[發明專利]一種基于圖標腦電控制的數字界面交互方法

有效

• 申請號: 201410016943.3
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103699230A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 薛澄岐;牛亞峰;王海燕;李晶;陳默
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/0481;A61B5/0484
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

1.一種基于圖標腦電控制的數字界面交互方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1圖標搜集與處理：從多款數字界面中搜集i個功能圖標圖片，i=1、2、……、10，運用Photoshop，Illustrator或Coreldraw圖形圖像處理軟件對圖標圖片處理，得到面積和像素均為48px*48px的png格式的圖標圖片，將png格式的圖標圖片放入面積為1024px*768px的白色背景圖片中央，生成文件格式為bmp的圖標圖片，

步驟2獲取圖標圖片的用戶計算機功能控制命令：

步驟2.1將事件相關電位ERP腦電設備與裝載E-prime軟件的測試用計算機連接，以實現事件相關電位ERP腦電設備與裝載E-prime軟件的測試用計算機的通信，

步驟2.2選取20名被試者，每名被試者對張圖標圖片均進行10次重復測試，每張圖標圖片獲得200個測試樣本并將200個測試樣本組成一個群組，所述測試的過程為：將一張測試圖像呈現在被試者的面前并對被試者的視覺形成刺激，使用佩戴在被試者頭上的由事件相關電位ERP腦電設備中配置的電極帽以及Scan軟件采集被試者對所述一張測試圖像的刺激時段的原始腦電信號且采樣率為500赫茲，遍歷所有單張測試圖像，得到被試者對所有測試圖像的刺激時段的原始腦電信號，所述一張測試圖像的呈現包括提示階段、圖標圖片視覺刺激呈現階段及空屏階段，在提示階段，屏幕中央將呈現面積為32px*32px黑色十字叉，呈現1000ms后消失，該階段被試者需集中注意力；在圖標圖片視覺刺激呈現階段，屏幕中央將呈現面積為48px*48px的任一單張圖標圖片，被試者仔細觀察任一單張圖標圖片，呈現1000ms后消失；在空屏階段，屏幕呈現白色空屏，呈現時間1000ms，以消除被試者的視覺殘留，

步驟2.3用Scan軟件對原始腦電信號離線分析，所述離線分析包括對各原始腦電信號進行預處理和各群組疊加平均，獲取各圖標圖片的群組平均腦電信號為圖標圖片的群組平均腦電信號的表達通式，表示第i個圖標圖片的群組平均腦電信號，

所述預處理是分別對各個原始腦電信號進行預覽和去除眼電偽跡，再對原始腦電信號進行分段提取，得到第i圖標圖片視覺刺激原始腦電信號y_i(t)，t為采樣時間點且t＝1000+2m，m為圖標圖片視覺刺激原始腦電信號的采樣個數且m為[1，500]區間上的整數，最后對圖標圖片視覺刺激原始腦電信號y_i(t)進行基線矯正及去除偽跡，所述群組疊加平均是分別對20名被試者的10次測試所得的去除偽跡后的圖標圖片視覺刺激原始腦電信號y_i(t)進行疊加平均得到

步驟2.4分別對各圖標圖片的群組平均腦電信號進行時域和頻域特征的提取，所述的時域特征包括均值絕對平均幅值方差均方根值峰峰值波形因子峭度因子和偏斜度因子所述的頻域特征包括頻譜平均振幅頻譜方差第一頻譜特征頻率和第二頻譜特征頻率

步驟2.5分別將已提取的各圖標圖片的群組平均腦電信號的時域特征值和頻域特征值，送入微處理器處理，轉換為用戶計算機可識別的數字信號，并通過USB或其它通用輸入端口送入用戶計算機的控制信號輸入端，作為相應圖標圖片的用戶計算機的功能控制命令，存儲于用戶計算機的圖標激發命令模塊，

步驟3目標圖標圖片的腦電信號的時域和頻域特征提取：

將事件相關電位ERP腦電設備與用戶計算機連接，用戶佩戴由事件相關電位ERP腦電設備中配置的電極帽，觀察既定的目標圖標圖片，使既定的目標圖標圖片對用戶產生1000ms的刺激，使用事件相關電位ERP腦電設備中配置的Scan軟件采集受刺激時的用戶的原始腦電信號且采樣率為500赫茲，對所采集到的受刺激時的用戶的原始腦電信號進行預覽、去除眼電偽跡、基線矯正及去除偽跡，再對去除偽跡后的腦電信號y_i'(t')進行時域特征Y_i和頻域特征S_i的提取，

所述y_i'(t')為去除偽跡后的受既定的目標圖標圖片刺激時的腦電信號的表達通式，表示第i個圖標圖片所對應的既定的目標圖標圖片的腦電信號，t'為觀察既定的目標圖標圖片時腦電采樣時間點，既定的目標圖標圖片刺激開始為計時零點，且t'＝2n其中n為既定的目標圖標圖片刺激原始腦電信號的采樣個數且n為[1，500]區間上的整數，

所述的時域特征Y_i包括均值Y_i1、絕對平均幅值Y_i2、方差Y_i3、均方根值Y_i4、峰峰值Y_i5、波形因子Y_i6、峭度因子Y_i7和偏斜度因子Y_i8，所述的頻域特征S_i包括頻譜平均振幅S_i1、頻譜方差S_i2、第一頻譜特征頻率S_i3和第二頻譜特征頻率S_i4，

步驟4相似度計算和激發目標圖標圖片的控制指令：

計算去除偽跡后的受既定的目標圖標圖片刺激時的腦電信號的時域特征Y_i與相對應的圖標圖片的群組平均腦電信號的時域特征的時域相似度A，再計算去除偽跡后的受既定的目標圖標圖片刺激時的腦電信號的頻域特征S_i與相對應的圖標圖片的群組平均腦電信號的頻域特征的頻域相似度B，若時域相似度A及頻域相似度B都大于90%，則激發既定目標圖標圖片的控制指令，實現圖標誘發腦電信號對界面的控制，所述的i指第i個圖標圖片。