一種基于運(yùn)動(dòng)想象和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種基于運(yùn)動(dòng)想象和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法，其系統(tǒng)包括電極帽、腦電采集儀、系統(tǒng)控制單元、數(shù)據(jù)處理模塊、光標(biāo)控制模塊以及視覺刺激器，其中所述的視覺刺激器以界面顯示方式提供給用戶。其方法是用戶根據(jù)工作界面指令同時(shí)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)想象和視覺注意任務(wù)，電極帽采集腦電信號(hào)，腦電采集儀對其進(jìn)行放大、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)控制單元將運(yùn)動(dòng)想象與視覺注意產(chǎn)生的腦電數(shù)據(jù)分開后保存，數(shù)據(jù)處理模塊依次對兩類腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和分類識(shí)別，光標(biāo)控制模塊根據(jù)分類識(shí)別的結(jié)果控制光標(biāo)進(jìn)行連續(xù)的二維運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明具有控制精度高、穩(wěn)健性好、可實(shí)現(xiàn)二維光標(biāo)連續(xù)運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，可用于計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的運(yùn)動(dòng)控制。
【專利說明】一種基于運(yùn)動(dòng)想象和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及腦機(jī)接口技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。
技術(shù)背景
[0002]計(jì)算機(jī)是一種非常流行的設(shè)備，使用計(jì)算機(jī)是一種現(xiàn)代工作、生活和娛樂方式。然而，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)都是為上肢正常的人設(shè)計(jì)的，需要健全的手指操作鼠標(biāo)和鍵盤。肌萎縮性側(cè)索硬化、腦干中風(fēng)、腦癱、脊髓損傷、帕金森氏等神經(jīng)疾病，使患者大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到損傷，引起肢體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)功能障礙。這些患者不能像正常人一樣使用計(jì)算機(jī)，給他們的生活帶來極大的不便和困擾。
[0003]腦機(jī)接口(Brain-Computer Interface, BCI)監(jiān)測用戶的腦活動(dòng)，解讀用戶的意圖，并將用戶的意圖轉(zhuǎn)換為外部命令。作為一種新的、非肌肉的通信通道，BCI能夠使人直接通過大腦來表達(dá)思想或操縱設(shè)備，而不需要借助語言或肢體動(dòng)作。對于嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)殘疾患者，BCI能夠?qū)⑺麄兊囊鈭D傳送到外部裝置，比如計(jì)算機(jī)、家用電器、護(hù)理設(shè)備以及神經(jīng)假體等，從而改進(jìn)他們的生活質(zhì)量。
[0004]不同的腦電(Electroencephalography, EEG)信號(hào)分量,例如慢皮層電位、Mu/Beta節(jié)律、事件相關(guān)P300電位、以及視覺誘發(fā)電位(Visual Evoked Potential, VEP),都可以用作BCI的特征信號(hào)。
[0005]運(yùn)動(dòng)想象是一種重要的BCI實(shí)現(xiàn)模式。電生理學(xué)研究表明，當(dāng)一個(gè)人執(zhí)行或想象某個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其大腦特定區(qū)域的Mu/Beta節(jié)律信號(hào)的功率會(huì)下降，稱為時(shí)件相關(guān)去同步(Event-Related Desynchronization, ERD)；當(dāng)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行或運(yùn)動(dòng)想象結(jié)束時(shí)，在其大腦特定的區(qū)域的Mu/Beta節(jié)律信號(hào)的功率會(huì)上升，稱為事件相關(guān)同步(Event-RelatedSynchronization, ERS)。不同肢體的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行或運(yùn)動(dòng)想象引起不同區(qū)域的Mu/Beta節(jié)律的功率變化。BCI可根據(jù)這種變化對用戶不同的想象任務(wù)進(jìn)行判別，從而確定用戶的意圖，并將這種意圖轉(zhuǎn)化為外部設(shè)備的控制命令。
[0006]視覺注意是另一種重要的BCI實(shí)現(xiàn)模式。視覺注意會(huì)在大腦特定區(qū)域產(chǎn)生視覺誘發(fā)電位(Visual Evoked Potential, VEP)。VEP反映了大腦的視覺信息處理機(jī)制,是人眼對閃光刺激的一種響應(yīng)。按照重復(fù)刺激的頻率不同，VEP可分為暫態(tài)VEP與穩(wěn)態(tài)VEP。當(dāng)視覺刺激的重復(fù)頻率高于6Hz時(shí)，連續(xù)幾次刺激誘發(fā)的響應(yīng)會(huì)迭加在一起，使大腦皮層神經(jīng)元發(fā)放與刺激頻率同步，在大腦枕部區(qū)域腦電活動(dòng)的節(jié)律明顯增強(qiáng)，形成一種穩(wěn)定的響應(yīng)，稱為穩(wěn)態(tài)VEP (Stedy-State VEP, SSVEP)。SSVEP具有與視覺刺激頻率相同的基波頻率，其基波頻率可用特定的信號(hào)處理算法進(jìn)行檢測，從而確定用戶的意圖。
