[發明專利]一種基于視聽覺誘發和穩定解碼的腦控拼寫方法及系統

有效

• 申請號: 202111497041.2
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114167989B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳桂軍;焦江麗;張雪英;李鳳蓮;張靜
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/16;A61B5/372;A61B5/378;A61B5/38
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙興華

本發明涉及一種基于視聽覺誘發和穩定解碼的腦控拼寫方法及系統，該方法包括：基于視聽覺協同誘發的實驗范式，并采用兩級碼分多址的編碼方式對目標字符進行編碼，并產生視聽覺刺激；向使用者發出視聽覺刺激，誘發使用者對待拼寫目標字符產生目標信號；采集被試者產生的腦電信號；對腦電信號進行預處理，并選取設定長度的腦電信號片段輸入域適應融合判別分析模型，對目標信號進行解碼得到目標字符并輸出。采用視聽覺協同誘發和兩級碼分多址的編碼方式對待拼寫目標字符進行編碼，增強了所誘發的特異性腦電信號強度；構建域適應融合判別分析識別模型，對目標字符進行解碼輸出，提高了字符解碼輸出速率，使得腦控字符拼寫更加穩定和高效。

技術領域

本發明涉及人機交互和生物醫學工程信息服務技術領域，特別是涉及一種基于視聽覺誘發和穩定解碼的腦控拼寫方法及系統。

背景技術

依靠無創腦電信號建立直接的信息交互和控制通道，將極大改善言語或運動功能障礙人群以及一些特定受限應用的交互體驗，可廣泛應用于醫療康復、游戲娛樂、智能家居及軍事等領域。

視聽覺作為人類獲得信息的主要感覺通道，在各種感官獲取的信息中所占比例最大，目前用于腦控拼寫的視聽覺誘發特異性腦電成分主要有事件相關電位(ERP)、穩態視覺誘發電位(SSVEP)和運動視覺誘發電位(mVEP)等，視聽覺誘發ERP不能對字符同步編碼，編碼一個字符需全部遍歷字符矩陣，使得輸出一個目標所需的時間較長；SSVEP編碼能夠對字符同步編碼，輸出字符的效率較高，但長期使用易使使用者感到視覺疲勞；mVEP在一定程度上可改善上述不足，但相比SSVEP，目標編碼輸出速率仍有待提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于視聽覺誘發和穩定解碼的腦控拼寫方法及系統，能夠提高目標字符編碼效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供了一種基于視聽覺誘發和穩定解碼的腦控拼寫方法，所述腦控拼寫方法包括：

基于視聽覺協同誘發的實驗范式，并采用兩級碼分多址的編碼方式對目標字符進行編碼，并產生視聽覺刺激；

向使用者發出視聽覺刺激，誘發使用者對待拼寫目標字符產生目標信號；

采集被試者產生的腦電信號；所述腦電信號包括目標信號和非目標信號；

對所述腦電信號進行預處理，并選取設定長度的所述腦電信號片段輸入域適應融合判別分析模型，對目標信號進行解碼得到目標字符并輸出。

可選地，所述視聽覺協同誘發的實驗范式，具體包括：

通過向使用者呈現視覺刺激界面，并依次向使用者同步播放聽覺刺激；所述視覺刺激界面包括組塊顯示界面和字符塊顯示界面；所述組塊顯示界面包括8個組塊，每個組塊包括按方形排列的4個字符，且每個組塊中4個字符中心和每個字符下方均設置一個從左向右運動的方塊；所述字符塊顯示界面包括1個字符塊，所述字符塊包括按方形排列的4個字符，且每個字符下方均設置一個從左向右運動的方塊；所述聽覺刺激包括依次循環播放的位置信息語音序列。

可選地，所述采用兩級碼分多址的編碼方式對目標字符進行編碼，具體包括：

通過呈現3次組塊顯示界面，同時播放位置信息語音序列，當包含目標字符的組塊顯示界面中，位于4個字符中心的方塊從左向右運動時，且目標字符所在組塊位于組塊顯示界面的位置與語音序列中播放的信息對應時，則確定目標字符的分組碼；

通過呈現2次字符塊顯示界面，同時播放位置信息語音序列，當包含目標字符的字符塊顯示界面中，位于目標字符下方的方塊從左向右運動時，且目標字符位于所在字符塊顯示界面的位置與語音序列中播放的信息對應時，則確定目標字符的字符碼；

根據3次組塊顯示界面和2次字符塊顯示界面確定一個目標字符的分組碼和字符碼，完成對目標字符的兩級碼分多址的編碼。