[發(fā)明專利]一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的字符輸入方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103995582B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏慶國;盧宗武;李茂全
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/0487
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司36115
• 代理人: 施秀瑾

1.一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的字符輸入方法，其特征是采用兩步的判決樹字符輸入規(guī)則完成字符輸入；

所述的兩步判決樹輸入規(guī)則是將可輸入的K個(gè)字符和功能命令分成K1個(gè)字符組和一個(gè)字符與功能混合組；每一個(gè)字符組包括K2個(gè)字符命令，而混合組包括K3個(gè)字符與功能命令；K1個(gè)字符組構(gòu)成一個(gè)主菜單，其中每個(gè)字符組可用一個(gè)主菜單按鍵進(jìn)行選擇；每個(gè)字符組中的K2字符構(gòu)成一個(gè)子菜單，K1個(gè)子菜單中排列順序相同的字符，可用同一個(gè)順序號按鍵進(jìn)行選擇；字符與功能混合組構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立菜單，獨(dú)立菜單中的每個(gè)字符或功能命令可用一個(gè)按鍵進(jìn)行選擇；

字符輸入的過程是：

若要輸入的字符與前一個(gè)已輸入的字符不在同一個(gè)子菜單，則用戶首先選擇該字符所在字符組的主菜單按鍵，再按照該字符所在字符組的順序選擇順序號按鍵；

若要輸入的字符與前一個(gè)已輸入的字符在同一個(gè)子菜單，則用戶無需選擇該字符所在字符組的主菜單按鍵，直接按照該字符所在字符組的順序選擇順序號按鍵；

獨(dú)立菜單中的字符和功能命令，作為快捷命令分別用一個(gè)按鍵直接輸入。

2.一種權(quán)利要求1所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的字符輸入方法所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，其特征是，包括一個(gè)LED視覺刺激器，一個(gè)腦電采集平臺，一個(gè)PC實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)和一個(gè)字符輸入接口；其中，所述的LED視覺刺激器，用于產(chǎn)生不同頻率的視覺刺激；所述的腦電采集平臺，用于實(shí)時(shí)采集EEG信號，經(jīng)過放大、濾波與模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過數(shù)據(jù)線輸入PC計(jì)算機(jī)；所述的PC實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，用于對接收的EEG信號進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，檢測SSVEP信號的頻率，識別該頻率對應(yīng)的LED，并將其代表的命令傳送到字符輸入接口；所述的字符輸入接口，用于根據(jù)命令的類型做相應(yīng)的處理，并將欲輸入的字符在計(jì)算機(jī)屏幕顯示區(qū)域顯示。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的字符輸入系統(tǒng)，其特征是所述的LED視覺刺激器包括刺激器面板與刺激器控制電路；

其中，所述的刺激器面板，用于模擬一個(gè)由N個(gè)按鍵組成的字符輸入鍵盤；

其中，所述的刺激器控制電路，用于產(chǎn)生N路不同頻率、調(diào)制深度為1/2的方波信號，控制N個(gè)LED以不同的頻率和不同的時(shí)序閃光。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的字符輸入系統(tǒng)，其特征是所述的腦電采集平臺包括電極帽和腦電放大器；

其中，所述的電極帽，用于采集頭皮腦電信號；包括由7個(gè)電極組成EEG信號記錄通道，位于大腦枕部區(qū)域；按照國際10/20系統(tǒng)放置標(biāo)準(zhǔn)，7個(gè)信號電極分別位于O1,O2,Pz,P3,P4,P7,P8，一個(gè)地電極位于Fz，一個(gè)參考電極位于左耳垂；

其中，所述的腦電放大器，用于對采集的腦電信號進(jìn)行濾波、放大與模數(shù)轉(zhuǎn)換。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的字符輸入系統(tǒng)，其特征是所述的PC實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)包括對系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和對腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；

其中，所述的對系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，用于執(zhí)行系統(tǒng)初始化、視覺刺激器啟動(dòng)、數(shù)據(jù)采集控制、數(shù)據(jù)接收與保存、以及控制命令輸出等操作；

其中，所述的對腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，用于檢測SSVEP信號的頻率，識別該頻率對應(yīng)的LED顯示器及其代表的用戶命令。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的字符輸入系統(tǒng)，其特征是所述的字符輸入接口，用于接收PC實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)發(fā)送的命令，根據(jù)命令的類型進(jìn)行相應(yīng)的處理，包括下列三種情況：

如果接收的是主菜單命令，則等待接收子菜單命令；

如果接收的是子菜單命令，則結(jié)合主菜單命令確定用戶想要輸入的字符，并將該字符在計(jì)算機(jī)屏幕顯示區(qū)顯示；

如果接收的是獨(dú)立菜單命令，則需要判斷是字符鍵還是功能鍵；若是字符鍵，則將其對應(yīng)的字符在計(jì)算機(jī)屏幕顯示區(qū)顯示；若是功能鍵，則執(zhí)行相應(yīng)的功能操作。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的字符輸入系統(tǒng)，其特征是所述的刺激器面板，由N個(gè)發(fā)白色光的LED顯示器組成，排列成N1×N2的刺激矩陣；每個(gè)LED為2cm×2cm的矩形方塊，起一個(gè)按鍵的作用；兩個(gè)相鄰LED的水平和垂直距離均為2.5cm；每個(gè)LED顯示器內(nèi)部包含6個(gè)發(fā)光二極管，組成由3個(gè)發(fā)光二極管串連的雙列結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的字符輸入系統(tǒng)，其特征是所述的刺激器控制電路，包括刺激信號產(chǎn)生電路和LED電流驅(qū)動(dòng)電路；

其中，所述的刺激信號產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生N路不同頻率的方波信號；該電路由CPLD芯片及其外圍電路構(gòu)成，N路方波信號由CPLD芯片I/O端口輸出；它們的工作模式由CPLD外圍的4個(gè)撥碼開關(guān)來設(shè)定；每個(gè)LED的閃光頻率可以通過程序設(shè)定和改變，頻率范圍為6Hz～20Hz，頻率之間的最小間隔為0.2Hz；

其中，所述的LED電流驅(qū)動(dòng)電路，用于給每個(gè)LED顯示器施加足夠的驅(qū)動(dòng)電流，以保證LED具有足夠的發(fā)光強(qiáng)度；由CPLD芯片I/O端口輸出的N路方波信號，輸送至N路LED電流驅(qū)動(dòng)電路，施加電流驅(qū)動(dòng)后的方波信號用于控制LED顯示器發(fā)光；N路方波信號以及電流驅(qū)動(dòng)電路相互獨(dú)立、互不干擾。