[發明專利]基于穩態視覺誘發電位和運動想象的腦控輸入法

在審

• 申請號: 201811226347.2
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109471530A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 陳萬忠;王曉旭;李明陽;李昕迪;馬春暉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 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任公司 22201
• 代理人: 齊安全;胡景陽

本發明公開了一種基于穩態視覺誘發電位和運動想象的腦控輸入法，為克服現有控制方法的功能實現具有單一性及局限性的問題，步驟為：1)采集腦電信號：(1)腦電信號的產生；(2)腦電信號的采集；2)在線腦電信號處理；3)控制虛擬鍵盤實現智能打字功能：虛擬鍵盤界面分為：(1)顯示界面：a.字符顯示區，其中，字符顯示區用來顯示已輸入的字符；b.詞匯聯想區：詞匯聯想區可供使用者快速選擇字符相關詞匯，可選擇是否開啟；(2)視覺誘發輸入界面：視覺誘發輸入界面中的13個閃爍鍵均能刺激人腦產生SSVEP電位，通過左右手運動想象來控制虛擬鍵的左右移動，同時通過注視虛擬鍵刺激大腦皮層產生SSVEP信號來控制虛擬鍵的選擇。

技術領域

本發明涉及腦-機接口領域的一種輸入方法，更確切地說，本發明涉及一種基于穩態視覺誘發電位和運動想象的腦控輸入法。

背景技術

腦-機接口(Brain-computer Interface，以下簡稱BCI)是近年來發展起來的一種人-機接口，它是不依賴于大腦的正常輸出通路，就可以實現人腦與外界直接通信的系統。不同的腦電信號，經過有效的信號處理與模式識別后，計算機就能識別出使用者的思維狀態，并完成所希望的控制行為。目前，BCI技術已經應用于醫學康復工程及機器人輔助控制等領域，正受到全世界范圍的廣泛關注，具備很高的社會價值及研究潛力。

在BCI領域，常用的控制模式可分為刺激電位和任務想象兩類。刺激電位如P300誘發電位、穩態視覺誘發電位(Steady-State Visual Evoked Potentials,以下簡稱SSVEP)等；任務想象如運動想象、意識任務等。SSVEP是指當受到一個固定頻率的視覺刺激的時候，人的大腦視覺皮層會產生一個連續的與刺激頻率有關的響應。具體表現為：當受試者注視不同閃爍頻率的刺激時，會在對應頻率處出現SSVEP頻幅增量，通過快速傅里葉變換等方法可以分析受試者產生的腦電信號的頻譜特性，根據頻率特性的不同對信號分類，可將其轉換為相應的控制命令；運動想象是能夠人為控制的意念活動，當人進行運動想象時，事件相關去同步(Event-related desynchronizat ion，以下簡稱ERD)和事件相關同步(Event-related synchronization，ERS)現象將激發大腦皮層電位變化，當想象左手或者右手運動時，8-13Hz的Mu節律和13-30Hz的Bate節律的ERD現象表現顯著，并出現在人類大腦皮層的對側感覺運動區，可根據此種重要特征對信號進行分類，將其轉換為相應的控制命令。

目前現有技術僅采用刺激電位或任務想象其中一種控制方法，通過腦控實現人機交互行為，如清華大學的“動態窗穩態視覺誘發電位腦機接口系統”就是采用刺激電位SSVEPS構建的。此類控制方法的功能實現具有單一性及局限性，本發明進一步將SSVEP和運動想象相結合，對混合模態腦電信息進行研究，提高了系統的普適性，能夠實現多種任務功能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服了現有控制方法的功能實現具有單一性及局限性的問題，提供了一種基于穩態視覺誘發電位和運動想象的腦控輸入法。

為解決上述技術問題，本發明是采用如下技術方案實現的：

所述的基于穩態視覺誘發電位和運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)控制虛擬鍵盤實現智能打字功能：

虛擬鍵盤界面分為：

(1)顯示界面

a.字符顯示區；

其中，字符顯示區用來顯示已輸入的字符，

b.詞匯聯想區