[發明專利]一種現實增強的自適應動態多場景誘發腦控方法

在審

• 申請號: 202010769302.0
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112114662A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 張小棟;蔣永玉;陸竹風;王雅純;張騰;朱文靜
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06T19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種現實增強的自適應動態多場景誘發腦控方法，結合增強現實技術將動態誘發閃爍信號與環境信息進行融合增強，可在保證兼顧注視控制目標的情況下向視覺神經發送動態誘發信號，以實現用戶的決斷與實時控制；采用疊加平均和基于個人特征修正的相關分析對誘發腦電信號進行識別，有效提高控制指令的識別準確率，以及應對個體差異的魯棒性。本發明利用現實增強克服了傳統SSVEP腦控機制中用戶對閃爍圖像與控制對象的注視不能兼顧的缺點，具有多應用場景的應用價值，以及專注性強、指令實時性強、人機交互體驗好、控制精度好等優點，可廣泛應用于各類基于穩態視覺誘發的腦?機接口系統中。

技術領域

本發明涉及腦-機接口技術領域，具體涉及一種現實增強的自適應動態多場景誘發腦控方法。

背景技術

腦-機接口技術(Brain Computer Interface,BCI)指繞開周圍神經以及肌肉對肢體的直接作用，在人腦與外部設備之間構建信息通路，依靠腦活動與外界進行信息交互；對于肢體殘疾等運動功能障礙人群，腦控假肢可以代替人進行日常活動所必需的動作，也可以幫助病人實現術后康復；隨著科學進步以及研究的逐步深入，多種包含重要特征的腦電信號類型以及其相應的感知識別范式與方法得到廣泛應用。

穩態視覺誘發電位(steady state visual evoked potential,SSVEP)指當視覺神經受到固定頻率的視覺刺激的時候，人腦視覺皮層會產生連續的與刺激頻率有關的響應，體現在頻譜上為明顯的峰值特征；通過檢測由特定頭皮區域采集的腦電信號中的相關特征，可以特異性的識別視覺信息類型；目前對SSVEP的研究存在著實質突破難度高、實際應用能力差、與先進技術結合程度低等問題。

SSVEP作為依靠視覺輸入的腦-機接口策略，用戶專注是在執行操控時的基本要求，即用戶需要持續注視閃爍畫面以實現視覺信息輸入，從而無法注視控制對象的情況。例如通過穩態視覺誘發腦-機接口系統控制仿生假手實現物體抓取，用戶目光必然集中于屏幕的特定頻率的閃爍區域，從而無法同時兼顧抓取動作實況；持續專注于閃爍區域也導致基于SSVEP的穩態視覺誘發腦-機接口系統控制會給控制對象(例如，腦控輪椅)在執行操控時帶來相應的安全問題。因此，此類控制策略必然有控制場景單一、專注性差、指令實時性弱、人機交互體驗差、控制精度低等缺點。

增強現實技術是一種將真實世界信息和虛擬信息“無縫”集成的新技術，通過光學技術(光波導)將虛擬圖像與真實的環境實時地疊加，使得人眼不僅獲取實時的環境信息，同時沉浸式的獲取計算機合成的虛擬畫面；中國專利201910416699.2、中國專利201711166187.2等均公開了結合增強現實技術的穩態視覺誘發腦控方法；但涉及的腦控方法控制對象相對單一，未涉及用戶專注問題，且腦控范式應用場景固定(軍事與工業情景)，未討論針對殘疾人的日常復雜情景，對于殘疾人群日常應用場景并不友好；未能考慮日常生活情境下的控制對象(場景)識別與智能切換需求，控制對象單一且靈活性差；另外在增強現實的穩態視覺誘發腦控場景下，未考慮復雜環境信息對穩態視覺誘發刺激與識別的干擾問題。

目前，亟待提出一種適用范圍廣泛、控制專注性強、具有多場景應用價值的穩態視覺誘發腦控方法。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提出了一種現實增強的自適應動態多場景誘發腦控方法。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種現實增強的自適應動態多場景誘發腦控方法，該腦控方法包括以下步驟：

步驟1：在用戶注視融合有某控制對象的誘發圖像刺激界面過程中，采集該用戶視覺枕葉區腦電信號；

步驟2：通過對采集的腦電信號進行視覺誘發信號特征提取及基于用戶個人特征修正的相關分析，識別用戶通過注視誘發圖像刺激界面上的特定誘發控制動態圖像而意圖發出的控制指令。