專利名稱：一種基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及腦機接口領(lǐng)域，尤其是一種基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法。
背景技術(shù)：
腦機接口(brain computer interface, BCI)是指在人腦和計算機或其它電子設(shè) 備之間建立的直接的交流和控制通道，它不依賴于腦的正常生理輸出通路(外周神經(jīng)系統(tǒng) 及肌肉組織)，是一種全新的人機接口方式，是近年來腦功能研究的熱點課題。目前存在 著侵入式與非侵入式兩大類腦機接口技術(shù)。侵入式腦機接口所獲得的信號精度相對較高， 信噪比高，易于分析處理，但需要對使用者進(jìn)行開顱手術(shù)，不便于長時間的信號采集，且容 易對使用者的腦部造成感染或損傷，危險性較大。非侵入式腦機接口雖然其獲取的腦信號 噪聲大，信號特征的可區(qū)分性差，但同時它的信號相對容易獲取，不會對使用者腦部造成傷 害，而且隨著信號處理方法和技術(shù)的不斷進(jìn)步，對頭皮腦電(electroencephalogram，EEG) 的處理已經(jīng)能夠達(dá)到一定的水平，使腦機接口進(jìn)入實際生活應(yīng)用成為可能。因此，目前的研 究焦點多放在非侵入式腦機接口技術(shù)上。使用腦機接口技術(shù)進(jìn)行因特網(wǎng)瀏覽器的開發(fā)為我們提供了另一種與外界交流的 途徑，它無需經(jīng)過常規(guī)的神經(jīng)肌肉控制，在一些特殊情況下(如飛行員、宇航員等由于重力 等其他因素?zé)o法移動身體)提供了另一種輸出的方法。同時在我們生活中存在著一部分患 有肌萎縮性側(cè)索硬化(amyotrophic lateral sclerosis，ALS)、腦干中風(fēng)等的病人，他們可 能處于嚴(yán)重或完全癱瘓狀態(tài)，只能向外界發(fā)出很少的如眨眼、呼吸等信號，無法通過正常的 神經(jīng)傳導(dǎo)、肌肉運動與外界環(huán)境進(jìn)行信息交流，而他們最需要的恰恰是交流。萬維網(wǎng)(world wide web, WWW)作為當(dāng)今人類最開闊的交流平臺，如果能夠讓這一類人群在這個平臺上進(jìn) 行交流，將會從很大程度上改善他們的生活質(zhì)量。目前針對腦機接口瀏覽方法的研究主要分為兩大類，一類是按字母順序列出當(dāng) 前頁面所包含的所有可用超級鏈接并在單獨的區(qū)域中顯示出來，使用SCP(slow cortical potential，大腦皮層慢電位)作為控制信號，對所有超級鏈接進(jìn)行二叉樹編碼選擇。該類 技術(shù)的缺點是須單獨列出所有超級鏈接，需要獨立的顯示界面或者需要在界面之間反復(fù) 切換。而單獨列出的超級鏈接使得超級鏈接與其上下文環(huán)境脫離，可能導(dǎo)致使用者難以辨 別其鏈接目標(biāo)的含義，特別是當(dāng)頁面上存在相同名稱的超級鏈接時將無法對其進(jìn)行區(qū)分。 另外頁面中包含的圖片鏈接也無法恰當(dāng)?shù)娘@示出來。同時使用者選擇目標(biāo)超級鏈接的時間 會隨鏈接數(shù)量線性增加。另外該類方法使用SCP作為控制信號，信息傳輸率較低。另一類 是直接修改標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器，在標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器每個可用鏈接周圍以不同顏色的邊框進(jìn)行顯示，不 單獨提供鏈接列表，同樣使用SCP信號進(jìn)行二叉樹方式的離散目標(biāo)鏈接選擇，并提供虛擬 鍵盤進(jìn)行文字輸入。該類方法的缺點是因為采用離散選擇機制，在每次激活鏈接后須按預(yù) 設(shè) 時間等待使用者閱讀頁面內(nèi)容，不夠靈活。另外同樣采用SCP作為控制信號，存在信息 傳輸率低的問題。
因此，需要發(fā)明一種可實現(xiàn)連續(xù)控制且控制時間短的基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因 特網(wǎng)瀏覽方法

