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【东方网】杭州电子科技大学“脑-机接口系统”:让“梦想照进现实”

来源: 东方网   2015-10-27 15:39  编辑: 彭雯


  当下有一句流行语叫“让梦想照进现实”。当然,我们知道这只是一种修辞手法,并不会去深究它的字面意义。然而,如果说真的有一门科学能够打破思维和现实的藩篱,让我们脑中所想立即反映成为现实的行动,你是否会觉得有些科幻了呢?

  这是真的!今天,在全国主流网络媒体浙江高校行采访团的记者们到访的杭州电子科技大学“脑-机接口与认知计算实验室”里,我们即将看到这项看似不可思议的科研成果已在一些极具实用性的领域里进行可行性研究并取得了重要的成果。

  可穿戴式脑电采集分析系统

  智能设备发展进程中的里程碑

  “所谓脑-机接口系统,实际上是指在人体生物电信号分析处理研究基础上,基于脑电信号的主动意识控制交互系统。”项目团队成员杭州电子科技大学计算机学院的张建海老师介绍说,“通过多年的科研攻关,我们的团队研发出了通过可穿戴式脑电采集分析系统提取用户主动意识表达的脑电信号,经过信号分析处理后产生快速、稳定、准确的交互命令完成对设备控制的系统。目前本系统可检测的稳定脑电状态达18种并可达到1个命令秒,复杂性和准确性在同一领域处于领先水平。它的使用将极大的提升智能穿戴设备的实用性,扩展其应用领域,在智能设备的发展中发挥里程碑式的作用,市场潜力不可估计。”

  杭州电子科技大学科研团队在脑-机接口系统的日常生活应用方面研究同样取得了丰硕的成果,科研人员现场演示了为残障人士设计的脑控轮椅系统,已能实现通过主动意识灵活、精确地操控。此外还有通过实施监测驾驶员脑电、心电生理信号,客观评价驾驶员状态的疲劳驾驶检测系统,利用脑-机接口系统在患者和康复器械间搭建了一个交流通道的中风病人主动肢体康复系统等,均已进入实际应用研究阶段。据介绍,该科研团队目前已获得六项国家自然科学基金,一项国家国际科技合作项目和三项浙江省自然科学基金。

  亚洲最大动态光场采集系统

  突破数码成像维度局限

  百万年来,人类一直使用着我们与生俱来的天然成像系统——眼睛来观察、感知这个世界。直到科学技术高度发展的今天,我们意识到自己的眼睛在分辨率、光谱范围、反应速度等诸多方面都存在着局限,它制约了人类对世界的进一步探索认知。

  为突破人眼局限,高分辨率、高速、高动态、高光谱等数码成像系统已成为当前人类探索和认知世界不可或缺的科研装置。然而传统数码摄影装置存在着一项难以克服的缺陷,那就是在成像过程中丢失了大量维度信息,致使视觉信息处理一直面临着从低维恢复高维的病态问题困扰。针对这一难题,近年来新兴的光场采集技术通过将硬件设计与软件计算相结合,为突破传统数码成像模型和机制的维度局限提供了新思路新方法,在今天我们到访的杭州电子科技大学里,这项高新技术正得到前所未有的突破和发展。

  在杭州电子科技大学计算机感知实验室里,我们见到了这一科研项目的直观成果,一个直径10米高7米的“蓝色穹顶”。据介绍,它的专业名称叫做多视角变光照动态光场采集系统,其内部设置有40个高分辨率摄像头用于实时采集目标视频,12个运动捕捉系统相机用于记录物体的运动状态,以及上千个日光灯管和LED灯用于模拟光照。而在穹顶之外,还置有6台高性能服务器运行项目组开发的算法,实现目标物体的三维模型重建。

  “我校这一科研项目是在浙江省科技创新团队和重中之重学科建设的支持下,与清华大学自动化系、北京航空航天大学等合作单位共同开展的,”参与项目科研的杭州电子科技大学张桦老师介绍说,“这也是目前亚洲最大的多视角变光照动态光场采集系统。它突破了分布式光照和像机采集的同步控制技术难题,所应用的变光照场景三维重建技术首次实现了任意运动目标的动态重建。目前主要用于实时捕获和再现多对象目标的三维模型,更全面、保真地获取反映目标和场景自然属性的三维信息。如古董文物等静态模型的立体重建,以及真人动漫等连续动态三维拍摄等。本项目在继续改进完善之后,拟发展成为一种采样布局和视觉环境精确可控的新型三维视觉信息获取装置,它将突破传统数码成像模型和成像机制的维度局限,将促进和发展计算摄影学,同时还有助于催生计算摄影装置等计算摄影产业链的快速形成和发展。”


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