一种基于稳态视觉诱发电位的脑控音乐播放系统

脑–机接口技术通过解码神经活动的相关信号，使大脑在不依赖外周神经与肌肉组织的情况下与外界进行交流，其应用领域涵盖医疗、生活、军事、游戏娱乐等诸多领域。本文设计了一种基于脑–机接口的音乐播放系统，该系统通过稳态视觉诱发电位刺激人脑产生不同脑电信号，驱动播放器执行不同的音乐播放指令，实现控制指令的远程传送。将脑–机接口技术应用到生活场景中，实现所想即所得的控制方式，为脑–机接口的应用普及提供新的思路。

现代科技突飞猛进给人们生活带来巨大便利，各种机器设备的出现将人们从繁重的手工劳动中解放出来，转变为与鼠标键盘、触摸屏等人机间的轻松交互。然而，这种交互方式仍需要进行特定的学习和练习，理想的人机互动模式应当是一种更自然、更具有直觉性的手段。毫无疑问，“所想即所得”一直是人们心中最理想的交互方式。

无论怎样的人机交互方式，都离不开我们大脑的“指挥”。通过大脑这个神经中枢，可以使人产生不同的感觉、控制多种多样的运动以及实现其他的高级脑功能。

探索大脑的奥秘、解析大脑的各种活动， 对于人类社会的发展具有重大意义。脑–机接口是一个在大脑和外界之间传递信息的通讯系统，它通过解码神经活动的相关信号，使大脑在不依赖外周神经与肌肉组织的情况下与外界进行交流[1]。

典型的BCI 系统主要包括信号采集、信号处理和控制指令输出三个部分。首先使用脑电信号采集仪器，通过放置在头皮表面的多个电极将微弱的大脑皮层信号收集起来，并将其传输至下级计算机进行后续的处理。

因为脑源信号十分微弱， 并伴有大量的背景噪声， 所以需要对脑源信号进行特征提取、滤波、去噪等处理。当脑电信号可以被准确区分出特征时，便可按需求进行指令判别，将信号处理结果聚类成相应的控制指令，发送至目标设备，完成经由脑电信号直接控制外部设备的功能。这样一个通过采集、放大、分析大脑信号，并将其聚类为相应的控制指令，继而实现由大脑信号直接控制外部设备的系统， 涉及脑科学、生物医学、计算机科学与技术、信息工程技术、心理学等多个研究领域，学科交叉特点十分鲜明，所以脑–机接口技术具有非常广阔的应用前景和十分重要的科学意义。

本文所研究的脑控音乐播放系统，旨在将“所想即所得”变成现实。不仅让脑–机接口应用在高端科研领域，而且将其带入日常生活场景中。不仅实现用脑电信号控制音乐播放的功能，还要让音乐播放这个简单的操作变得流畅、准确、灵敏度高。同时针对脑电信号提取、识别等环节存在的信号采集不稳定、信号分类不准确等问题进行深入的研究。

2. 相关工作 1973 年， 脑–机接口的概念被Jacques Vidal 等人首次提出[2]， 并将基于稳态视觉诱发电位控制脑–