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于腦機接口鼠標(biāo)控制 的因特網(wǎng)瀏覽方法，該方法既可實現(xiàn)連續(xù)控制且控制時間相對較短。本發(fā)明提供了一種基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，首先系統(tǒng)初始化， 然后基于運動想象和P300腦電電位控制鼠標(biāo)在瀏覽器界面內(nèi)移動至目標(biāo)區(qū)域，如果目標(biāo) 是文本輸入類目標(biāo)，則界面切換為P300文本輸入界面，使用P300信號檢測實現(xiàn)文字輸入， 待文字輸入完畢后返回瀏覽器界面，并將文本輸入結(jié)果寫入所選擇的文本輸入框，如果目 標(biāo)不是文本輸入類目標(biāo)則通過運動想象和P300腦電電位信息判斷是否點擊目標(biāo)，是則點 擊目標(biāo)打開新的界面，否則繼續(xù)在界面內(nèi)移動。具體包括以下步驟(1)系統(tǒng)初始化使用者戴上電極帽后調(diào)整其位置，使電極帽中所有電極均處在 國際10-20系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電極位置，然后打入導(dǎo)電膠并確定導(dǎo)電性良好；打開瀏覽器，系統(tǒng)自 動提取當(dāng)前載入頁面中所有可激活的目標(biāo)對象，保存其類型、位置、目標(biāo)鏈接等信息，并直 接對這些目標(biāo)的選擇范圍進(jìn)行放大，同時自動捕捉屏幕鼠標(biāo)的位置，當(dāng)鼠標(biāo)移動到目標(biāo)的 可選范圍內(nèi)時顯示其整個可選范圍；(2)鼠標(biāo)二維移動使用者在瀏覽器中發(fā)現(xiàn)感興趣的目標(biāo)后通過瀏覽器四周的 P300鍵和進(jìn)行運動想象產(chǎn)生頭皮腦電信號，電極帽采集頭皮腦電信號后傳給計算機，計算 機根據(jù)頭皮腦電信號中包含的P300信息和運動想象ERD/ERS信息特征不同，分別進(jìn)行預(yù)處 理、特征提取和分類，得到鼠標(biāo)的水平和垂直位移信息，然后根據(jù)位移信息控制鼠標(biāo)在瀏覽 器上二維連續(xù)移動，直到鼠標(biāo)移動至目標(biāo)區(qū)域；(3)目標(biāo)類型判斷待鼠標(biāo)移動至目標(biāo)區(qū)域后，判斷目標(biāo)是否是文本輸入類目標(biāo)， 如果是的話進(jìn)入步驟(4)，否則進(jìn)入步驟(5)；(4)文本輸入界面切換為P300文本輸入界面，在輸入文本時，每輸入一個字符， 整個界面上的字符按鈕重復(fù)閃爍η遍，在每遍閃爍中，界面上的每個字符按鈕按照隨機順 序各閃爍1次；計算機對采集到的頭皮腦電信號進(jìn)行帶通濾波，然后將對應(yīng)于每個字符按 鈕閃爍的數(shù)據(jù)截取0-600ms的采樣點，對這些采樣點進(jìn)行1/6下采樣(即每6個采樣點選 取一個)，將對應(yīng)于每個字符按鈕閃爍的下采樣后得到的數(shù)據(jù)連接構(gòu)成一個特征向量，之后 再將η次采集所得的所有字符按鈕閃爍對應(yīng)的特征向量進(jìn)行分類，最后確定使用者想要輸 入的字符；待文本輸入完畢后，返回瀏覽器界面并將文本輸入結(jié)果寫入所選擇的文本輸入 框中；(5)鼠標(biāo)點擊使用者在通過腦機接口設(shè)備使瀏覽器上的鼠標(biāo)到達(dá)目標(biāo)后，執(zhí)行 相應(yīng)的運動想象和Ρ300視覺刺激任務(wù)，然后腦機接口設(shè)備將產(chǎn)生的腦電信號傳至計算機， 計算機對腦電信號中包含的Ρ300信息和運動想象ERD/ERS信息分別同時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和 分析，最后根據(jù)分析結(jié)果判斷是選擇還是拒絕該目標(biāo)，選擇的話即打開新的界面，拒絕的話 則返回步驟(2)，重新移動鼠標(biāo)。