[發明專利]基于SSVEP和P300聯合腦機接口方法及裝置

有效

• 申請號: 201310354799.X
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103399639A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 匡光濤;王索剛;鄭旭媛;張娟;丁佳
• 申請（專利權）人: 天津醫科大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;A61B5/0484
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種基于SSVEP和P300聯合腦機接口方法，其特征是，包括如下步驟：

通過列固定頻率閃爍誘發SSVEP，通過行顏色框架增強誘發P300；

對采集的腦電信號SSVEP、P300進行一定的預處理；

通過對采集得到的SSVEP腦電信號頻率特征分析識別目標字符所在列；通過對腦電信號中P300特征分析，識別目標字符所在行，采用行-列交叉思想，確認目標字符位置，識別人眼注視的目標字符，以達到通過人腦跟外界交流的目的。

2.如權利要求1所述的基于SSVEP和P300聯合腦機接口方法，其特征是，SSVEP刺激頻率選擇15-20Hz。

3.如權利要求1所述的基于SSVEP和P300聯合腦機接口方法，其特征是，采集腦電信號是來自導聯C3,Cz,C4,P3,Pz,P4；進行一定的預處理具體是，手動去除包括眨眼、眼動的偽跡，平滑去除基線漂移；然后對實驗數據進行分段，以每行顏色框架增強起始時刻作為零起點，數據長度為800ms作為一個P300數據段，P300數據又以是否為受試者注視字符分為靶刺激和非靶刺激；對來自枕區導聯腦電信號進行分段，一個SSVEP數據段時長為5秒。

4.如權利要求1所述的基于SSVEP和P300聯合腦機接口方法，其特征是，對SSVEP和P300進行分析，方法如下：（1）人眼注視把目標字符時，由于字符一直處于閃爍狀態，在視覺皮層會檢測出SSVEP的存在，通過對枕區導聯處采集的腦電信號進行頻域特征分析，識別目標字符閃爍頻率，確定目標字符所在列，具體如下：對采集到的腦電信號采用Butterworth濾波器做帶通為5-45Hz的帶通濾波，對濾波后數據采用周期圖法(periodogram)進行功率譜分析，對目標頻率功率譜特征進行分析，識別目標所在列；（2）對頂-中心區導聯處采集的腦電信號進行時域特征分析，對P300信號是否被誘發進行分析，對P300數據采用Butterworth濾波器做低通為10Hz的低通濾波，然后采用相干疊加平均提取P300特征：對P300數據按靶刺激和非靶刺激分別相干疊加平均，疊加方法如下：

EEG[i]=1/nΣk=1nEEG[i,k]]]>

其中，i=0或1，1代表靶目標，0代表非靶目標；n代表疊加的數據段個數，即疊加次數。

視覺刺激范式即列固定頻率閃爍、行顏色框架增強具體為，采用6×6字符矩陣，字符由字母A-Z和數字0-9組成，字符矩陣位于顯示器正中，字符大小為120×120px²像素，矩陣字符列距為80px，行距為20px，字符藍色增強框架寬度為10px；矩陣中處于同列的6個字符按同一頻率調制閃爍即字符-白背景閃爍，處于同行的6個字符隨機顏色框架增強（highlighted?by?blue-frame,HBF），列閃爍頻率依次為19Hz，17Hz，15Hz，16Hz，18Hz，20Hz；同一行字符隨機顏色框架增強，行隨機框架增強采用不同顏色框架，顏色設置為紅色，黃色，藍色，綠色，紫色和白色，行框架增強時，每行增強框架顏色隨機并且在每行框架增強閃爍一次之前，顏色不重復出現；每行顏色框架增強時間次序隨機，行框架增強持續時間為100ms，兩行框架增強間隔時間為150ms。

5.一種基于SSVEP和P300聯合腦機接口裝置，其特征是，包括顯示器、導聯C3,Cz,C4,P3,Pz,P4,O1,Oz，O2、放大電路、濾波電路、AD轉換電路、腦電記錄設備、計算機；前額鼻根處為導聯地，參考電極位于右乳突位置，腦電記錄設備采樣頻率為1000Hz；導聯采集到的信號依次經放大電路、濾波電路、AD轉換電路輸出到腦電記錄設備。