树莓派|树莓派都能做脑机接口了：实时处理8个电极信号 人人用得起
只需要一块树莓派的板子 ， 就可以做一个脑机接口？没有开玩笑 ， 这位俄罗斯小哥 Rakhmatulin 还真做出来了 ， 这接地气的设备只用一块树莓派板子做处理器 ， 可以实时处理八个大脑电信号：
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不信来看看实时信号图像：
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这些有规律的波形就是大脑在进行活动时产生的电信号 。目前这个项目已经开源 ， 成本也不高 ， 如果想自己动手做一个脑机接口 ， 机不可失 ， 赶快来学一学~
树莓派脑机接口
在制作设备之前 ， 我们要先有一个大致的框架 。脑机接口的框架很好理解：首先从脑壳上读取生物电信号 ， 然后传到处理器中处理 ， 最后用输出信号控制其他设备 。
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所以第一步就是要读取脑中的生物信号 ， 为此 Rakhmatulin 做了一个小帽子（下图左边） ， 上面有 8 个电极（下图右边） 。
【树莓派|树莓派都能做脑机接口了：实时处理8个电极信号 人人用得起】
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这 8 个电极的位置是依据国际 10-20 系统（如下图）的脑电图检测电极位置来确定的 ， 其中首字母代表大脑不同的分区 ， 例如 F 为额叶 ， P 是顶叶 ， T 是颞叶等：
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▲ 图注：国际 10-20 系统
当大脑在进行不同的活动时 ， 也会同时产生可以区分的电信号模式 。这样这些电极就可以检测到电信号 ， 用以进行后续的分析处理 。
有了脑信号之后 ， 接下来第二步 ， 就是对信号的处理了 。这里用树莓派第三代或者是第四代都可以 ， 如下的电路图显示了小黄板上的电路结构：
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上图中左边 10 个管脚中的 8 个接小帽子上的 8 个电极 ， 1 个接参考电平 ， 1 个接偏移信号 。右边的管脚用来传输数据 ， 采样率为每秒 250 次到每秒 16000 次 。Rakhmatulin 已经在 GitHub 开源了实时信号检测和处理的代码 。
接上电源、显示器 ， 戴上小帽子之后 ， 硬件部分就万事俱备了：
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▲ 图注：硬件部分
现在我们要做的就是做一些简单的动作 ， 让大脑产生电信号 。在测试中 ， Rakhmatulin 采用了“咀嚼”和“眨眼”这两个动作 。
每次做咀嚼动作的时候 ， 电信号都会有一个峰值出现 ， 为了能够从波形图上清晰地看到脑信号的变化 ， 小哥共做了四组咀嚼动作 ， 每组依次咀嚼 4 下、3 下、2 下、1 下 ， 形成一串峰值 。
然后通过处理器记录八个电极产生的八条信号（从上至下）如下图：
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从上图可以很明显地看出 ， 每一次动作都有对应的电信号峰值出现 ， 并且按照动作次数排列 。在咀嚼动作之后 ， 小哥又做了四组眨眼的动作 ， 每组眨眼次数也依次是 4、3、2、1 下 。
同样地 ， 这些电信号变化也被记录了下来（如下图） 。其中前四组波动是咀嚼的电信号 ， 后四组波动是眨眼的电信号：
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