[發(fā)明專利]一種基于P300信號的智能腦控系統(tǒng)及康復設備

有效

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• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111880656B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 于揚;劉凱玄;曾令李;劉亞東;周宗潭;胡德文;唐景昇
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F18/2415;A61H3/04
• 代理公司: 長沙市護航專利代理事務所(特殊普通合伙) 43220
• 代理人: 莫曉齊

1.一種基于P300信號的智能腦控系統(tǒng)，應用于康復車，其特征在于，包括：

腦電信號采集處理模塊，用于采集并識別康復車上用戶的腦電信號；

深度及距離判別模塊，用于判斷當前環(huán)境中障礙物的位置及其與康復車的距離，具體判斷方法如下：

通過深度及距離判別模塊中Kinect深度相機，或激光雷達和聲納獲取當前環(huán)境的點云深度圖，該點云深度圖包括RGB和原始距離圖，RGB圖中的每一個像素點和原始距離圖中的每一個點完全配準；

將RGB圖灰度化成為灰度圖；

根據如下公式分別在灰度圖和對應位置下的原始距離圖上放置20*20的聯(lián)合雙邊濾波器：

式中，p、q是圖像內的坐標，f、g是權值計算函數，取高斯函數；是參考圖像，即RGB圖像在p、q兩點的像素值；I_q是輸入圖像，即原始距離圖像在q點的像素值；Ω是聯(lián)合雙邊濾波器的尺寸；J_P是濾波完成之后輸出圖像上P點的像素值；

按照上述公式分別計算出當前位置下的20*20區(qū)域內每一個像素點濾波之后的結果；

不斷滑動聯(lián)合雙邊濾波器，直至完成對于整個深度圖的濾波；

使用濾波完成之后的結果代替原始距離圖，成為新的距離圖；

目標識別模塊，用于將拍攝的當前環(huán)境各個圖片中的障礙物目標框出，并附帶上其分類、分類概率信息；

操作執(zhí)行模塊，用于接收控制模塊發(fā)送的用戶指令并做出相關操作；

控制模塊用于綜合處理腦電信號采集處理模塊、深度及距離判別模塊和目標識別模塊發(fā)送的信息，并將處理結果實時反饋給操作執(zhí)行模塊，同時，將操作執(zhí)行模塊做出的相關操作反饋給腦電信號采集處理模塊、深度及距離判別模塊和目標識別模塊；

所述腦電信號采集處理模塊、深度及距離判別模塊、目標識別模塊、操作執(zhí)行模塊分別與控制模塊相連。

2.根據權利要求1所述的基于P300信號的智能腦控系統(tǒng)，其特征在于，所述腦電信號采集處理模塊包括腦電放大器、放大器電池包、64通道電極帽、64通道腦電信號濕電極傳感器和顯示器，所述腦電放大器、放大器電池包和顯示器均安裝于康復車上，所述64通道電極帽用于用戶腦佩戴，所述顯示器用于誘發(fā)P300信號；

和/或，所述深度及距離判別模塊包括并行設置且分別與控制模塊相連的第一子模塊和第二子模塊，所述第一子模塊和第二子模塊均用于判斷當前環(huán)境中障礙物的位置及其與康復車的距離，所述第一子模塊包括Kinect深度相機，Kinect深度相機放置于康復車的中軸線上，所述第二子模塊包括激光雷達和聲納；

和/或，所述操作執(zhí)行模塊包括麥克拉姆輪底盤和機械臂，所述麥克拉姆輪底盤和機械臂均與控制模塊相連，用于接收控制模塊發(fā)送的用戶指令做出相關操作。

3.根據權利要求1或2所述的基于P300信號的智能腦控系統(tǒng)，其特征在于，還包括與控制模塊相連的異步開關，所述異步開關為SSVEP信號使用的CCA分類器，其包括兩個SSVEP刺激塊，其中之一的SSVEP刺激塊表示使用康復車，其閃爍頻率為11.6Hz；其中之二的SSVEP刺激塊表示不使用康復車，其閃爍頻率為14.8Hz；

還包括P300信號使用的SWLDA分類器，所述SWLDA分類器與SSVEP分類器相連。

4.根據權利要求3所述的基于P300信號的智能腦控系統(tǒng)，其特征在于，腦電信號采樣時遵守64通道國際10-20規(guī)范，其中，基于P300信號選擇的電極位置為FC1、FC2、CP1、CP2和CZ；基于SSVEP信號選擇的電極位置為P7、P3、Pz、P4、P8、PO3、POz、PO4、O1、Oz和O2；參考電極選擇的電極位置為FT7和FT8；FPz接地。