[發明專利]基于運動想象特征提取的游戲操作方法及電子設備

在審

• 申請號: 202210464892.5
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114638271A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 廖文喆;李嘉濠
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;A63F13/21;G06N3/04
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 袁克來

本發明實施例公開了一種基于運動想象特征提取的游戲操作方法及電子設備。方法包括：采集腦電信號，并對其進行預處理，得到第一信號；對第一信號進行連續小波變換及特定范圍提取，得到第二信號；對第二信號進行短時傅里葉變化，得到時頻功率圖；將時頻功率圖輸入預設的卷積神經網絡進行特征提取及分類處理，得到分類結果；將所述分類結果在線轉化為代碼，通過代碼控制游戲精靈向左或向右運動。本發明實施例使用了當前對特征提取具有強大功能的卷積神經網絡，實現了高質量和快速的特征提取及分類，即提高了特征分類提取的準確率，且分類結果可以快速地進行電腦譯碼，達到在線處理，從而將運動想象這一技術運用到了只需左右移動操作的游戲中。

技術領域

本發明涉及信號處理與模式識別技術領域，具體涉及一種基于運動想象特征提取的游戲操作方法及電子設備。

背景技術

運動想象(Motor Imagery，MI)是指病人在不能進行正常肢體運動的狀態下，憑借大腦想象支配其肢體進行正常運動的思維過程。比如想象左手或右手運動，但不會真實地將左手或右手進行具體的運動。想象左手或右手運動這一運動想象主要應用是可以幫助上肢活動不便的患者進行左右手的康復運動。此外，運動想象還可用于控制特質的輪椅、神經假肢等設備，從而實現患者疾病部位的恢復和代替。

運動想象的主要原理是對患者的大腦進行腦電信號(electroencephalography，EEG)采集，對其進行初步的預處理之后，再對腦電信號進行解碼。目前，腦電信號解碼仍然是一項挑戰性任務。因為腦電信號是一種隨著時間變化的、非平穩的隨機信號，具有復雜的時間特性。

傳統EEG解碼方法依賴相關領域的專業知識，利用如共空間模式(common spatialpattern，CSP)、濾波器組共空間模式(Filter Bank Common Spatial Pattern，FBCSP)或黎曼協方差等方法手動提取特征，再結合線性判別分類器(Linear Discriminant Analysis，LDA)或支持向量機(Support Vector Machine,SVM)等方法進行分類。解碼得到的結果可以快速遞進行電腦譯碼，達到在線處理，由此可以做到將運動想象應用到只需要左右移動操作的游戲上。

但是，由于腦電信號受外界環境、設備噪音和被試者身體狀態等各種因素的影響，采用現有技術對腦電信號進行特征提取也難以保證較高的準確率。因此，導致將運動想象應用于實際場景中還存在不小的差距。

發明內容

針對現有分類技術存在的問題，本發明實施例的目的在于提供一種基于運動想象特征提取的游戲操作方法及電子設備，以提高特征分類準確率，從而更好地將分類結果應用于游戲開發和使用中。

為實現上述目的，第一方面，本發明實施例提供了一種基于運動想象特征提取的游戲操作方法，包括：

采集腦電信號，并對所述腦電信號進行預處理，得到第一信號；

對所述第一信號進行連續小波變換及特定范圍提取，得到第二信號；

對所述第二信號進行短時傅里葉變化，得到時頻功率圖；

將所述時頻功率圖輸入預設的卷積神經網絡進行特征提取及分類處理，得到分類結果；所述分類結果包括左邊數據和右邊數據；

將所述分類結果在線轉化為代碼，通過所述代碼控制游戲精靈向左或向右運動。

作為本申請的一種具體實施方式，對所述腦電信號進行預處理包括：通道選取、采樣率降低、濾波、基線矯正以及分段。

作為本申請的一種具體實施方式，得到第二信號具體為：

采用母小波函數對所述第一信號進行連續小波變換；