所述步驟(1)中，當(dāng)對可激活目標(biāo)的選擇范圍進(jìn)行放大后，對出現(xiàn)目標(biāo)范圍重疊的現(xiàn)象進(jìn)行如下處理(1-1)如果之前鼠標(biāo)不在任何一個目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，則從鼠標(biāo)當(dāng)前所在的所有目標(biāo) 區(qū)域中選擇一個中心點離鼠標(biāo)當(dāng)前位置最近的，作為鼠標(biāo)當(dāng)前進(jìn)入的目標(biāo)；否則進(jìn)入步驟 (1-2)；(1-2)判斷當(dāng)前鼠標(biāo)所在的目標(biāo)區(qū)域中是否有前一次判斷時所在的區(qū)域，如果有， 則鼠標(biāo)繼續(xù)處于此區(qū)域中；否則，認(rèn)為鼠標(biāo)之前不在任何一個目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，按步驟(1-1)處理。所述步驟(2)中，計算機對頭皮腦電信號中包含的P300信息預(yù)處理方法為低通 濾波，特征提取是以選擇的電極的信號幅值作為特征，分類算法為支持向量機(support vector machine, SVM)算法；計算機對頭皮腦電信號中包含的運動想象ERD/ERS信息預(yù)處 理方法為對信號進(jìn)行降采樣和CAR濾波，特征提取是以采用共同空域模式提取的空間投影 后的信號方差作為特征，分類算法為支持向量機算法。所述步驟(4)中，P300文本輸入界面包括一個文本顯示框和50個P300閃爍鍵。所述步驟(4)中，每輸入一個字符重復(fù)閃爍次數(shù)η根據(jù)不同的受試者進(jìn)行不同的設(shè)定。所述步驟(2)和(5)中的Ρ300界面是在瀏覽器的四周有8個Ρ300閃爍鍵，其中 上面有三個“UP”鍵，指示向上運動，下面有三個“DOWN”鍵，指示向下運動，左右各有一個 “STOP”鍵，指示選擇目標(biāo)操作；在系統(tǒng)啟動后，使用者通過注視P300閃爍鍵和進(jìn)行左右手 運動想象來控制鼠標(biāo)向目標(biāo)移動和實現(xiàn)鼠標(biāo)點擊。所述步驟(5)中的運動想象和P300視覺刺激任務(wù)具體是指如果使用者對目標(biāo)感 興趣，那么使用者停止進(jìn)行任何有關(guān)運動想象活動，并注視瀏覽器界面上P300閃爍鍵中的 “STOP”鍵；如果使用者對目標(biāo)不感興趣，那么使用者進(jìn)行左手或右手的運動想象活動，并不 注視工作界面上任何P300閃爍鍵。所述步驟(5)中對于腦電信號中的運動想象信息，首先進(jìn)行帶通濾波，提取共同 空域模式特征，然后按照共同空域模式特征中的值按照從大到小的順序進(jìn)行重組；對于腦 電信號中的P300信息，首先進(jìn)行帶通濾波，然后提取P300波形特征；最后將這兩組特征串 連成一個向量，組合成新的聯(lián)合特征；然后應(yīng)用支持向量機分類算法對所獲得的新的聯(lián)合 特征進(jìn)行分析，如果特征中不存在運動想象活動且“STOP”鍵上有P300峰，則判斷此目標(biāo)為 使用者所感興趣的并對其進(jìn)行選擇；如果特征中存在運動想象活動且“STOP”鍵上沒有出 現(xiàn)P300峰，則判斷此目標(biāo)為使用者不感興趣的并拒絕此目標(biāo)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果1、本發(fā)明將運動想象和P300這兩種獨立的信號進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用于腦機接口領(lǐng)域， 能夠解決當(dāng)前基于非鼠標(biāo)控制的瀏覽器無法瀏覽復(fù)雜內(nèi)容頁面的問題，且無需單獨列出瀏 覽器界面上所有的超級鏈接，控制速度和精度都有很大的提高。另外實現(xiàn)了連續(xù)控制，無需 在每次激活鏈接后按預(yù)設(shè)的時間等待使用者閱讀頁面內(nèi)容，使用靈活。2、本發(fā)明將運動想象和P300這兩種獨立的信號進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用于腦機接口領(lǐng)域， 實現(xiàn)了光標(biāo)的二維控制，使得使用者可以控制光標(biāo)在二維平面從任意一點運動到任意的另 外一點，并且是連續(xù)控制。3、本發(fā)明將運動想象和P300這兩種獨立的信號進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用于腦機接口領(lǐng)域，采用它們的特征組合具有明顯的優(yōu)勢一方面可以提高檢測成功率，另一方面可以減少檢 測時間，從而可快速準(zhǔn)確的實現(xiàn)光標(biāo)的功能鍵選擇。


