[發明專利]一種基于腦機接口的光標控制系統及方法

有效

• 申請號: 201310111544.0
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN103150023A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 畢路拯;介科;范新安;李云
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11382
• 代理人: 苗青盛;王鳳華

1.一種基于腦機接口的光標控制系統，包括視覺誘發刺激模塊、腦電采集儀和處理器；其中，所述視覺誘發刺激模塊用于將P300誘發電位視覺刺激和SSVEP誘發電位視覺刺激以界面顯示方式提供給使用者；腦電采集儀用于實時采集使用者的腦電信號并且進行放大和模數轉換，通過數據線與處理器進行信號傳輸；處理器用于接收腦電信號并且對腦電信號進行處理，判斷使用者的控制意圖并且控制光標移動。

2.根據權利要求1所述的基于腦機接口的光標控制系統，其中，處理器包括信號處理模塊和光標控制模塊；

其中，信號處理模塊用于對實時采集到的使用者腦電信號進行有、無SSVEP誘發電位的判斷；

信號處理模塊還用于當識別結果為使用者未選擇SSVEP刺激時，判斷使用者選擇的是屏幕上部的P300刺激，還是屏幕下方的P300刺激；

其中，光標控制模塊用于根據信號處理模塊的處理結果，控制光標進行相應方向的移動。

3.根據權利要求1所述的基于腦機接口的光標控制系統，其中，P300誘發電位視覺刺激和SSVEP誘發電位視覺刺激分別包含多個目標刺激；進一步，P300誘發電位視覺刺激包括分布在刺激界面上部和下部的八個閃爍發光塊；SSVEP誘發電位視覺刺激包括左、右兩個閃爍發光塊。

4.一種基于腦機接口的光標控制方法，包括：

步驟1，將P300誘發電位視覺刺激和SSVEP誘發電位視覺刺激以界面顯示方式提供給使用者；

步驟2，實時采集使用者腦電信號并且進行放大和模數轉換；

步驟3，處理器接收使用者腦電信號，并且對腦電信號進行處理，判斷使用者的控制意圖；以及

步驟4，根據所述控制意圖，控制光標進行相應方向的移動。

5.根據權利要求4所述的基于腦機接口的光標控制方法，其中，步驟3包括：

步驟31，對實時采集到的腦電信號進行有、無SSVEP誘發電位的判斷;當確定使用者選擇左側或右側SSVEP刺激，則將判斷結果傳遞用于光標控制，該周期結束；

步驟32，當識別結果為使用者未選擇SSVEP刺激時，對采集到的原始腦電信號重新進行處理，判斷使用者選擇的是屏幕上部的P300刺激，還是屏幕下方的P300刺激。

6.根據權利要求5所述的基于腦機接口的光標控制方法，其中，步驟32中，該重新進行處理的步驟包括：

步驟321，對采集到的原始腦電信號進行疊加去噪、濾波、主成分分析；

步驟322，提取信號疊加后的時域幅值作為P300誘發電位特征，代入Fisher線性判別模型進行分類，以判斷使用者選擇的是屏幕上部的P300刺激，還是屏幕下方的P300刺激。

7.根據權利要求5所述的基于腦機接口的光標控制方法，其中，步驟31進一步包括：

步驟311，對信號進行快速傅里葉變換，得到其功率譜信息，提取12Hz、13Hz處以及24Hz處、26Hz處功率譜譜值作為SSVEP特征；

步驟312，利用支持向量機進行分類識別，通過分析腦電信號來確定使用者選擇的是左側SSVEP刺激、右側SSVEP刺激還是未選擇SSVEP刺激。

8.根據權利要求7所述的基于腦機接口的光標控制方法，其中：

步驟311中，采用Welch經典譜估計法，提取濾波后腦電信號的頻譜特征；

步驟312中，利用支持向量機技術建立三分類模型，建立模型所需的樣本分別來自使用者注視左側SSVEP刺激、右側SSVEP刺激和注視P300刺激，根據提取腦電信號的功率譜特征，代入該三分類模型，得到識別結果。

9.根據權利要求6所述的基于腦機接口的光標控制方法，其中，

步驟321進一步包括：包含P300信息的腦電信號經過疊加、濾波之后，采用主成分分析方法對樣本進行降維處理；

步驟322進一步包括：將得到的樣本代入Fisher線性判別方法建立的P300判別模型，得值最大的信號被認定為包含P300信息，判別出使用者選擇的具體的P300刺激。

10.根據權利要求4所述的基于腦機接口的光標控制方法，其中,步驟4中，任一方向的每次移動的距離都為50像素。