0 90.949997 14.7125" width="90.949997" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
)
=
|
/
1
|
,在那里<年代vgheight="14.475" id="M12" style="vertical-align:-3.13504pt;width:17.6875px;" version="1.1" viewbox="0 0 17.6875 14.475" width="17.6875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
和<年代vgheight="14.5875" id="M13" style="vertical-align:-3.2316pt;width:18.15px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.15 14.5875" width="18.15" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
的傅里叶系数的基本频率和<年代vgheight="10.7375" id="M14" style="vertical-align:-0.13794pt;width:8.6000004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6000004 10.7375" width="8.6000004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
谐振频率,分别是简单的证明<年代vgheight="14.7125" id="M15" style="vertical-align:-3.22281pt;width:70.824997px;" version="1.1" viewbox="0 0 70.824997 14.7125" width="70.824997" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
年代
我
n
e
(
)
=
1
为<年代vgheight="12.05" id="M16" style="vertical-align:-1.09097pt;width:46.5px;" version="1.1" viewbox="0 0 46.5 12.05" width="46.5" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
±
1
否则和0;<年代vgheight="20.387501" id="M17" style="vertical-align:-5.04861pt;width:193.28751px;" version="1.1" viewbox="0 0 193.28751 20.387501" width="193.28751" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
t
r
我
一个
n
g
l
e
(
)
=
(
(
/
2
)
年代
我
n
e
(
/
2
)
]
2
;<年代vgheight="17.075001" id="M18" style="vertical-align:-5.03984pt;width:180.02499px;" version="1.1" viewbox="0 0 180.02499 17.075001" width="180.02499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
年代
问
u
一个
r
e
(
)
=
|
年代
我
n
e
(
)
/
年代
我
n
e
(
)
|
。显然,从理论上讲,没有谐波频率的正弦波。三角波,只存在谐波频率的奇数<年代vgheight="10.7375" id="M19" style="vertical-align:-0.13794pt;width:8.6000004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6000004 10.7375" width="8.6000004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
。它的大小成正比<年代vgheight="14.075" id="M20" style="vertical-align:-0.17555pt;width:26.85px;" version="1.1" viewbox="0 0 26.85 14.075" width="26.85" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
/
2
。与工作周期方波<年代vgheight="11.1" id="M21" style="vertical-align:-0.17555pt;width:47.049999px;" version="1.1" viewbox="0 0 47.049999 11.1" width="47.049999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
0
。
5
,甚至也没有谐波<年代vgheight="10.7375" id="M22" style="vertical-align:-0.13794pt;width:8.6000004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6000004 10.7375" width="8.6000004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
。然而,奇次谐波的大小成正比<年代vgheight="10.9125" id="M23" style="vertical-align:-0.17555pt;width:20.75px;" version="1.1" viewbox="0 0 20.75 10.9125" width="20.75" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
/
,比三角波。注意,方波的谐波的大小取决于其工作周期,例如,<年代vgheight="14.7125" id="M24" style="vertical-align:-3.22281pt;width:70.175003px;" version="1.1" viewbox="0 0 70.175003 14.7125" width="70.175003" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
年代
我
n
e
(
2
)
>
0
为<年代vgheight="13.3125" id="M25" style="vertical-align:-1.95624pt;width:43.575001px;" version="1.1" viewbox="0 0 43.575001 13.3125" width="43.575001" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
≠
0
。
5
。
上面的波形是使用LED呈现。为了产生正弦和三角形亮度信号,领导需要工作在一个线性(或接近线性)操作区域。使用的领导在我们的实验中,一个3.25 V直流偏压应用。由此产生的线性操作区域(3 V, 3.5 V)。LED的亮度是转换成电子信号使用Lutron lx - 102测光表。照度计的输出是使用安捷伦54621 d可视化使用一个集成的声卡示波器和记录。图<一个href="//www.newsama.com/journals/cin/2011/364385/fig1/" target="_blank">1一个>显示亮度信号及其频谱的三波。注意,光信号并不完全正弦,三角形或方形波由于非线性的领导。工件在正弦和三角波比在方波更重要。例如,<年代vgheight="13.6125" id="M26" style="vertical-align:-2.34499pt;width:18.487499px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.487499 13.6125" width="18.487499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2
,理论上不应该存在在正弦或三角波,出现在测量亮度信号。然而,的振幅<年代vgheight="13.6125" id="M27" style="vertical-align:-2.34499pt;width:18.487499px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.487499 13.6125" width="18.487499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2
在测量正弦或三角形亮度大约是一个数量级小的。
(一)22赫兹正弦年代trong>
(b)的正弦波年代trong>
(c) 22赫兹三角形年代trong>
(d)三角波的频谱年代trong>
(e) 22赫兹50%责任周期的平方年代trong>
(f)频谱的方波年代trong>