圖1是本發(fā)明實現(xiàn)的流程示意圖；圖2是本發(fā)明中P300文本輸入界面示意圖；圖3是本發(fā)明中瀏覽器界面示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，首先 系統(tǒng)初始化，然后基于運動想象和P300腦電電位控制鼠標(biāo)在瀏覽器界面內(nèi)移動至目標(biāo)區(qū) 域，如果目標(biāo)是文本輸入類目標(biāo)，則界面切換為P300文本輸入界面，使用P300信號檢測實 現(xiàn)文字輸入，待文字輸入完畢后返回瀏覽器界面，并將文本輸入結(jié)果寫入所選擇的文本輸 入框，如果目標(biāo)不是文本輸入類目標(biāo)則通過運動想象和P300腦電電位信息判斷是否點擊 目標(biāo)，是則點擊目標(biāo)打開新的界面，否則繼續(xù)在界面內(nèi)移動。具體包括以下步驟(1)系統(tǒng)初始化使用者戴上電極帽后調(diào)整其位置，使電極帽中所有電極均處在 國際10-20系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電極位置，然后打入導(dǎo)電膠并確定導(dǎo)電性良好；打開瀏覽器，系統(tǒng)自 動提取當(dāng)前載入頁面中所有可激活的目標(biāo)對象，保存其類型、位置、目標(biāo)鏈接等信息，并直 接對這些目標(biāo)的選擇范圍進(jìn)行放大，同時自動捕捉屏幕鼠標(biāo)的位置，當(dāng)鼠標(biāo)移動到目標(biāo)的 可選范圍內(nèi)時顯示其整個可選范圍；(2)鼠標(biāo)二維移動使用者在瀏覽器中發(fā)現(xiàn)感興趣的目標(biāo)后通過瀏覽器四周的 P300鍵和進(jìn)行運動想象產(chǎn)生頭皮腦電信號，電極帽采集頭皮腦電信號后傳給計算機，計算 機根據(jù)頭皮腦電信號中包含的P300信息和運動想象ERD/ERS信息特征不同，分別進(jìn)行預(yù)處 理、特征提取和分類，得到鼠標(biāo)的水平和垂直位移信息，然后根據(jù)位移信息控制鼠標(biāo)在瀏覽 器上二維連續(xù)移動，直到鼠標(biāo)移動至目標(biāo)區(qū)域；(3)目標(biāo)類型判斷待鼠標(biāo)移動至目標(biāo)區(qū)域后，判斷目標(biāo)是否是文本輸入類目標(biāo)， 如果是的話進(jìn)入步驟(4)，否則進(jìn)入步驟(5)；(4)文本輸入界面切換為P300文本輸入界面，在輸入文本時，每輸入一個字符， 整個界面上的字符按鈕重復(fù)閃爍η遍，在每遍閃爍中，界面上的每個字符按鈕按照隨機順 序各閃爍1次；計算機對采集到的頭皮腦電信號進(jìn)行帶通濾波，然后將對應(yīng)于每個字符按 鈕閃爍的數(shù)據(jù)截取0-600ms的采樣點，對這些采樣點進(jìn)行1/6下采樣(即每6個采樣點選 取一個)，將對應(yīng)于每個字符按鈕閃爍的下采樣后得到的數(shù)據(jù)連接構(gòu)成一個特征向量，之后 再將η次采集所得的所有字符按鈕閃爍對應(yīng)的特征向量進(jìn)行分類，最后確定使用者想要輸 入的字符；待文本輸入完畢后，返回瀏覽器界面并將文本輸入結(jié)果寫入所選擇的文本輸入 框中；(5)鼠標(biāo)點擊使用者在通過腦機接口設(shè)備使瀏覽器上的鼠標(biāo)到達(dá)目標(biāo)后，執(zhí)行相應(yīng)的運動想象和P300視覺刺激任務(wù)，然后腦機接口設(shè)備將產(chǎn)生的腦電信號傳至計算機， 計算機對腦電信號中包含的P300信息和運動想象ERD/ERS信息分別同時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和 分析，最后根據(jù)分析結(jié)果判斷是選擇還是拒絕該目標(biāo)，選擇的話即打開新的界面，拒絕的話 則返回步驟(2)，重新移動鼠標(biāo)。