国创项目申请书模板

PAGEPAGE1中国农业大学教务处制表项目编号：创新训练项目立项申请书项目名称基于SSVEP脑机接口的自然交互式光标定位及文字输入控制工具研发项目执行时间一年项目团队人数3人项目负责人姓名学号1408010112院系班级信电学院电气141班手机电子邮箱caucieehsq@163.com项目成员1姓名学号1408010104院系班级信电学院电气141班项目成员2姓名学号1408010101院系班级信电学院电气141班导师情况姓名职务职称讲师电话电子邮箱cqlixiang@填表日期2015年11月27日项目简介（100字以内）旨在基于脑机接口研发一套工具，实现对计算机光标、文字输入的控制，实现人机自然交互。工具包含脑电采集设备、信号分析转换、光标定位及文字输入控制等功能。将通过研究对工具准确率、响应时间等参数进行优化。

一、申请理由四、实施计划及方案1.进度安排设备选型（2016年1月）：通过测试选取合适脑电信号采集设备（现已知设备有Emotivepoc、Emotivepoc+、Emotivinsight…），实现用户在注视以指定频率闪烁的图像时脑电信号的采集。驱动编写（2016年2月-2016年3月）：基于其原有的配套程序为之编写相匹配的驱动软件，实现信号采集设备与计算机的连接，并按照一定的格式（暨OpenVIBE所要求的数据格式）打包传输到PC端。PC端软件开发（2016年4月-2016年6月）：利用汇编语言编写训练模块、数据模块、屏幕分割光标定位模块、文字输入模块。试验测试（2016年6月-2016年11月）：依照下文中试验方案进行试验测试并在此过程中不断进行改进优化。

