《人机交互的软件工程方法》课程大作业.docx

2014-2015学年第一学期
《人机交互的软件工程方法》
课程大作业
学生姓名
学号
所属学院信息工程学院
班级计算机16-4班
授课教师
塔里木大学教务处制
浅谈基于脑电波的交互技术
摘要
人机交互是指人和机器设备之间进行的信息传递与交流活动,人机交互领域的主要研究工作为如何使得人和机器设备之间具备方便快捷的交流方式。随着现代科技的发展,人机交互技术的研究越来越受到人们的重视。许多新型的设计思想不断地被提出和实现,其中,不依赖人体四肢等常规方式对外界设备进行控制的脑机接口技术对未来社会生活和生产活动具有重要的研究意义,相关应用前景十分广阔。本文设计并实现了基于脑电α波节律阻断现象控制外部设备的人机交互控制系统。
关键词:人机交互;脑机接口;α波
目录
绪论 1
1、神奇的电信号——脑电波 1
1
2
3
3
5
2、基于脑电a波的HCI系统 7
7
α波信号 8
α波信号的应用 9
9
3、脑电α波的提取 10
11
12
14
14
16
4、人机交互脑电波的未来 17
参考文献 18
绪论
随着科技的不断进步,人们日常生活和生产活动越来越依赖各种先进复杂的机器设备。如何高效便捷地使用各种机器设备对于提高生产力显得尤为重要。其中,人机交互技术作为一种新型的设备控制技术在己经越来越得到广泛运用。从普通的个人计算机到大型机器设备,人机交互技术使得机器设备的使用效率得到提高。同时,人对设备的操作能力也在得到不断的扩展,很多人体行为特征可以通过人机交互技术扩展为信息输出通道,给用户带来极大的便利,人机交互技术的发展极大地提高了和改变了社会生产方式。
1、神奇的电信号——脑电波
自古以来,人类梦寐以求洞察自身机能,自主调节机体内部功能。人类发现,要通过人体自身的心理活动控制相关的生理过程,必须能取得体内机能活动的准确信息,而且要有具备改变有关信息的心理指导。
有四种脑电波,四种基本脑波是:δ波(DELTA/δ wave),θ波(THETA/θ wave),α波(ALPHA/α wave)和β波(BETA/β wave)。这四种脑波构成脑电图(EEG)。脑电图是脑内电波的显示,但脑内电波的电压很小,只有百万分之几伏特。
阿尔法脑波的振荡平均为10次/秒。在脑波中阿尔法脑波是第一个被发现的。1908年奥地利医学家汉斯·伯格博士第一个提出发现,并称之为阿尔法波(ALPHA),因为在希腊字母的排序中ALPHA排在第一个,与英文字母A相同。
近百年来,无数的科学家花费了大量的时间用于研究阿尔法脑波,因此关于阿尔法脑波的基础研究的知识和结论积累丰富。

通过生物反馈可以实现机体自我认识与自主调整,把控制焦点从依赖外界环境转移到内部自觉掌握。可成功地对体内某一系统、器官、神经组织,甚至单个细胞实现自主控制,以充分开发身体,高效运行体内机能。当代三分之二以上的人类疾病均可归根到生活过度紧张,思想忧虑引起。用生物反馈技术训练松驰身心,调节神经系统,解忧消愁,可以防治许多疾病,提高自身的免疫功能。
神经心理学研究证实,人体脑电波中8~12赫频率的α波段是成年人在安静、觉醒状态下的主要活动节奏。在那些正以某种方式入静的放松者中间,脑波α成分有序化逐渐增强,而忧虑者则很少出现α波,代之以频率较高的β成分。脑电α波生物反馈,就是用电子仪器处理脑电波中的α频谱,使受试者感受自身的α信息,学习有意识地运用心理过程来触发某种生理机制,强化α波段成分。
脑波处于α段时,人体进入‘放松性警觉’状态。主观感觉舒适、放松和注意力集中,身心沉浸在伸展想像力翅膀飞翔的幻想、沉思气氛之中。可以取得非凡的记忆力,高度专注和不同寻常的创造力。尤其高振幅的α波在沉思中能导致高效学习成果,是创意思维活动从酝酿到领悟的过渡过程,由此引导脑波频率进入低于α波段的θ状态,使思想处于非常开放,自由流通的创造境界。
我个人认为,研制小型、简便的电子仪器探索脑电生物反馈领域,对神经生理学术研究与开发人体潜能的实践均有深远意义。目前新兴科技发展的如日中天,研制小型袖珍机器,进行批量生产,以降低成本,争取普及和推广脑电生物反馈技术。

我们举例来描述现代人的生活。一个人在早晨还在深睡时(德尔他脑波状态)突然被闹钟叫醒,时间来不及了,马上行动(倍他脑波状态),紧张,焦虑和匆忙的一天开始了!喝