所述步驟(1)中，當(dāng)對可激活目標(biāo)的選擇范圍進(jìn)行放大后，對出現(xiàn)目標(biāo)范圍重疊 的現(xiàn)象進(jìn)行如下處理(1-1)如果之前鼠標(biāo)不在任何一個目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，則從鼠標(biāo)當(dāng)前所在的所有目標(biāo) 區(qū)域中選擇一個中心點離鼠標(biāo)當(dāng)前位置最近的，作為鼠標(biāo)當(dāng)前進(jìn)入的目標(biāo)；否則進(jìn)入步驟 (1-2)；(1-2)判斷當(dāng)前鼠標(biāo)所在的目標(biāo)區(qū)域中是否有前一次判斷時所在的區(qū)域，如果有， 則鼠標(biāo)繼續(xù)處于此區(qū)域中；否則，認(rèn)為鼠標(biāo)之前不在任何一個目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，按步驟(1-1)處理。所述步驟(2)中，計算機對頭皮腦電信號中包含的P300信息預(yù)處理方法為低通濾 波，特征提取是以選擇的電極的信號幅值作為特征，分類算法為支持向量機算法；計算機對 頭皮腦電信號中包含的運動想象ERD/ERS信息預(yù)處理方法為對信號進(jìn)行降采樣和CAR濾 波，特征提取是以采用共同空域模式提取的空間投影后的信號方差作為特征，分類算法為 支持向量機算法。如圖2所示，所述步驟(4)中，P300文本輸入界面包括一個文本顯示框和50個 P300閃爍鍵。所述步驟(4)中，每輸入一個字符重復(fù)閃爍次數(shù)η根據(jù)不同的受試者進(jìn)行不同的設(shè)定。如圖3所示，所述步驟(2)和(5)中的Ρ300界面是在瀏覽器的四周有8個Ρ300 閃爍鍵，其中上面有三個“UP”鍵，指示向上運動，下面有三個“DOWN”鍵，指示向下運動，左 右各有一個“STOP”鍵，指示選擇目標(biāo)操作；在系統(tǒng)啟動后，使用者通過注視P300閃爍鍵和 進(jìn)行左右手運動想象來控制鼠標(biāo)向目標(biāo)移動和實現(xiàn)鼠標(biāo)點擊。所述步驟(5)中的運動想象和P300視覺刺激任務(wù)具體是指如果使用者對目標(biāo)感 興趣，那么使用者停止進(jìn)行任何有關(guān)運動想象活動，并注視瀏覽器界面上P300閃爍鍵中的 “STOP”鍵；如果使用者對目標(biāo)不感興趣，那么使用者進(jìn)行左手或右手的運動想象活動，并不 注視工作界面上任何P300閃爍鍵。所述步驟(5)中對于腦電信號中的運動想象信息，首先 進(jìn)行帶通濾波，提取共同空域模式特征，然后按照共同空域模式特征中的值按照從大到小 的順序進(jìn)行重組；對于腦電信號中的P300信息，首先進(jìn)行帶通濾波，然后提取P300波形特 征；最后將這兩組特征串連成一個向量，組合成新的聯(lián)合特征；然后應(yīng)用支持向量機分類 算法對所獲得的新的聯(lián)合特征進(jìn)行分析，如果特征中不存在運動想象活動且“STOP”鍵上有 P300峰，則判斷此目標(biāo)為使用者所感興趣的并對其進(jìn)行選擇；如果特征中存在運動想象活 動且“STOP”鍵上沒有出現(xiàn)P300峰，則判斷此目標(biāo)為使用者不感興趣的并拒絕此目標(biāo)。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，其特征在于，首先系統(tǒng)初始化，然后基于運動想象和P300腦電電位控制鼠標(biāo)在瀏覽器界面內(nèi)移動至目標(biāo)區(qū)域，如果目標(biāo)是文本輸入類目標(biāo)，則界面切換為P300文本輸入界面，使用P300信號檢測實現(xiàn)文字輸入，待文字輸入完畢后返回瀏覽器界面，并將文本輸入結(jié)果寫入所選擇的文本輸入框，如果目標(biāo)不是文本輸入類目標(biāo)則通過運動想象和P300腦電電位信息判斷是否點擊目標(biāo)，是則點擊目標(biāo)打開新的界面，否則繼續(xù)在界面內(nèi)移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，其特征在于步驟 