结项（2016年12月）：完成设备及软件，撰写报告，准备答辩，结题。2.研发方案1）设计思路a.光标定位根据SSVEP脑机接口原理，人脑在注视以不同频率闪烁的物体时，大脑中会产生不同的特征脑电。在电脑显示界面上绘制以指定频率闪烁的区域，并令用户注视显示界面，产生相应的特征脑电，利用数据处理模块，从而判断出用户注视区，之后将用户注视区再次划分成四块等比缩小的、以不同频率闪烁的区域，重复上述循环。当区域缩小到一定值时，该小区域即可认为是用户所希望光标点选的位置，即实现光标点选。b.文字输入方案一：以全键盘方式展示出虚拟键盘，利用上述光标定位原理模拟键盘敲击，实现文字输入。方案二：仿照多级菜单机制，构建初始菜单及多级子菜单，将不同字符作为选项归类到各菜单中。通过用户注视不同闪烁频率的同级菜单，实现对同级菜单的点选，进而进入不同子菜单，最终确认输入字符选项，实现文字输入。2）初步设计方案a.用户注视不同闪烁区域，产生特征脑电信号；b.通过设备采集特征脑电信号；C.将采集到的信号输入计算机，并将其转化为规范数据；d.用户进行初始训练，计算机学习并记录用户对于特定频率的特征脑电信号，使其适应用户对特定频率的脑电响应；e.实现光标点选、文字输入，实现对计算机的控制3）设备系统研发方案a.设备选型：通过调研，选取合适脑电信号采集设备（现已知设备有Emotivepoc、Emotivepoc+、Emotivinsight…），在用户注视以指定频率闪烁的图像时，实现脑电信号的采集以及信号的模数转换。b.驱动编写：基于其原有的配套程序为之编写相匹配的驱动软件，实现信号采集设备与计算机的连接，并按照一定的格式（即OpenVibe所要求的数据格式）打包传输到PC端。c.闪烁绘制、屏幕分割模块：利用DirectX或GDI在界面上绘制以指定频率闪烁的区域，根据SSVEP脑机接口原理，利用OpenViBE的数据处理模块，对用户通过注视闪烁区域而产生的相应特征脑电进行分类，判别用户所注视的闪烁区，该区域再次划分成四块等比缩小的、以不同频率闪烁的区域，重复上述循环，完成点选。d.编写训练模块：以OpenViBE已有的函数、模块为基础，编写与采集设备相匹配的训练记录模块。从而记录训练过程中采集到的特征脑电信号，所记录的数据作为数据处理模块中判别的依据。e.编写数据处理模块：基于OpenViBE（OpenViBE是一个为实时BCI处理脑电信号的有效软件工具，当今最流行的脑-机接口软件系统，OpenViBE最显著的特点是高模块化，它是由C++编写的一组软件模块，可以轻松地集成和高效地设计脑机接口应用程序）并利用其提供的数据处理函数进行数据处理模块的编写，达到通过该模块对数据的处理，判断出用户此时此刻所注视的区域的的目的。f.将先前模块与现有光标控制和输入方式结合将预先编写的驱动程序、闪烁绘制、屏幕分割模块、训练模块、数据处理模块与现有光标控制和输入方式结合，实现基于SSVEP脑机接口的自然交互式光标定位及文字输入控制。4）试验方案a.面向小组内部成员及其周边人进行小规模的实验，实验包括正式实验以及之前的训练过程，纪录实验过程中的所有实验数据以及参试人员执行约先设定的指令的完成时间以及完成度准确度。根据完成时间和完成准确度对程序进行优化。b.重复a步骤中进行的小范围实验，根据完成时间和完成准确度对程序进行优化，直至达到理想效果。c.面向农大师生，对优化后的程序进行大范围测试，记录实验过程中的所有实验数据以及参试人员执行事先设定的指令的完成时间、准确度及参试人员的实验感受。五、实施基础与条件专业知识基础：已经学习大学计算机基础、C语言程序设计、C++程序设计、Qt程序开发等必要课程，并通过小学期面向对象编程课程的学习，独立完成小程序的设计开发，以及自学了C#等编程语言和Visualstudio等软件二次开发工具，为项目实施打下了理论和初步实践基础。已完成的工作准备：从今年8月开始，团队开始接触脑机接口方面的研究工作。团队每个成员均切身体会了清华大学组织的脑机接口实验，对本项目的应用前景及技术优势有更深的理解。学习掌握了OpenViBE这一脑机接口数据信号处理的成熟工具，通过对该工具源代码的分析，加强了C++编程的技能，能够实现基于该工具的二次开发。学习掌握了脑机接口设备驱动的编写，能够实现设备与信号处理工具的连接。基本仪器和设备：该项目需要的主要的仪器和设备有计算机，EmotivEPOC+头盔，这些设备价格低廉，都可以很容易购买到，故而我们已经具备了开展项目的基本条件。技术学习：这个项目的展开，不仅得到了信电学院老师的指导，还得到了清华大学心理系老师的指导。清华大学心理系在脑机接口研究方面居于国际领先地位，他们的指导保障了团队成员能够获取最先进的相关知识和技能培训。具有项目研究的实验条件：该项目前期的开发和研究，不需要什么大的空间和场地，只需要一间实验室或者教室就可以，项目的后期工作，需要志愿者进行实验和数据的采集，志愿者可以从本校学生中征集，实验没有任何的人体伤害，且实验时是个人单独进行的，不需要较大的实验场地。这些条件都是在我们的能力范围内可以完成的。六、预期成果1.制作科技实物：研发基于SSVEP脑机接口的自然交互式光标定位及文字输入控制工具且能进行实际应用。

2.论文发表：争取发表能被SCI/EI检索的论文1篇或以上

3.申请有关“基于SSVEP脑机接口的自然交互式光标定位及文字输入控制工具”的专利证明或软件著作权

4.完成项目进展与结题报告。七、经费预算经费预算总额：19688元序号仪器、材料、药品名称单位数量单价总价1EPOC+头盔个2254450882参加测试实验者报酬人1005050003专利申请费次1120012004发表论文及参加相关学术会议次3100035005其他材料费用24006差旅费15007专家咨询费1000合计19688八、申请人签名项目负责人：项目