脑机融合控制中脑电伪迹处理方法

熊 馨，杨秋红，周建华，徐保磊，李永程，尹旭贤，伏云发

(1.昆明理工大学 信息工程与自动化学院，云南 昆明 650500；2.中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁 沈阳 110016)

0 引 言

脑机交互是一种新型的人机交互方法，有别于传统的依赖大脑外周神经和肌肉的交互方式，它通过有意识的和自发的调节脑电波与计算机进行交互，能够增强人的能力[1].进一步，脑机融合控制(或脑控)(Brain-computer/machine integration control, BCIC/BMIC)是将脑机接口应用于控制之中，是一种具有在线实时神经反馈的双向交互作用和控制方式[2]，它能够使用户大脑与计算机/机器集成融合，实现双边自适应的沉浸式交互和融合[3].目前，这种BCIC/BMIC已成为国际前沿研究热点，研究旨在变革传统的人机交互和融合方式，提高人类的生活质量.这类BCIC/BMIC系统的典型控制信号源是脑电(Electroencephalogram, EEG)，其在头皮采集，每个电极的记录值是大量神经元电活动的综合结果[4].尽管该采集方法无创、设备便携，价格不昂贵，其时间分辨率高适合实时控制，然而EEG信号信噪比低、空间分辨率低、含有强的伪迹(如眼动伪迹、肌动伪迹、电极移动和线路噪声等)，这给BCIC/BMIC中脑电信号的处理带来了巨大的挑战[5].

1 脑电中存在的伪迹

脑电信号是一种非线性非平稳性的中枢神经电生理信号，具有丰富的节律活动(其常用的频带范围为0～30 Hz，gamma波则高于30 Hz),并且其瞬变响应中也含有丰富的波形信息(如幅值、潜伏期和相位等事件相关电位(Event-related potentials, ERPs)信息)，它们隐含着一定的神经科学含……