[發(fā)明專利]基于腦電波分析的便攜式意念撥號系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108415569B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 高忠科;杜秀蘭;蔡清;黨偉東
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;H04M1/725
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種基于腦電波分析的便攜式意念撥號系統(tǒng)，包括頭帶電極帽的被試者，還設置有用于激勵被試者的視覺激勵界面，通過Wifi與所述電極帽通信用于采集被試者腦電信號的腦電信號采集模塊，與所述腦電信號采集模塊的輸出端相連用于對所述腦電信號進行處理的數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端通過UART通信協(xié)議無線連接用于向外部發(fā)送信息的手機通信模塊，所述手機通信模塊的輸出端無線連接用于接收手機通信模塊所發(fā)送的信息的手機。本發(fā)明便于攜帶和使用，實現(xiàn)了結合復雜網(wǎng)絡的方法通過意念幫助殘疾人實現(xiàn)手機撥號的功能。

技術領域

本發(fā)明涉及一種意念撥號系統(tǒng)。特別是涉及一種用于腦-機接口和手機通信的基于腦電波分析的便攜式意念撥號系統(tǒng)。

背景技術

腦-機接口(brain-computer interface,BCI)技術是一種不依賴于外周神經(jīng)通路和肌肉組織而通過解析腦電信號在大腦與外界設備之間構造直接信息傳輸通路的新型人機交互技術。該技術有望為患有嚴重神經(jīng)肌肉疾病的運動障礙病人提供一種新的康復手段，使他們可以通過意念控制輪椅或者機器人進行康復訓練。也可以通過用戶的意圖來控制外部設備，提高運動障礙病人的生活自理能力和改善他們的生活質量。

穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(Steady-state Visual Evoked Potentials，SSVEP)、事件相關電位(event-related potential,ERP)、慢皮層電位(slow cortical potential,SCP)等都可以作為腦-機接口的腦電信號。其中基于SSVEP的BCI具有信息傳輸速率相對較高、系統(tǒng)配置簡單和訓練需求低等顯著優(yōu)勢，因而在BCI相關研究中受到了廣泛的關注。穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位是指當人眼受到固定頻率的視覺刺激時，在大腦的視覺皮層形成的與刺激頻率有關(刺激頻率的基頻或倍頻處)的響應，是大腦視覺皮層對處于視覺中心的閃爍刺激的一種物理反饋。

在如今人們的生活中，手機扮演著不可或缺的重要角色。人們可以通過手機與家人、朋友聯(lián)系，也可以通過手機了解外面的世界。然而對于患有嚴重神經(jīng)肌肉疾病的人來說，使用手機十分困難。他們無法通過撥打電話與家人聯(lián)系，當發(fā)生緊急情況時也無法及時撥打120進行急救。所以使用腦-機接口技術幫助運動障礙的病人使用手機刻不容緩。

復雜網(wǎng)絡理論將大多數(shù)的復雜系統(tǒng)抽象為網(wǎng)絡，從復雜系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構的角度運用圖論，信息學，統(tǒng)計物理學等方法對復雜系統(tǒng)進行研究。復雜網(wǎng)絡已經(jīng)被廣泛的應用與時間序列分析，大數(shù)據(jù)分析等領域。近年來，基于圖論的復雜網(wǎng)絡分析方法得到了迅速發(fā)展并引入到腦電信號的分析之中。可視圖理論從其被創(chuàng)立之初至今已在多領域得到廣泛應用，與之相比有限穿越可視圖具有更好的抗噪能力，已被廣泛應用于實測信號的分析之中。

目前，已有相關的技術實現(xiàn)意念控制撥打號碼，利用LED或LCD進行視覺刺激，誘發(fā)大腦產(chǎn)生SSVEP信號實現(xiàn)電話的撥打與接聽。但現(xiàn)有技術仍存在以下缺點：1)腦電信號采集模塊與通信模塊分離不便于攜帶；2)撥號方式均為11位數(shù)字號碼撥號，即通過注視0-9十個撥號鍵和一個確定鍵來實現(xiàn)電話的撥通，存在的問題為：現(xiàn)有手機號碼為11位，則用戶必須注視11次圖片方可將號碼全部輸入，若一張圖片需要4s則用戶撥打電話所需時間為44s，耗時過長，且現(xiàn)有技術不能保證用戶每次的觸發(fā)都是100％的正確率，若每張圖片的觸發(fā)正確率是95％，則用戶將11位號碼全部觸發(fā)正確的成功率為56.88％，正確率大大降低。當用戶處于緊急情況時，此系統(tǒng)無法滿足要求；3)所需激勵頻率多，不易實現(xiàn)，且激勵圖片為白底+數(shù)字形式，圖片內容單調，從認知學角度出發(fā)，不同的圖片內容對于視覺刺激的效果也有所不同，對于用戶的舒適程度也有影響。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種基于SSVEP的腦電信號結合復雜網(wǎng)絡和通道優(yōu)化算法便攜式助殘撥號的基于腦電波分析的便攜式意念撥號系統(tǒng)。