[發(fā)明專利]一種基于腦電的多階段漸進式目標識別訓練系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111914711A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊幫華;周雨松;高守瑋;夏新星;汪小帆
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種基于腦電的多階段漸進式目標識別訓練系統(tǒng)，包括腦電帽(1)、信號放大器(2)和電腦(3)，其特征在于所述電腦(3)連接腦電帽(1)和信號放大器(2)，腦電帽(1)、連接信號放大器(2)；所述電腦(3)由手機(6)連接顯示器(8)、鍵盤(7)和P300解碼單元(5)構(gòu)成，顯示器(8)顯示訓練系統(tǒng)界面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于腦電的多階段漸進式目標識別訓練系統(tǒng)，其特征在于：所述腦電帽(1)通過專用的并行通訊線纜與信號放大器(2)連接，信號放大器(2)通過USB線纜與電腦(3)的USB端口連接，由專業(yè)人員幫助訓練人員戴好腦電帽(1)，打開電腦(3)中的訓練系統(tǒng)界面(4)，根據(jù)需要進入不同的訓練界面，訓練開始后，訓練人員需要注視顯示界面，界面以一定頻率隨機顯示目標圖片與非目標圖片，腦電帽(1)采集訓練人員此時的腦電信號，經(jīng)過信號放大器(2)的放大后，傳輸給電腦(3)中的P300解碼單元(5)，由于工作人員在看到目標圖片之后的300毫秒左右，大腦的腦電會產(chǎn)生正相誘發(fā)電位，即P300腦電，通過濾波處理、特征提取和分類識別對P300腦電進行解碼，計算出是否誘發(fā)了P300腦電以及誘發(fā)時間，解碼結(jié)果用于判斷訓練人員是否識別了目標圖片，進而計算識別率，對工作人員的識別能力做出評估。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于腦電的多階段漸進式目標識別訓練系統(tǒng)，其特征在于：所述的腦電帽(1)為32導(dǎo)聯(lián)的濕電極腦電帽，用于將采集的訓練人員的32個通道的腦電數(shù)據(jù)傳回所述的信號放大器(2)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于腦電的多階段漸進式目標識別訓練系統(tǒng)，其特征在于：所述主機(6)為訓練系統(tǒng)的運行平臺，同時需要接收信號放大器(2)傳送過來的腦電數(shù)據(jù)和鍵盤(7)傳送過來的操作指令；所述的鍵盤(7)用于訓練人員對顯示器(2)所顯示的系統(tǒng)界面(4)進行操作；所述的顯示器(8)用于顯示系統(tǒng)的操作界面和圖片界面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于腦電的多階段漸進式目標識別訓練系統(tǒng)，其特征在于：所述的訓練系統(tǒng)界面(4)包括：1個初始界面和4個功能界面；初始界面為訓練系統(tǒng)的登錄界面，初始界面包括用戶名、密碼、用戶類型、確定和取消；4個功能界面分別為可選階段訓練模式界面、全階段訓練模式界面、在線監(jiān)測界面和數(shù)據(jù)處理界面；

可選階段訓練模式界面用于為訓練人員提供可自行選擇訓練階段的訓練模式，各個訓練階段獨立不連貫，包括認知階段、適應(yīng)訓練、仿真訓練和正式訓練4個部分；

全階段訓練模式界面用于為訓練人員提供連續(xù)依次執(zhí)行適應(yīng)訓練、仿真訓練和正式訓練的訓練模式，包括：適應(yīng)訓練第一階段、適應(yīng)訓練第二階段、適應(yīng)訓練第三階段、仿真訓練第一階段、仿真訓練第二階段、仿真訓練第三階段和正式訓練階段；

在線監(jiān)測界面用于工作人員實時觀察腦電波形，包括：設(shè)備序號、連接狀態(tài)、人員編號、端口號、采集通道、采樣率、實時波形、開始和停止；

數(shù)據(jù)處理界面用于訓練完成后，工作人員通過對保存的腦電數(shù)據(jù)查詢，并進行濾波，特征提取和識別，最后計算訓練過程中的目標識別數(shù)和準確率，包括：查詢、濾波方法、特征提取、分類識別和計算結(jié)果。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于腦電的多階段漸進式目標識別訓練系統(tǒng)，其特征在于：所述的P300解碼單元(5)，基于P300腦電解碼技術(shù)，訓練人員在觀看到目標圖片之后，大腦中會誘發(fā)出P300腦電信號，通過濾波處理、特征提取和分類識別，能夠計算出在目標圖片出現(xiàn)時刻，訓練人員的大腦中是否誘發(fā)了P300腦電信號，如果有P300腦電信號的產(chǎn)生，則認為訓練人員識別了目標圖片，反之，則沒有識別，進而計算識別率，對工作人員的識別能力做出評估。

7.一種基于腦電的多階段漸進式目標識別訓練方法，采用權(quán)利要求1所述基于腦電的多階段漸進式目標識別訓練系統(tǒng)進行操作，其特征在于，操作步驟如下：

(1)訓練人員在專業(yè)人員的協(xié)助下佩戴好腦電帽(1)；

(2)打開訓練系統(tǒng)界面(4)，在初始界面進行登錄，并進入功能選擇界面；

(3)根據(jù)需要選擇打開可選階段訓練模式界面，可以進行認知階段、適應(yīng)訓練、仿真訓練和正式訓練的4個單獨階段訓練；

(4)根據(jù)需要選擇打開全階段訓練模式界面，可以連貫地、循序漸進地進行適應(yīng)訓練、仿真訓練和正式訓練三個大階段的訓練；

(5)腦電帽(1)采集訓練人員的腦電信號，經(jīng)過信號放大器(2)的放大后，傳輸給電腦(3)中的P300解碼單元(5)；

(6)打開在線監(jiān)測界面實時觀測腦電波形，并將數(shù)據(jù)及時保存；

(7)訓練結(jié)束后，打開數(shù)據(jù)處理界面對記錄的腦電數(shù)據(jù)進行分析。