[0007]要操作和使用計(jì)算機(jī)，用戶首先要將光標(biāo)移動(dòng)到目標(biāo)或圖標(biāo)位置，再使用光標(biāo)對目標(biāo)或圖標(biāo)進(jìn)行選擇，這就要求用戶能夠?qū)鈽?biāo)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，而且這種光標(biāo)運(yùn)動(dòng)必須是二維的和連續(xù)的，才能將光標(biāo)從任意一個(gè)初始位置移動(dòng)到任意一個(gè)目標(biāo)位置。因此，二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制是操作和使用計(jì)算機(jī)的前提條件。現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)需要用戶操作鼠標(biāo)對光標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。對于運(yùn)動(dòng)殘疾患者，在不使用鼠標(biāo)的條件下如何幫助他們實(shí)現(xiàn)二維光標(biāo)的運(yùn)動(dòng)控制，是科技界亟待解決的問題。
[0008]目前存在的利用BCI控制光標(biāo)運(yùn)動(dòng)的主要技術(shù)是基于多類運(yùn)動(dòng)想象BCI技術(shù)、基于SSVEP和P300電位的混合BCI技術(shù)、以及基于運(yùn)動(dòng)想象和P300電位的混合BCI技術(shù)，如中國專利“一種基于運(yùn)動(dòng)想象腦機(jī)接口二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)的控制方法(201210240694.7)”利用左手、右手和腳三種運(yùn)動(dòng)想象產(chǎn)生的BCI分類輸出概率控制光標(biāo)同時(shí)在水平和垂直方向的運(yùn)動(dòng)；中國專利“一種基于腦機(jī)接口的光標(biāo)控制系統(tǒng)及方法(201310111544.0)”利用SSVEP誘發(fā)電位控制光標(biāo)在水平方向上的運(yùn)動(dòng)，利用P300誘發(fā)電位控制光標(biāo)在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)；中國專利“一種腦機(jī)接口的二維光標(biāo)控制方法及裝置(201010509561.6)”利用運(yùn)動(dòng)想象產(chǎn)生的ERD/ERS電位控制光標(biāo)在水平方向的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)利用P300誘發(fā)電位控制光標(biāo)在垂直方向的運(yùn)動(dòng)。然而，基于多類運(yùn)動(dòng)想象的單模式BCI，用戶控制二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)的難度較大，需要長時(shí)間的訓(xùn)練；基于SSVEP和P300電位的混合BCI，提供兩個(gè)二進(jìn)制輸出變量，只能實(shí)現(xiàn)二維光標(biāo)的離散控制，造成非平滑的Z字型光標(biāo)運(yùn)動(dòng)；基于運(yùn)動(dòng)想象和P300誘發(fā)電位的混合BCI，受P300電位檢測準(zhǔn)確率低和檢測時(shí)間長的影響，二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制的精度較低、速度較慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出了一種基于運(yùn)動(dòng)想象和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。
[0010]要控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)在屏幕上作二維運(yùn)動(dòng)，需要兩個(gè)獨(dú)立的控制變量分別、獨(dú)立、同時(shí)控制光標(biāo)在水平和垂直方向的運(yùn)動(dòng)，而且要求這種二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)是連續(xù)平滑的，才能將光標(biāo)從任意一個(gè)起始位置移動(dòng)到任意一個(gè)目標(biāo)位置。為了保證二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，還要求在水平和垂直方向的控制具有高的準(zhǔn)確率。本發(fā)明中基于運(yùn)動(dòng)想象和視覺注意的雙模式混合BCI，提供了兩個(gè)獨(dú)立的控制變量，可以分別、獨(dú)立、同時(shí)控制光標(biāo)在水平和垂直方向的運(yùn)動(dòng)；由于基于運(yùn)動(dòng)想象的BCI輸出變量是連續(xù)的，確保了二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性；由于這兩種BCI具有高的分類識(shí)別率，因而這種二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)也具有較高的穩(wěn)定性。
