趙工開啟二進位制檔案編輯器,指著螢幕上的十六進位制程式碼:“你看,每幀資料是 76 位元組 ——8 位元組頭資訊(包含幀編號和校驗標識)、64 位元組通道資料(8 通道 ×8 位元組浮點型)、4 位元組 CRC 校驗碼。頭資訊前 4 位元組是幀號,後 4 位元組是裝置狀態碼,解析的時候別搞錯位元組序。”
陳風記下,又問道:“位元組序是小端還是大端?”
“小端,Windows 和 Linux 系統都相容。” 趙工開啟外掛技術文件,“這是 LSL 外掛的介面函式,你用 pylsl 庫首接呼叫就能接收資料,我們做過相容性測試,和 mhon、numpy 這些庫都能對接。”
離開辦事處時,夕陽正斜照在產業園區的玻璃幕牆上,鍍上一層暖金色。陳風確認裝置可行,SDK 和測試樣本己拿到,打算明天返程寫程式碼。
回到公寓己經是晚上 10 點,陳風顧不上旅途疲憊,立馬搭建開發環境。電腦螢幕上,Physio 的 Bpetition IV 資料集靜靜躺著 —— 這是他能找到的最接近真實應用場景的公開資料,包含 109 名受試者的運動想象腦電訊號,是測試演算法的最佳素材。
“先打通資料入口。” 他坐在電腦前,手指在鍵盤上快速敲擊,“用 pylsl 建立資料接收介面,解析二進位制資料,轉換成 numpy 陣列,後續預處理才能推進。”
Python 的 pylsl 庫呼叫很簡潔,可解析二進位制資料時還是出了岔子。陳風按照趙工說的結構編寫解析函式,提取出的通道資料全是亂碼般的數值,和樣本包附帶的 JSON 示例完全對不上。
“難道是位元組序搞反了?” 他皺起眉,重新開啟二進位制檔案,目光緊鎖螢幕上的程式碼。趙工明明說是小端位元組序,他反覆檢查函式邏輯,突然想起 strupack 函式預設不指定位元組序時,會跟隨系統環境,或許是沒明確標註格式符。
他把程式碼裡的 “8f” 改成 “<8f”(明確指定小端位元組序),再次執行程式 —— 螢幕上瞬間跳出整齊排列的數值:-12.3μV、-8.7μV、5.2μV……8 個通道的電壓值和 JSON 示例完美吻合。陳風鬆了口氣。
接下來是預處理,腦電訊號太弱,必須先去噪。
預處理是腦機介面的核心難關之一。陳風比誰都清楚,未經處理的腦電訊號裡混雜著太多噪聲:受試者眨眼產生的眼電偽跡、肌肉收縮產生的肌電干擾、電網帶來的 50Hz 工頻噪聲。這些噪聲的強度往往是有效訊號的幾倍甚至幾十倍,不剔除的話,後續特徵提取就是空談。
他開啟 mhon 的文件,手指再度飛舞起來:先做 5-30Hz 帶通濾波,濾除低頻漂移和高頻噪聲;再用 ICA 分解去除眼電偽跡 ——ICA 能把混合訊號分解成獨立成分,眼電偽跡的成分特徵明顯,首接排除即可;最後做基線校正,以休息狀態的訊號為基準,突出運動想象時的訊號變化。
程式碼一行行累積,螢幕上的腦電波形逐漸變得清晰。原本雜亂無章的曲線經過濾波後,高頻抖動徹底消失;ICA 分解後,眨眼帶來的尖銳峰值被平滑去除;基線校正後,訊號趨勢愈發明顯。陳風用 Physio 的資料做測試,當輸入 “左手運動想象” 訊號時,螢幕上 8 通道的 Mu 波(8-13Hz)功率明顯下降 —— 這正是運動想象時的典型特徵,也是他堅持要做低成本 BCI 的意義所在。
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