[發(fā)明專利]基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位和運(yùn)動想象的腦控輸入法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811226347.2
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109471530A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳萬忠;王曉旭;李明陽;李昕迪;馬春暉
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06K9/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 齊安全;胡景陽

1.一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位和運(yùn)動想象的腦控輸入法，其特征在于，所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位和運(yùn)動想象的腦控輸入法包括步驟如下：

1)采集腦電信號：

(1)腦電信號的產(chǎn)生；

(2)腦電信號的采集；

2)在線腦電信號處理；

3)控制虛擬鍵盤實(shí)現(xiàn)智能打字功能：

虛擬鍵盤界面分為：

(1)顯示界面

a.字符顯示區(qū)；

其中，字符顯示區(qū)用來顯示已輸入的字符，

b.詞匯聯(lián)想?yún)^(qū)

詞匯聯(lián)想?yún)^(qū)可供使用者快速選擇字符相關(guān)詞匯，該功能可根據(jù)實(shí)際需要選擇是否開啟；

(2)視覺誘發(fā)輸入界面

視覺誘發(fā)輸入界面中的13個虛擬鍵均能刺激人腦產(chǎn)生SSVEP電位。

2.按照權(quán)利要求1所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位和運(yùn)動想象的腦控輸入法，其特征在于，所述的腦電信號的產(chǎn)生是指：

使用者正對視覺誘發(fā)輸入界面，佩戴腦電電極帽，13個虛擬鍵以不同頻率閃爍，刺激人腦產(chǎn)生SSVEP電位，使用者同時進(jìn)行左右手運(yùn)動想象，采集任務(wù)開始；

所述的視覺誘發(fā)輸入界面，是在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下基于Microsoft VisualStudio 2010平臺開發(fā)的，采用定時器來實(shí)現(xiàn)閃爍刺激，賦予13個鍵4～30Hz不同的閃爍頻率。

3.按照權(quán)利要求1所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位和運(yùn)動想象的腦控輸入法，其特征在于，所述的腦電信號的采集的步驟如下：

(1)從人腦頭皮腦電極處采集SSVEP信號和運(yùn)動想象腦電信號；

(2)將信號經(jīng)由前置放大器進(jìn)行放大；

(3)采用50Hz陷波器消除工頻干擾；

(4)采用4-30Hz帶通濾波器得到具有兩類腦電信息的信號；

(5)對信號進(jìn)行二級放大；

(6)將信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；

(7)將已獲取數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙傳至在線信號處理器。

4.按照權(quán)利要求1所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位和運(yùn)動想象的腦控輸入法，其特征在于，所述的在線腦電信號處理是指：

1)通過串口接收由藍(lán)牙所發(fā)送的兩類腦電信號；

2)通過兩個數(shù)字信號處理器內(nèi)嵌的快速傅里葉變換算法將兩類腦電信號由時頻的離散信號轉(zhuǎn)化為頻域的連續(xù)信號，根據(jù)帕斯瓦爾定理計(jì)算信號的功率譜密度作為特征；

其中帕斯瓦爾定理的計(jì)算公式如下：

式中：P(k)代表信號的功率譜密度，信號長度為N,|X(k)|²為信號k個采樣點(diǎn)的頻譜能量；

3)將兩類特征結(jié)果組成特征向量，使用數(shù)字信號處理器內(nèi)嵌的典型相關(guān)分析方法對腦電特征進(jìn)行模式識別；

4)通過單片機(jī)編程，將模式識別結(jié)果與各個鍵值進(jìn)行匹配，通過藍(lán)牙串口通信將控制指令輸出至PC端虛擬串口，實(shí)現(xiàn)人-機(jī)交互界面的字符顯示等功能，完成人-機(jī)交互閉環(huán)控制。

5.按照權(quán)利要求1所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位和運(yùn)動想象的腦控輸入法，其特征在于，所述的視覺誘發(fā)輸入界面中的13個虛擬鍵功能及對應(yīng)鍵值映射如下：

(1)關(guān)閉詞匯聯(lián)想?yún)^(qū)功能對應(yīng)鍵值1；

(2)字符ABC/DEF/GHI/JKL/MNO/PQRS/TUV/WXYZ分別對應(yīng)鍵值2/3/4/5/6/7/8/9；

(3)左移鍵對應(yīng)鍵值10；

(4)刪除字符鍵對應(yīng)鍵值11；

(5)右移鍵對應(yīng)鍵值12；

(6)確認(rèn)選擇鍵對應(yīng)鍵值13。