神經(jīng)工程領域的研究人員試圖將心智與機器融合，使人機交互系統(tǒng)越來越簡單易用。相關研究不斷取得新的進展，其中重要的方面當屬腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI）。BCI改變了人與設備之間的通信和控制方式，可以讓嚴重癱瘓患者實現(xiàn)與設備之間的交互。近年來，通過BCI實現(xiàn)人對設備的控制已成為研究人員非常感興趣的領域。
神經(jīng)信號是BCI處理的主要信號，包括不同的類型，其中，常用的是腦電（Electroencephalography，EEG）信號。這是因為EEG信號不僅可被長期利用，而且還具有較高的時間分辨率，此外，還具有易采集、成本低等優(yōu)點。利用基于EEG的BCI，可以實現(xiàn)一些過去覺得不可思議的功能和目標。該領域的研究在應用的廣度、相關技術的深度，以及對殘疾人和普通大眾的可用性等方面，不斷取得新的進展。在腦控應用方面，相關的研究報道已不只關注醫(yī)療應用，而且也開始關注健康用戶的日常生活需求。
當前，BCI研究者致力于開發(fā)便于用戶使用、可穿戴的EEG頭戴式采集設備，以及新型的EEG信號分析技術。這些研究使得BCI應用被拓展到自動控制、娛樂、情感識別、自動診療、神經(jīng)康復等領域�？梢哉f，與BCI相關的科學研究和系統(tǒng)開發(fā)為人們帶來了新的期望：以一種新的方式與體外環(huán)境進行交互。
本書主要內(nèi)容包括：BCI技術背后的原理，尤其是利用EEG捕捉腦信號模式的BCI技術；EEG信號的各種獲取方法和各種分析平臺的特點；用于開發(fā)控制應用的基于眨眼的BCI技術框架。書中詳細探討了從EEG信號中識別出有意眨眼事件的方法，包括時域分析方法和頻域分析方法；介紹了以這些方法為基礎，開發(fā)通過EEG信號進行觸發(fā)控制的應用系統(tǒng)的技術詳情，包括將商業(yè)化的腦數(shù)據(jù)采集設備（Emotiv腦電采集設備）與MATLAB進行連接的方法，以及實現(xiàn)EEG信號獲取與分析的算法和方案；詳細闡明了便于后續(xù)的EEG信號分析，提取EEG信號的多維特征的技術，涉及事件相關電位（Event Related Potential，ERP）、腦地形圖、EEG子頻帶功率、通道相干性等�？傊�，本書展示了面向?qū)崟r應用場景，利用EEG信號開發(fā)易于使用的BCI的全過程。
本書對利用生物醫(yī)學信號處理技術開發(fā)BCI的研究者會有所幫助，尤其是那些利用生理信號（人的神經(jīng)響應）為殘疾人康復開發(fā)自動控制系統(tǒng)的研究者。通過本書，讀者可以深入理解如何利用低成本EEG采集設備、相關的信號處理技術和特征提取算法，實現(xiàn)真實的基于BCI的控制應用。書中涵蓋了利用EEG信號與相關的預處理和后處理技術，開發(fā)BCI系統(tǒng)的各個方面的內(nèi)容。
第1章介紹BCI技術的背景知識，并對全球BCI市場進行分析和預測。該章討論了BCI的分類、腦信號模式、基本的EEG采集設備，以及基于眨眼的BCI控制應用。第2章系統(tǒng)回顧BCI開發(fā)的前沿技術和各種腦信號模式，如腦電圖、眼電圖（Electrocorticography，ECoG）、腦磁圖（Magnetoencephalography，MEG）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）、功能性磁共振成像（functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）等；詳細介紹腦信號采集方法、線性及非線性信號分析技術，以及腦信號分類識別技術，旨在面向控制應用，開發(fā)基于EEG的低成本、便攜式、實用性強的BCI。第3章探討利用商業(yè)化的EEG頭戴式采集設備，實時獲取與有意眨眼相關的腦信號，并構建出性能可靠的數(shù)據(jù)集的方法；還討論了將獲取的數(shù)據(jù)集導入兼容的信號處理環(huán)境的過程。第4章詳細闡述在時域中，針對所采集的與單次有意眨眼相關的腦信號進行認知分析的過程和算法。第5章詳細闡述在頻域和空間域中，針對所采集的與單次有意眨眼相關的腦信號進行認知分析的過程和算法；還考察和分析了EEG信號中由眨眼動作引發(fā)的占主導功率的子頻帶。第6章介紹采用MATLAB、Simulink和LabVIEW環(huán)境開發(fā)出的各種控制應用，循序漸進地說明基于有意眨眼的BCI開發(fā)控制應用的全過程。第7章總結了本書的主要貢獻，并展望相關領域的未來前景，介紹研究者為提升人類生活質(zhì)量付出的持續(xù)努力，以及相關研究面臨的機遇和挑戰(zhàn)。