开坑,准备设计一个EEG(脑电波)输入法怎么样
smith2016/04/14电子技术 IP:广东
先召唤论坛里面两位做ECG、EEG方面的达人@fuwen0202 @ chaily94520

话说懒惰才是真正的促进科学发展的动力。最开始的时候汉语输入到早期的电脑中需要专门激光排版系统,直到后面五笔输入法发明出来了。于是全国的中小学生都开始背五笔字根,五笔太特么难背下来了,但是,我们特么不是有拼音吗?于是,拼音输出法逐渐推广开来,终于,大家不用背坑爹的五笔了,接触电脑的人也逐渐开始多了起来。。。

后面,又出现了手写输出,语音输入,一下让很多上了年纪的老人也能用起电脑来,但是,能不能再给力一点?用最直接的IO方式

没错,人是靠大脑工作的,大脑工作的时候会产生生物电,对应也就是脑电波EEG信号,如果我们能把脑电波信号采集下来,训练识别其特征,如果能够做到识别清楚逐个字词的地步,那么,我们梦幻已久的脑电波输出法不就发明出来了吗?

这个点子已经被国外的创业者垂涎已久,但是,测脑电波确实不是一件简单的事情,因为亲戚在中大工作,本人亲自体验过中山大学的EEG测量设备,确实不是个好的体验,冷冰冰湿润的电极贴在头皮上很不舒服,所以,我们需要干电极。

电极解决了,接着挡在我们前面的是预处理、增益电路、滤波、去工频干扰。。。。脑波的SNR比心电图的还低很多,更何况使用的是比湿电极差的干电极,这让我一个做软件的如何搞!有没有给力的方式,突然传来一个声音:拿来(山寨+抄袭)主义你不会吗,哦,原来是鲁迅先生

这样,我到了伟大的GNU工程,他们才是真正的科学家,原来已经有伟大的科学家们前仆后继地开展EEG的研究,项目资料已经公开,就是这个:

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXt/doc/modeeg/modeeg_XXXXXXXXXml

好吧,容许我盗图:
简单的EEG信号如图:
可见这是一种低频且极为微弱信号,没有明显的周期和规律,SNR很低

eeg_example.gif
如何采集:
不外乎低通带通滤波、精密运放放大,什么uA741、AD620、TL072...多整几个
amp_block_diagram.gif
fuwen0202的ECG的设计一样,这里GNU的设计也用到了光耦,应该也是出于对安全和考虑吧,一方面是对人体安全,另外一方面也是对电脑,由于是低频信号,所以UART传输就已经够了,没必要上USB

mcu_block_diagram.gif

GNU甚至良心到了连电路图都给出了。。。。
不过,运放调试可不是件容易的事情
filter_schematic.png

下面是他们定义的增益指标
filter_gain_log_db.png
带通滤波器的指标

filter_gain_lin.png
。。。。。。
。。。。。。。。好了,这些也有了,如果我们调试OK了,设置好合适的触发,那么就可以在示波器上看得见EEG波形了。

。。。。。。。。。但是,但是,这仅仅是万里长征的第一步!
接着,才是软件该做的,信号分析和处理,机器学习,识别不同的EEG信号,建立模型,然后和中文字词建立映射关系。。。

未完待续。つづく

[修改于 8年0个月前 - 2016/04/14 21:46:27]

来自:电子信息 / 电子技术
24
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~~空空如也
smith 作者
8年0个月前 IP:广东
816080
引用 我说要有光:
现在有个几Msps的ADC很常见,对计算机而言这种程度的数据处理也不是难事,没必要完全忽视高频信号。

另外初期最好还是用湿电极,以便尽可能增加信噪比,你看人家Kennedy大神为了科研可以在自己头上打洞,你剃个秃头有何不可 233333
...
这位才是真正的疯狂科学家
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smith作者
8年0个月前 IP:广东
816081
引用 warmonkey:
高中时候做的一套心电监护仪方案,希望对楼主有用。程序和源码在最后下载。楼主需要样品我可以寄给你。
好东西!
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smith作者
8年0个月前 IP:广东
816130
OK,已经接近了图片链接的问题,顺便说一下工具也到货了,周末有空试试找个运放来验证一下第一步

IMG_20160413_213354.jpg
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smith作者
8年0个月前 IP:广东
816132
第一步先土法上马,两个一块钱硬币和胶布充当电极,不用测估计也知道,工频干扰严重,测出来的居然就是工频信号

IMG_20160414_220134.jpg
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smith作者
8年0个月前 IP:广东
816167
引用 虎哥:
我认为楼主的起点应该是多路采样数据的后期处理,研究利用现代数据处理技术和人工智能技术,建立信号与动作意图之间的学习路径。至于前端采集,warmonkey已经给出了成熟方案,应该直接制作多路采集器。假如起点太低会浪费大量时间。
嘿嘿,其实EEG是个很好的互联网创业方向,主要的是国内做的人还不多,还未走出医学实验室阶段,包括我亲戚,其实国外已经有创业的了,像NeuroSky,目前也骗到不少风投的了,他们用的是干电极,模具设计得不错,硬件也不外乎运放/AD/+SOC。所以关键的还是算法

starwars-forcetrainerII.jpg

就我所知的国内的君正mips和这家建立了合作关系,不过君正也不过是提供SOC而已。
从软件算法上的处理,就要复杂得多,现在还在调查中,不过预感到语音上面用的HMM之类的运用的可能不大
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smith作者
8年0个月前 IP:广东
816229
引用 心旅过客:
低压没事,测量用手持式万用示波表,电池供电,50HZ干扰就少了很多
其实人体相当于一个大天线,随时感应着周围辐射出的工频干扰,所以用电池供电的示波器也是解决不了问题的,还是要滤波
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smith作者
8年0个月前 IP:广东
816817
引用 牛逼大仙:
想起了这个故事,1968年,被下放到单位食堂劳动的杨嘉墀曾经临时参加了一项特殊的工作:为在爆炸事故中受重伤的北京礼花厂女职工王世芬制造假肢。杨嘉墀研制的利用人体神经信号控制的假肢,技术含量很高,不仅方便了王世芬,还远销到海外市场。王世芬说:...
话说1968年国内虽然能量产晶体管了,但是集成电路还是有难度吧,而且是低功耗的CMOS工艺的集成电路
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