一种应用于视皮质假体图像压缩及编码系统的设计

背景:目前,视皮质假体已成为视觉修复实现的主要方法之一,图像压缩在视皮质假体的前期图像处理过程中占有重要地位。目的:探讨从空域及亮度信息两个方面分别对图像信息进行压缩的方法。方法:选取哈尔小波基对原始图像进行空间分辨率的压缩,并采用多尺度小波变换的方法对空间频率信号进行合理选取,实现信息的进一步压缩。同时,结合视觉皮质放大的特性,通过模拟视网膜对图像的前期处理,建立了非均匀压缩模型,使得图像压缩过程更接近视觉处理过程。还对亮度信息进行压缩及编码,实现了图像信息最终的压缩编码。结果与结论:构建了基于数字信号处理器的前期图像压缩及编码系统,最终实现了在10*10的点阵图阵列中进行图像信息的表达。

基于稀疏性与同步性的视皮质假体图像处理策略

背景:视觉系统是人类获知外部世界的重要感觉系统,因各种疾病或其他损伤导致视觉丧失的盲人数量与日俱增,视皮质假体的研究有望为盲人提供一条复明的途径。视皮质假体虽然经过多年的研究,在某些方面取得了一定的进展和成果,但仍存在很多问题和挑战。目的:针对置入视皮质的刺激电极数量有限这一问题,提出一种基于稀疏性和同步性的视皮质假体图像处理策略。方法:该策略借鉴视觉皮质的生理特性,首先采用基于稀疏性的拓扑独立成分分析方法提取自然图像的基函数及神经元的响应,然后采用基于同步性的脉冲耦合神经网络方法对响应系数进行筛选,获取最佳神经元响应,最后利用最佳神经元响应刺激相应的神经元达到恢复自然图像的目的。结果与结论:实验结果表明,该策略理论上可以利用较少的神经元表征自然图像中的重要信息,应用于视皮质假体可有效减少置入刺激电极的数量,达到更好的信息传递效果。

视皮质假体中多路信号的无线传输

背景:信号无线传输系统担任着视皮质假体体内外信息交互的任务,为了使假体能够对刺激区域进行多靶位的有效刺激,需要从体外传输进来多个不同的刺激信号。目的:提出一种多路信号无线传输系统的设计方案。方法:利用频分复用技术,能够在单一通道上完成多路信号的传输,整个系统设计分体外发射电路和体内接收电路两部分,且接收电路采用无源设计,减少了供能给植入体带来的危害。在给出具体设计电路的同时,对影响系统传输效率的因素做了进一步分析,通过Multisim仿真实验验证其可行性。结果与结论:该多路信号无线传输系统可以扩展应用到各类植入式假体的信号传输部分,并且采用体内无源设计,避免了为电路供能给人体带来的伤害,通过初步的仿真实验证明该系统具有可行性,具有广泛的应用前景。

视觉假体及神经微电极的研究进展

借助视觉假体有望使某些难治的视网膜病变,如年龄相关性黄斑变性(AMD)和原发性视网膜色素变性(RP)患者恢复部分视力。神经微电极是视觉假体系统中的重要部件,具有对神经进行电刺激并记录神经信号的重要作用。随着微电子技术、医疗技术、生物技术及材料加工技术的不断发展,许多新型材料和微加工工艺被逐渐应用于神经微电极的研制,从而为视觉假体提供更好的脑-机接口组件。对近年来视觉假体和神经微电极的研究现状和发展趋势进行综述,以更好地理解视觉恢复的机制,不断优化视觉假体系统的功能。

人工视觉辅助系统:现状与展望

通过视觉获取图像信息是人类学习和生活的重要功能,失明则会显著降低其生活质量.因视网膜色素变性、青光眼和黄斑变性等疾病而造成后天失明者,以及由意外事故、战争等造成眼部创伤者,有可能通过人工视觉辅助系统的帮助恢复部分视觉,或者完成复杂的生活任务.一些盲症患者视觉通路的神经传导剩余部分依然有功能,因此可以借助电极阵列刺激视神经向大脑传递视觉信息,也可在大脑视觉皮层贴敷电极阵列的方法输入视觉信息.此外,还能借助体外装置,如通过人工智能将视觉转换成语音指令、触觉阵列编码等,帮助盲症患者获得环境信息.本文综述各类人工视觉辅助系统的现状,展望其发展趋势,并提出了新的植入器件与随身体外装置的新设想.