[0011]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0012]本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供了一種基于運(yùn)動(dòng)想象和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述的二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括電極帽、腦電采集儀、系統(tǒng)控制單元、數(shù)據(jù)處理模塊、光標(biāo)控制模塊以及視覺刺激器。其中系統(tǒng)控制單元、數(shù)據(jù)處理模塊、光標(biāo)控制模塊在計(jì)算機(jī)中編程實(shí)現(xiàn)；視覺刺激器用于誘發(fā)穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(SSVEP)信號(hào)，以界面顯示方式提供給用戶。電極帽用于采集腦電信號(hào)，并輸出給腦電采集儀，腦電采集儀用于對采集的腦電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將數(shù)字化的腦電信號(hào)通過數(shù)據(jù)線輸入計(jì)算機(jī)；系統(tǒng)控制單元接收、保存腦電數(shù)據(jù)，啟動(dòng)系統(tǒng)工作界面，并控制視覺刺激器中的刺激鍵以設(shè)定的頻率閃光；數(shù)據(jù)處理模塊對運(yùn)動(dòng)想象腦電數(shù)據(jù)和視覺注意腦電數(shù)據(jù)分別進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)處理、特征提取和分類識(shí)別；光標(biāo)控制模塊根據(jù)分類識(shí)別的結(jié)果計(jì)算光標(biāo)在水平和垂直方向的位移，控制光標(biāo)進(jìn)行連續(xù)的二維運(yùn)動(dòng)。光標(biāo)運(yùn)動(dòng)過程作為視覺信息反饋給用戶，幫助用戶調(diào)整運(yùn)動(dòng)想象腦狀態(tài)。
[0013]所述的視覺刺激器包含6個(gè)刺激鍵，分布于計(jì)算機(jī)屏幕四周。其中上邊框中2個(gè)“up (向上)”刺激鍵以IOHz的頻率閃光;下邊框中的2個(gè)“down (向下)”刺激鍵以12Hz的頻率閃光，左、右邊框中各一個(gè)“stop (停止)”刺激鍵以15Hz的頻率閃光。
[0014]本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供了一種基于運(yùn)動(dòng)想象和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制方法。首先，系統(tǒng)控制單元啟動(dòng)系統(tǒng)工作界面，在工作界面上隨機(jī)產(chǎn)生光標(biāo)和目標(biāo)，控制視覺刺激器上的刺激鍵以設(shè)定的頻率閃光；用戶根據(jù)系統(tǒng)提供的指令，注視特定的刺激鍵并同時(shí)執(zhí)行特定的運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)；電極帽實(shí)時(shí)采集頭皮腦電信號(hào)，經(jīng)腦電采集儀放大、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過數(shù)據(jù)線輸入計(jì)算機(jī)；系統(tǒng)控制單元接收腦電數(shù)據(jù)，根據(jù)電極位置將運(yùn)動(dòng)想象產(chǎn)生的腦電數(shù)據(jù)和視覺注意產(chǎn)生的腦電數(shù)據(jù)分開，保存在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中；數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)時(shí)對這兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的預(yù)處理、特征提取和分類識(shí)別；光標(biāo)控制模塊根據(jù)兩類數(shù)據(jù)的分類結(jié)果，計(jì)算光標(biāo)在水平和垂直方向的位移，控制光標(biāo)進(jìn)行連續(xù)的二維運(yùn)動(dòng)。光標(biāo)運(yùn)動(dòng)過程作為視覺信息反饋給使用者，幫助用戶調(diào)整運(yùn)動(dòng)想象腦狀態(tài)。
[0015]本發(fā)明所述的控制方法，包含以下具體步驟:
[0016]I)系統(tǒng)初始化:使用者穿戴電極帽，坐在計(jì)算機(jī)正前方，眼睛與屏幕保持大約0.6米的距離。電極按照“國際10/20標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)”放置，記錄運(yùn)動(dòng)想象數(shù)據(jù)的電極位于大腦初級運(yùn)動(dòng)傳感區(qū)域和輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)域，記錄視覺注意數(shù)據(jù)的電極位于大腦枕部區(qū)域。給記錄電極通道注入導(dǎo)電膠，并確保其與頭皮接觸良好。系統(tǒng)控制單元啟動(dòng)系統(tǒng)工作界面，在工作界面上隨機(jī)產(chǎn)生光標(biāo)和目標(biāo)，啟動(dòng)視覺刺激器工作。
[0017]2)腦電信號(hào)采集:使用者根據(jù)工作界面指令的要求，在注視特定刺激鍵的同時(shí)，執(zhí)行特定的運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)，產(chǎn)生的頭皮腦電信號(hào)通過電極帽采集，經(jīng)過腦電采集儀放大、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過數(shù)據(jù)線將數(shù)字化的腦電數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)控制單元接收腦電數(shù)據(jù)，按照電極的位置將兩類腦電數(shù)據(jù)分開后，保存在指定的內(nèi)存中。
