[發明專利]基于VR頭顯視覺誘發電位的腦機接口系統及控制方法

在審

• 申請號: 201710513904.8
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107463249A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 王浩;晉曉飛;陳媛;王文波;王策;王鵬程;江遠瀚
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔,徐曉鷺

技術領域

本發明屬于生物醫學工程與計算機交互技術領域，具體涉及一種基于VR頭顯視覺誘發電位的腦機接口系統及控制方法。

背景技術

腦機接口(Brain Computer Interface，BCI)是在人腦和計算機或其他電子設備之間建立不依賴于常規大腦信息輸出通路(外周神經和肌肉組織)的全新對外信息交流和控制技術。研究BCI系統的最初目的是為患有神經和運動系統疾病的患者提供一種與外界交流的方式，可以讓患者用自己的思維意識控制外部設備，進一步提高患者的生活品質。隨著對這種技術的研究逐步加深，腦機接口將會在神經醫學和人工智能等眾多領域發揮出更大的應用價值。

目前常用的BCI技術是基于視覺誘發電位(Visual Evoked Potential，VEP)的BCI技術，主要是指在對被試者進行一定的視覺刺激時，外周神經系統與中樞神經系統的傳遞中可以被檢測到的微弱電位變化。基于視覺誘發電位的BCI技術多使用計算機顯示器作為刺激器，在計算機顯示器上顯示刺激塊，需要采用軟件編程，根據系統時間和更新頻率，計算顯存里圖形的形狀、亮度、呈現時刻等。隨著腦機接口技術研究和應用范圍的日益拓寬，其對系統的可移動性提出了新的要求，臺式機上的腦機接口系統在很大程度上已經不能滿足日常的生活需求，因此便攜式的腦機接口系統亟待研究。

近年來，隨著虛擬現實(Virtual Reality，VR)技術的成熟，將BCI技術與VR技術相結合，構成一種基于虛擬技術的新型腦機接口(BCI-VR)系統。利用VR頭顯即虛擬現實頭戴式顯示設備產生更積極主動、更豐富多彩、更具激勵性的視覺刺激場景，可大大縮小現有BCI系統的體積，實現BCI系統的便攜，大大促進BCI系統在臨床醫學和生產、生活中的應用。

目前尚沒有基于VR頭顯視覺誘發電位的腦機接口系統及控制方法。

發明內容

針對背景技術中所涉及到的缺陷，本發明提供一種基于VR頭顯視覺誘發電位的腦機接口系統及控制方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于VR頭顯視覺誘發電位的腦機接口系統，包括視覺刺激模塊、腦電采集模塊、腦電處理模塊、信號輸出模塊；

所述視覺刺激模塊與被試者頭部相連；被試者頭部與腦電采集模塊相連；

所述腦電采集模塊與腦電處理模塊相連；

所述腦電處理模塊與信號輸出模塊相連；

所述視覺刺激模塊用于提供可以誘發事件相關電位或穩態視覺誘發電位等所有視覺誘發電位的視覺刺激；

所述腦電采集模塊用于采集視覺刺激下大腦皮層產生的誘發電位；

所述腦電處理模塊用于對采集到的腦電進行放大、濾波、降噪等處理，得到性能較好的腦電信號；

所述信號輸出模塊用于將處理過后的腦電信號通過藍牙傳輸給外界設備；

作為本發明一種基于VR頭顯視覺誘發電位的腦機接口系統的進一步優選方案，所述視覺刺激模塊采用虛擬現實頭戴式顯示設備，構造虛擬現實環境場景中的視覺刺激界面，產生具有設定規律或頻率的視覺刺激范式，用以誘發大腦皮層電位變化；

作為本發明一種基于VR頭顯視覺誘發電位的腦機接口系統的進一步優選方案，所述腦電采集模塊包含腦誘發電位檢測采集電路；腦誘發電位檢測采集電路通過體表干電極作為傳感器采集提取某一視覺刺激范式下的大腦皮層誘發電位，頭皮腦電信號的采集使用單極導聯方式；

作為本發明一種基于VR頭顯視覺誘發電位的腦機接口系統的進一步優選方案，所述腦電處理模塊包含信號放大濾波降噪電路；信號放大濾波降噪電路對腦誘發電位檢測采集電路提取到的腦電信號進行放大、濾波、降噪等處理，以得到失真率低、特征明顯的腦電信號；

作為本發明一種基于VR頭顯視覺誘發電位的腦機接口系統的進一步優選方案，所述信號輸出模塊包含藍牙傳輸電路；藍牙傳輸電路將信號放大濾波降噪電路處理完的腦電信號發送給外界設備。

一種基于VR頭顯視覺誘發電位的腦機接口系統及控制方法，包含以下步驟：

步驟1)，視覺刺激模塊產生某一刺激范式，誘發被試者頭部大腦皮層電位變化；

步驟2)，腦電采集模塊通過體表干電極采集提取該視覺刺激范式下的大腦皮層誘發電位；

步驟3)，腦電處理模塊對腦電采集模塊采集到腦誘發電位進行放大、濾波、降噪處理；

步驟4)，信號傳輸電路將腦電處理模塊處理完的腦電信號轉換成數據包，傳輸給外界設備。

本發明有益效果：