[發明專利]基于邏輯思維和形象思維的腦機接口方法

有效

• 申請號: 201510091464.2
• 申請日: 2015-02-28
• 公開（公告）號: CN104635934B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 孫瀚;張雄;王保平;仲雪飛;樊兆雯;張玉;王力
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

1.基于邏輯思維和形象思維的腦機接口方法，其特征在于：包括順序執行的以下步驟：

步驟一、在被試者頭部設置腦電信號采集模塊，通過邏輯思維任務與形象思維任務的范式，利用單導聯腦電采集方法采集得到被試者在不同刺激狀態下的原始腦電信號；

單次實驗的范式設計如下：首先被試者保持至少2秒鐘的平靜狀態，采集該平靜狀態下對應的腦電信號作為參考；然后進行邏輯思維任務或形象思維任務，其中邏輯思維任務為在屏幕中出現算式、被試者根據算式進行心算，形象思維任務為在屏幕中出現一形狀、被試者想象該形狀在三維空間旋轉；

步驟二、對原始腦電信號進行預處理，然后進行空間、時間以及頻率的三維空間的處理；具體為，對于單次實驗，將預處理完成后的腦電信號進行拉普拉斯空間濾波，獲得消除空間上對腦電信號的干擾之后的腦電信號；接著一方面將經過拉普拉斯空間濾波后的腦電信號平均分為4段，構成時域腦電信號；同時還將經過拉普拉斯空間濾波后的腦電信號進行短時傅里葉變換至頻域空間，提取思維活動最活躍的5個頻率段，構成頻域腦電信號；

步驟三、利用單電極共空間模式算法對經步驟二處理后的腦電信號提取特征向量；

步驟四、通過支持向量機對步驟三中提取得到的特征向量交叉驗證分類，獲得腦電信號分類結果輸出。

2.根據權利要求1所述的基于邏輯思維和形象思維的腦機接口方法，其特征在于：采集原始腦電信號時，在腦電信號采集模塊中設置包括如下位置的導聯電極：在前額葉、頂葉和顳葉上均設置一對導聯電極，且成對的兩個導聯電極位置對稱設置，具體包括分別位于前額葉兩側的F3和F4，分別位于頂葉兩側的C3和C4以及分別位于顳葉兩側的P3和P4。

3.根據權利要求2所述的基于邏輯思維和形象思維的腦機接口方法，其特征在于：步驟一中，采用單導聯腦電采集方法采集F3、F4、C3、C4、P3、P4這6個導聯電極的原始腦電信號，參考電極設置在左邊乳突位置，導聯地信號設置在前額處。

4.根據權利要求2所述的基于邏輯思維和形象思維的腦機接口方法，其特征在于：將步驟一中獲得的原始腦電信號按照如下方式進行預處理：由成對的兩個導聯電極采集眼電信號，對原始腦電信號經過去除上述眼電信號、肌電偽跡、去除基線漂移、數據分段處理，進而得到預處理后的腦電信號。

5.根據權利要求1所述的基于邏輯思維和形象思維的腦機接口方法，其特征在于：步驟三中，運用單電極共空間模式算法對步驟二中得出的單個電極的頻域腦電信號以及時域腦電信號所構成20維的特征向量進行提取。

6.根據權利要求5所述的基于邏輯思維和形象思維的腦機接口方法，其特征在于：步驟四中，將特征向量輸入進訓練好的支持向量機中，分類并交叉驗證得到每個電極所采集到的腦電信號的分類結果。