大腦人機介面(Brain Computer Interface, BCI)是利用腦部訊號，讓使用者可以 直接與外界溝通。這項技術的基礎在於，當大腦在進行某一項特定活動的時候， 究，包括北京清華大學高上凱教授實驗室與奧地利Graz-BCI 實驗室[14]-[16]。而 在可攜式系統的研究上，高上凱教授實驗室研究藉由視覺刺激並透過數位訊號處 理器分析腦電波，用以無線控制家電[17]；Graz-BCI 實驗室發展可攜式的人腦與 電腦介面系統[18]；美國賓州州立大學發展一套失神性癲癇的腦波偵測系統 [19] 。 另 外 ， 在 嵌 入 式 系 統 於 大 腦 人 機 介 面 的 研 究 上 較 為 少 見 ， 而 較 多
ECG(electrocardiogram，心電圖)處理採用嵌入式系統的方式[20]-[22]，處理系統 電圖)、EMG (electromyogram，肌電圖)、EOG（electro-oculogram，眼電圖）
等電生理訊號。
二、可切換式無線通訊系統：根據不同的距離需求與環境需求，本系統提供不同 的傳輸介面作為切換選擇。此外，本系統亦提供長距離的資料傳輸與接收。
三、改善式嵌入式訊號處理流程：由於硬體空間的限制，當在訊號處理時，便無
五、即時分析演算法：在OMAP(Open Multimedia Architecture Platform)中利用 DSP Gateway 機制將腦波分析演算法交由 ARM(Advance RSIC Machines)和 DSP(Digital Signal Processor，數位訊號處理器)分工處理，建構一駕駛員精 神認知狀態系統，以驗證即時駕駛員精神認知狀態估測之能力。
1.4 即時可攜式無線腦機介面系統整體架構
本論文提出的即時可攜式無線腦機介面系統方塊圖如圖1.1 所示，此系統可 分為五大區塊：(1)生理訊號放大、(2)無線訊號傳輸、(3)即時記錄與分析、(4)資 訊顯示介面與(5)回授提醒訊號。
圖1.1、系統方塊圖
以下針對此即時可攜式無線腦機介面系統所具有的五大區塊分別概述如下：
(1) 生理訊號放大
一般而言，人體電生理訊號的振幅都非常小，例如：腦電位訊號的振幅大約 只有幾十到一百五十微伏(μV)，在後端處理上非常不易。因此，要先利用放大電 路將訊號放大。如圖1.2 所示，本論文所完成的放大器電路除了放大的功能外，
針對生理訊號的特性，我們另外加入濾波器以及隔離電路等設計。由於生理訊號 比較容易受到雜訊的干擾，所以，我們在電路中加入濾波電路來降低雜訊的干 擾，以方便擷取的真正的生理訊號。此外，我們除了設計一個帶通濾波器濾掉高 頻與低頻的雜訊外，為了降低室內配電的干擾，我們還加了一個帶拒濾波器。由 於本系統將實際應用於人體，考量實用時電流藉由頭皮逆流進入人體造成傷害，
本論文在設計上加上隔離電路來保護受測者。
圖1.2、生理訊號放大電路方塊圖
(2) 無線訊號傳輸功能 Instruments，德州儀器) OMAP1510 來做為處理核心。OMAP 雙核心處理器所扮 演的角色便是圖1.1 中的 Data processing unit，由圖可知，OMAP 除了負責生理 訊號分析運算外，還須與無線模組、網路介面以及回授提醒模組做溝通。所以，
在OMAP 上必需執行許多工作，包括：(1)無線模組裝置控制與 EEG 原始資料接 收、(2)系統初始狀態配置、(3)EEG 訊號處理與資料分析、(4)數位訊號處理器之 使用與管理、(5)與資料顯示介面溝通等工作。為了加強這些工作的管理與增加
(5) 回授提醒訊號
當系統處理完腦電位訊號後，除了偵測出其精神狀態外並藉由網路將結果顯 示在遠端的電腦外，為了讓整套系統的應用價值提升，本研究在系統中加入一回 授提醒訊號來即時提醒及警告駕駛員，讓系統不僅僅能做即時偵測，亦能提供即 時警告的機制。另外，在回授提醒訊號的實現上，我們以聲音及燈號來實現，主 要還是以聲音提醒為主。
1.5 論文架構
本論文共分為六個章節，第一章旨在說明本論文的動機、目標、研究背景及 系統整體架構的介紹。第二章針對腦電位訊號量測與無線傳輸系統的部份進行說 明，第三章著重於本研究在 OMAP 嵌入式系統上所設計的嵌入式排程系統，於 第四章將說明本論文所開發腦波分析系統的實驗設計與實現方式。第五章將針對 第二、三、四章的設計作測試與驗證，並對我們所實現的系統做討論且跟其他的 相關研究做一些比較。第六章中，則是對本論文作一個總結，並對未來的研究方 向作一說明。