具體如下(1)系統(tǒng)初始化使用者戴上電極帽后調(diào)整其位置，使電極帽中所有電極均處在國際 10-20系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電極位置，然后打入導(dǎo)電膠并確定導(dǎo)電性良好；打開瀏覽器，系統(tǒng)自動提 取當(dāng)前載入頁面中所有可激活的目標(biāo)對象，保存其類型、位置、目標(biāo)鏈接的信息，并直接對 這些目標(biāo)的選擇范圍進(jìn)行放大，同時自動捕捉屏幕鼠標(biāo)的位置，當(dāng)鼠標(biāo)移動到目標(biāo)的可選 范圍內(nèi)時顯示其整個可選范圍；(2)鼠標(biāo)二維移動使用者在瀏覽器中發(fā)現(xiàn)感興趣的目標(biāo)后通過瀏覽器四周的P300鍵 和進(jìn)行運動想象產(chǎn)生頭皮腦電信號，電極帽采集頭皮腦電信號后傳給計算機，計算機根據(jù) 頭皮腦電信號中包含的P300信息和運動想象ERD/ERS信息特征不同，分別進(jìn)行預(yù)處理、特 征提取和分類，得到鼠標(biāo)的水平和垂直位移信息，然后根據(jù)位移信息控制鼠標(biāo)在瀏覽器上 二維連續(xù)移動，直到鼠標(biāo)移動至目標(biāo)區(qū)域；(3)目標(biāo)類型判斷待鼠標(biāo)移動至目標(biāo)區(qū)域后，判斷目標(biāo)是否是文本輸入類目標(biāo)，如果 是的話進(jìn)入步驟(4)，否則進(jìn)入步驟(5)；(4)文本輸入界面切換為P300文本輸入界面，在輸入文本時，每輸入一個字符，整個 界面上的字符按鈕重復(fù)閃爍η遍，在每遍閃爍中，界面上的每個字符按鈕按照隨機順序各 閃爍1次；計算機對采集到的頭皮腦電信號進(jìn)行帶通濾波，然后將對應(yīng)于每個字符按鈕閃 爍的數(shù)據(jù)截取0-600ms的采樣點，對這些采樣點進(jìn)行1/6下采樣，將對應(yīng)于每個字符按鈕閃 爍的下采樣后得到的數(shù)據(jù)連接構(gòu)成一個特征向量，之后再將η次采集所得的所有字符按鈕 閃爍對應(yīng)的特征向量進(jìn)行分類，最后確定使用者想要輸入的字符；待文本輸入完畢后，返回 瀏覽器界面并將文本輸入結(jié)果寫入所選擇的文本輸入框中；(5)鼠標(biāo)點擊使用者在通過腦機接口設(shè)備使瀏覽器上的鼠標(biāo)到達(dá)目標(biāo)后，執(zhí)行相應(yīng) 的運動想象和Ρ300視覺刺激任務(wù)，然后腦機接口設(shè)備將產(chǎn)生的腦電信號傳至計算機，計算 機對腦電信號中包含的Ρ300信息和運動想象ERD/ERS信息分別同時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析， 最后根據(jù)分析結(jié)果判斷是選擇還是拒絕該目標(biāo)，選擇的話即打開新的界面，拒絕的話則返 回步驟(2)，重新移動鼠標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，其特征在于，所 述步驟(1)中，當(dāng)對可激活目標(biāo)的選擇范圍進(jìn)行放大后，對出現(xiàn)目標(biāo)范圍重疊的現(xiàn)象進(jìn)行 如下處理(1-1)如果之前鼠標(biāo)不在任何一個目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，則從鼠標(biāo)當(dāng)前所在的所有目標(biāo)區(qū)域中 選擇一個中心點離鼠標(biāo)當(dāng)前位置最近的，作為鼠標(biāo)當(dāng)前進(jìn)入的目標(biāo)；否則進(jìn)入步驟(1-2)；(1-2)判斷當(dāng)前鼠標(biāo)所在的目標(biāo)區(qū)域中是否有前一次判斷時所在的區(qū)域，如果有，則鼠 標(biāo)繼續(xù)處于此區(qū)域中；否則，認(rèn)為鼠標(biāo)之前不在任何一個目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，按步驟(1-1)處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，其特征在于，所 述步驟(2)中，計算機對頭皮腦電信號中包含的P300信息預(yù)處理方法為低通濾波，特征提 取是以選擇的電極的信號幅值作為特征，分類算法為支持向量機算法；計算機對頭皮腦電 信號中包含的運動想象ERD/ERS信息預(yù)處理方法為對信號進(jìn)行降采樣和CAR濾波，特征提 取是以采用共同空域模式提取的空間投影后的信號方差作為特征，分類算法為支持向量機 算法。