[發明專利]一種用于腦-機接口系統的腦-機互適應系統

在審

• 申請號: 201811219193.4
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109471528A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 明東;王韜;柯余峰;杜佳樂
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

1.一種用于腦-機接口系統的腦-機互適應系統，其特征在于，所述系統包括：認知狀態監測模塊、互適應調節模塊、認知狀態調控模塊、以及BCI系統調控模塊，

所述互適應調節模塊實時處理認知狀態監測模塊傳輸的用戶認知狀態，并根據用戶認知狀態對BCI系統調控模塊和認知狀態調控模塊進行實時閉環控制；

所述互適應調節模塊包括動態建模、動態參數調節、動態視聽反饋三種調節方式，所述三種調節方式共同構成了兩個閉環控制通路，包括“機”適應腦閉環調節通路與腦適應“機”閉環調節通路。

2.根據權利要求1所述的一種用于腦-機接口系統的腦-機互適應系統，其特征在于，所述認知狀態監測模塊包括：腦電采集部分、功能性近紅外采集部分、心電采集部分、以及眼動信號采集部分。

3.根據權利要求2所述的一種用于腦-機接口系統的腦-機互適應系統，其特征在于，所述動態建模具體為：

根據在線實時數據選擇訓練樣本動態構建用于分類測試樣本的分類器，以實現在認知負荷動態變化過程中構建適用于測試樣本的最優分類器。

4.根據權利要求3所述的一種用于腦-機接口系統的腦-機互適應系統，其特征在于，所述構建適用于測試樣本的最優分類器具體為：

在不同認知負荷類型和水平下訓練與測試分類器，針對特定認知負荷水平的測試集選擇不同認知負荷水平的訓練集樣本；

所述認知狀態監測模塊提取反應用戶的認知負荷狀態的特征數據，基于所述特征數據組成的特征空間，采用相似性原則選擇背景特征相似的樣本構建訓練樣本集。

5.根據權利要求1所述的一種用于腦-機接口系統的腦-機互適應系統，其特征在于，所述動態參數調節具體為：

通過BCI系統調控模塊調節BCI系統參數，使用戶在高認知負荷狀態下仍能實現BCI系統的精度；

根據認知負荷與分類正確率的關系構建先驗概率模型，并將此概率模型引入動態停止策略，實現依據實時認知負荷的動態停止，基于實時認知負荷狀態調節BCI的視覺刺激呈現時間、刺激間隔、重復次數，實現認知負荷狀態與BCI系統參數的最佳匹配，達到“機”適應腦的效果。

6.根據權利要求1所述的一種用于腦-機接口系統的腦-機互適應系統，其特征在于，所述動態視聽反饋具體為：

根據狀態檢測的結果，通過視聽反饋使用戶進行自我調節實現在高認知負荷下保證用戶對BCI刺激的認知資源投入，使用戶能根據提示來適應BCI系統，達到腦適應“機”的效果。

7.根據權利要求1所述的一種用于腦-機接口系統的腦-機互適應系統，其特征在于，所述“機”適應腦閉環調節通路具體為：

認知狀態檢測模塊實時監測BCI系統用戶的認知狀態，將用戶的認知狀態傳送至互適應調節模塊，采用動態建模和動態參數調節兩種方式，將調節參數傳送至BCI系統調控模塊；

BCI系統調控模塊將傳遞來的參數應用到BCI系統中，使BCI系統實時適應用戶狀態。

8.根據權利要求1所述的一種用于腦-機接口系統的腦-機互適應系統，其特征在于，所述腦適應“機”閉環調節通路具體為：

認知狀態檢測模塊實時監測BCI系統用戶的認知狀態，將用戶的認知狀態傳送至互適應調節模塊，采用動態視聽反饋的方式，將調節參數傳送至認知狀態調控模塊；

認知狀態調控模塊通過動態視聽反饋使用戶自我調整，對用戶前額腦區進行經顱直流電刺激，用介入法使用戶調整狀態，使用戶的認知狀態適應BCI系統。