[發明專利]視覺刺激系統、視覺刺激產生方法及BCI系統

有效

• 申請號: 201710516390.1
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107291239B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 高小榕;秦嘉策;李想;林科
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/0488;G06F3/14
• 代理公司: 北京睿邦知識產權代理事務所(普通合伙) 11481
• 代理人: 徐丁峰

本發明公開了一種視覺刺激系統、視覺刺激產生方法及BCI系統。視覺刺激系統包括第一顯示屏系統和第二顯示屏系統。第一顯示屏系統包括第一顯示屏和與其連接的第一控制主機，第一顯示屏為以LCD為基礎的透明顯示器。第二顯示屏系統包括第二顯示屏和與其連接的第二控制主機。第二顯示屏設置在第一顯示屏的正后方與第一顯示屏具有間距，第二顯示屏于第一顯示屏上的正投影完全落入第一顯示屏內，第二顯示屏射出的光的偏振角度與第一顯示屏面對第二顯示屏的一側的光偏振角度一致。本發明通過采用可透視的透明顯示器，將前后兩個視覺刺激疊加在一起對受試者進行刺激，不僅拓展了視覺刺激的多樣性，且不同的視覺刺激組合在一起還可以產生新的刺激種類。

技術領域

本發明涉及人機交互技術領域，具體涉及一種視覺刺激系統、視覺刺激產生方法及BCI系統。

背景技術

手機和電腦正在逐漸改變人們的生活習慣，對這兩者的時間投入開始超過了傳統的電視和書本。而且隨著科技的發展，越來越多的衍生品例如ipad，kindle等不斷涌現。在圍繞手機和電腦發展的諸多技術中，操作類型或操作方式是最引人注目的一環。對于手機，從開始的按鍵控制過渡到筆觸控制，最后進入了手指觸控的時代。對于電腦，鍵盤和鼠標的組合一直為使用者提供方便的操作體驗，后期出現的無線鼠標，紅外控制技術也讓電腦操作變得更加方便靈活。然而，傳統的操作控制，無論是基于鍵盤或鼠標，還是基于手寫或手勢，都需要健全的手指才能實現，對于那些遭受運動功能障礙以至于雙上肢殘疾的患者，這些方法都無能為力。

為了實現不依賴于人手操作控制，人們發明了適合雙上肢殘疾的患者使用的設備，如，腦機接口(brain-computer interface，BCI)系統。

在過去的十幾年中，腦機接口(BCI)的研究群體迅速壯大。第一次和第二次腦機接口國際研討會分別于1999和2002召開。第一次會議有來自六個國家的22個研究組參加，第二次會議有來自北美、歐洲和中國的38個研究組參加。目前，世界上已經有很多家實驗室實現了真正意義上的腦機接口。

在我國，清華大學程明、高上凱教授帶領的團隊設計了基于SSVEP(穩態視覺誘發電位，英文全稱steady-status visual evoked potential，指當人受到某一特定頻率視覺刺激時，大腦會反饋出與刺激頻率相關的腦電信號)的環境控制系統，測試結果顯示該系統能區分至少48個目標，并且已成功實現了對周圍電子設備的控制。此外，他們還設計了基于SSVEP的電話撥號實驗系統，解讀用戶的意圖，并將用戶的意圖轉換為外部命令。

作為一種新的、非肌肉的通信通道，BCI能夠使人直接通過大腦來表達思想或操縱設備，而不需要借助語言或肢體動作。對于嚴重的運動殘疾患者，BCI能夠將他們的意圖傳送到外部裝置，比如計算機、家用電器、護理設備以及神經假體等，從而改進他們的生活質量。但是，用于BCI的腦電信號離不開視覺刺激，目前的視覺刺激大多由單一的視覺刺激屏提供，視覺刺激種類少，且容易產生錯誤的指令。

因此，如何提供復合視覺刺激并檢測生理信號反應，以擴大視覺刺激種類的范圍就成了亟待解決的技術問題。

發明內容

為了至少部分地解決上述技術問題，本發明提供一種視覺刺激系統，包括第一顯示屏系統以及第二顯示屏系統。所述第一顯示屏系統包括第一顯示屏和與所述第一顯示屏連接的第一控制主機，所述第一顯示屏為以LCD為基礎的透明顯示器。所述第二顯示屏系統包括第二顯示屏和與所述第二顯示屏連接的第二控制主機。其中，所述第二顯示屏設置在所述第一顯示屏的正后方與所述第一顯示屏具有間距，所述第二顯示屏于所述第一顯示屏上的正投影完全落入所述第一顯示屏內，所述第二顯示屏射出的光的偏振角度與所述第一顯示屏面對第二顯示屏的一側的光偏振角度一致。

優選地，所述第一顯示屏具有顯示區域和邊框區域，所述第一顯示屏系統還包括背光源，所述背光源設置在所述邊框區域內，所述第二顯示屏于所述第一顯示屏上的正投影完全落入所述顯示區域內。