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，其特征在于，所 述步驟(4)中，P300文本輸入界面包括一個文本顯示框和50個P300閃爍鍵。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，其特征在于，所 述步驟(4)中，每輸入一個字符重復(fù)閃爍次數(shù)η根據(jù)不同的受試者進(jìn)行不同的設(shè)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，其特征在于，所 述步驟(2)和(5)中的Ρ300界面是在瀏覽器的四周有8個Ρ300閃爍鍵，其中上面有三個 “UP”鍵，指示向上運動，下面有三個“DOWN”鍵，指示向下運動，左右各有一個“STOP”鍵，指 示選擇目標(biāo)操作；在系統(tǒng)啟動后，使用者通過注視P300閃爍鍵和進(jìn)行左右手運動想象來控 制鼠標(biāo)向目標(biāo)移動和實現(xiàn)鼠標(biāo)點擊。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，其特征在于，所 述步驟(5)中的運動想象和P300視覺刺激任務(wù)具體是指如果使用者對目標(biāo)感興趣，那么使 用者停止進(jìn)行任何有關(guān)運動想象活動，并注視瀏覽器界面上P300閃爍鍵中的“STOP”鍵；如 果使用者對目標(biāo)不感興趣，那么使用者進(jìn)行左手或右手的運動想象活動，并不注視工作界 面上任何P300閃爍鍵。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，其特征在于，所 述步驟(5)中對于腦電信號中的運動想象信息，首先進(jìn)行帶通濾波，提取共同空域模式特 征，然后按照共同空域模式特征中的值按照從大到小的順序進(jìn)行重組；對于腦電信號中的 P300信息，首先進(jìn)行帶通濾波，然后提取P300波形特征；最后將這兩組特征串連成一個向 量，組合成新的聯(lián)合特征；然后應(yīng)用支持向量機分類算法對所獲得的新的聯(lián)合特征進(jìn)行分 析，如果特征中不存在運動想象活動且“STOP”鍵上有P300峰，則判斷此目標(biāo)為使用者所感 興趣的并對其進(jìn)行選擇；如果特征中存在運動想象活動且“STOP”鍵上沒有出現(xiàn)P300峰，則 判斷此目標(biāo)為使用者不感興趣的并拒絕此目標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于腦機接口鼠標(biāo)控制的因特網(wǎng)瀏覽方法，首先系統(tǒng)初始化，然后基于運動想象和P300腦電電位控制鼠標(biāo)在瀏覽器界面內(nèi)移動至目標(biāo)區(qū)域，如果目標(biāo)是文本輸入類目標(biāo)，則界面切換為P300文本輸入界面，使用P300信號檢測實現(xiàn)文字輸入，待文字輸入完畢后返回瀏覽器界面，并將文本輸入結(jié)果寫入所選擇的文本輸入框，如果目標(biāo)不是文本輸入類目標(biāo)則通過運動想象和P300腦電電位信息判斷是否點擊目標(biāo)，是則點擊目標(biāo)打開新的界面，否則繼續(xù)在界面內(nèi)移動。本發(fā)明具有控制速度快、精度高、效果好、工作穩(wěn)定、可實現(xiàn)連續(xù)控制的優(yōu)點，可在由于外界或自身因素?zé)o法移動身體或計算機鼠標(biāo)情況下使用。
文檔編號G06F3/048GK101968715SQ201010509568
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者余天佑, 李遠(yuǎn)清, 龍錦益 申請人:華南理工大學(xué)