视觉假体中神经刺激器的处理与控制电路的研究

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人工视觉系统的最终目标是对那些由于疾病或外伤导致失明的人通过人工产生视觉感觉,能够完成一些现在通过辅助技术还有重大局限性的活动,这些活动包括读课文、识别人脸以及应对不熟悉的环境。在完整的视觉系统中,完成这些活动的能力来自大量结构复杂的并行带反馈处理信息的神经网络。当这个系统因疾病或外伤而被破坏了,最终就会导致失明,视觉系统的神经元的再生或修复能力将会恶化。视觉假体就是通过绕开受损的视觉通路的神经元,连接视觉通路中未受损的部分并人工产生感知的过程。 尽管存在方法上的差异,但所有视觉假体都有一系列相同的组成,不同之处只是其与神经系统的接口不同。这些相同的组成部分是:一个摄像机将光信号转换成电信号;一套信号处理系统将采集的图像信息按神经刺激需要的参数转换成可传输的编码信息;一套传输系统,为可植入体内的系统提供能量并传输外部采集的信号;可植入体内的神经刺激器系统,其将传入的视觉信息编码变换成电刺激信号刺激视觉神经以产生光幻视;以及电极阵列。 本文正是在有关神经刺激器的研究基础上,基于现代数字系统设计的设计方法,以Xilinx公司的Spartan-3E系列现场可编程门阵列(FPGA)开发板为硬件基础,根据神经刺激器内电极驱动电路的子板母板的设计模式,进行了对前端传入信号处理与对后端电路控制与信息传递的处理与控制电路的研究与设计。 根据视觉神经刺激参数及后端刺激电极驱动电路的要求,通过对六个主要模块的基本功能的设计实现,完成了与PC机的通信、传入信息处理以及对后端数字模拟转换器AD8600和多路SPST开关ADG714的控制,实现了对刺激器驱动电路的正确控制。
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