[發明專利]一種基于SSVEP的英文鍵盤拼寫系統及拼寫方法

在審

• 申請號: 201910961036.9
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110688013A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 張學軍;陳銘
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/023
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 彭雄

本發明公開了一種基于SSVEP的英文鍵盤拼寫系統及拼寫方法，包括用戶顯示模塊、腦電采集單元、處理模塊，通過兩次頻率選擇確定一個獨特的鍵值輸入，相較于行列式鍵盤拼寫系統，具有準確率高，只需進行二次識別的特點，從而加快了鍵盤輸入的速度，相較于行列式鍵盤拼寫系統，本方法提供了較為完善的增刪改功能，可以及時更正完善，與此同時，本系統對于后期新進字符的添加比較友善，系統靈活易于使用，學習成本低，注重體驗，克服了目前現有拼寫系統僵化單一，靈活性不高的問題。

技術領域

本發明涉及一種利用腦電信號SSVEP穩態視覺誘發電位，進行設備控制以及人機交互的新型的英文鍵盤輸入方法，屬于數字信號處理技術領域。

背景技術

腦-機接口(Brain-Computer Interface,BCI)是一種不依賴于大腦外周神經與肌肉組成的正常輸出通路的腦-機通訊系統,是一種新型的人機交互系統,它在人體與計算機之間建立連接,利用從人腦采集到的腦電信號控制計算機或者其他外部電子設備從而實現人機交互。腦-機接口系統的研究使得大腦與外界直接進行交互成為可能,在醫學、智能控制和軍事等領域都有著廣泛的潛在應用。

腦機接口技術主要包含五個步驟：信號采集；信號預處理，特征提取，模式識別與分類以及控制外部裝置。

頭皮腦電圖(EEG)最早被用于BCI的系統研究，上世紀七十年代，美國國防部ARPA機構開始重視人與計算機之間的沉浸式，緊密的交互技術的研究，到了九十年代中后期，隨著科學家對大腦功能原理的更深入了解，高性能的電子產品的飛速發展，BCI技術的研究出現了新的高潮。

奧地利Graz科技大學的BCI小組在相關研究中一直處于領先的地位：他們基于自主設計的名為Graz的BCI系統進行了計算機游戲等應用開發，還結合功能性電刺激來幫助癱瘓病人恢復手臂功能，因此該小組是BCI技術實用化的先驅。

美國的Wadworth Center在BCI研究中也一直處于領先地位，他們研究的BCI系統可以讓用戶通過對μ節律的自主控制實現鼠標的2維移動。目前，基于他們的BCI系統，高度癱瘓的病人可以自行完成拼寫、收發電子郵件、簡單語音交流等日常操作。

SSVEP(Steady-State Visual Evoked Potentials，穩態視覺誘發電位)是目前BCI系統中穩定性較高的一種，其生理基礎是人眼注視某特定頻率的周期性閃爍時，會在大腦皮層視覺區誘發一個連續的與刺激頻率相關(刺激頻率的基頻或其倍頻)的響應。利用非侵入性的電極即可在大腦枕葉區的頭皮腦電中檢測到此響應。該類型的腦機接口系統具有非侵入性、準確率高、不需訓練等優點。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于SSVEP的英文鍵盤拼寫系統及拼寫方法，采用實時腦電特征提取和模式識別方法，提高腦-機接口性能，通過離線分析頭皮上采集的腦電數據解碼人的主觀意愿，獲取大腦對外界刺激的腦電信號，轉而為外部設備的驅動信號，實現輸入字符。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于SSVEP的英文鍵盤拼寫系統，包括用戶顯示模塊、腦電采集單元、處理模塊；

所述用戶顯示模塊包括顯示界面和SSVEP誘發界面；

所述顯示界面用于顯示已經輸入的字母；

所述SSVEP誘發界面包括9個虛擬按鍵框，9個虛擬按鍵框包括1個符號按鍵框和8個字母按鍵框，將26個字母分配在這8個字母按鍵框內；9個虛擬按鍵框以互不相同的頻率進行閃爍；虛擬按鍵框中的各個字母以互不相同的頻率進行閃爍；