[0018]3)腦電數(shù)據(jù)處理:數(shù)據(jù)處理模塊分別對運(yùn)動(dòng)想象產(chǎn)生的腦電信號(hào)和視覺注意產(chǎn)生的腦電信號(hào)依次進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和分類識(shí)別，然后將分類識(shí)別的結(jié)果傳輸?shù)焦鈽?biāo)控制豐吳塊。
[0019]4)光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制:光標(biāo)控制模塊根據(jù)兩類數(shù)據(jù)的分類結(jié)果，計(jì)算光標(biāo)在水平和垂直方向的位移，控制光標(biāo)在工作界面進(jìn)行連續(xù)的二維運(yùn)動(dòng)。在光標(biāo)移動(dòng)過程中，使用者判斷光標(biāo)是否到達(dá)目標(biāo)位置。如果光標(biāo)到達(dá)目標(biāo)位置，使用者停止操作，本次光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)結(jié)束；如果光標(biāo)未到達(dá)目標(biāo)位置，使用者重復(fù)步驟2)和步驟3)，繼續(xù)控制光標(biāo)移動(dòng)。
[0020]所述步驟2)中工作界面指令是指，打開工作界面時(shí)系統(tǒng)隨機(jī)產(chǎn)生的光標(biāo)和目標(biāo)，要求使用者將光標(biāo)從當(dāng)前所在位置移動(dòng)到目標(biāo)所在位置。
[0021]所述步驟2)中特定的刺激鍵是指，當(dāng)使用者想要控制光標(biāo)在垂直方向向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，使用者需要注視工作界面上邊框中的兩個(gè)視覺刺激鍵之一。這兩個(gè)刺激鍵以IOHz的頻率閃光，該頻率對應(yīng)的SSVEP信號(hào)被指定為控制光標(biāo)向上運(yùn)動(dòng)；當(dāng)使用者想要控制光標(biāo)在垂直方向向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，使用者需要注視工作界面下邊框中的兩個(gè)視覺刺激鍵之一。這兩個(gè)刺激鍵以12Hz的頻率閃光，該頻率對應(yīng)的SSVEP信號(hào)被指定為控制光標(biāo)向下運(yùn)動(dòng)；當(dāng)使用者想要控制光標(biāo)在垂直方向不運(yùn)動(dòng)時(shí)，使用者需要注視工作界面左、右邊框中的兩個(gè)刺激鍵之一。這兩個(gè)刺激鍵以15Hz頻率閃光，該頻率對應(yīng)的SSVEP信號(hào)被指定為控制光標(biāo)在垂直方向停止運(yùn)動(dòng)。
[0022]所述步驟2)中特定的運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)是指，當(dāng)使用者想要控制光標(biāo)在水平方向向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，使用者需要執(zhí)行左手運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)，該任務(wù)被指定為控制光標(biāo)向左運(yùn)動(dòng)；當(dāng)使用者想要控制光標(biāo)在水平方向向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，使用者需要執(zhí)行右手運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)，該任務(wù)被指定為控制光標(biāo)向右運(yùn)動(dòng)。
[0023]所述步驟2)中按照電極的位置將兩類腦電數(shù)據(jù)分開是指，位于大腦初級運(yùn)動(dòng)傳感區(qū)域和輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)域的電極記錄的數(shù)據(jù)為運(yùn)動(dòng)想象產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，位于大腦枕部區(qū)域的電極記錄的數(shù)據(jù)為視覺注意產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
[0024]所述步驟3)中對運(yùn)動(dòng)想象產(chǎn)生的腦電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理包括降采樣率、使用共平均參考(Common Average Reference, CAR)對降米樣率后的數(shù)據(jù)重定參考點(diǎn)、以及對重定參考點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行8~30Hz的帶通濾波，提取包含Mu節(jié)律和Beta節(jié)律頻帶的ERD/ERS信號(hào)。
[0025]所述步驟3)中對運(yùn)動(dòng)想象產(chǎn)生的腦電信號(hào)進(jìn)行特征提取是指，使用共空域模式(Common Spatial Pattern, CSP)算法對帶通濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行空域?yàn)V波,將兩類數(shù)據(jù)投影到最有判別力的方向，提取投影后數(shù)據(jù)的方差為分類特征。CSP算法的具體步驟如下:
[0026]①分別計(jì)算兩類數(shù)據(jù)的歸一化平均協(xié)方差矩陣
【權(quán)利要求】
1.一種基于運(yùn)動(dòng)想象和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是包括電極帽、腦電采集儀、系統(tǒng)控制單元、數(shù)據(jù)處理模塊、光標(biāo)控制模塊以及視覺刺激器；其中系統(tǒng)控制單元、數(shù)據(jù)處理模塊、光標(biāo)控制模塊在計(jì)算機(jī)中編程實(shí)現(xiàn)；視覺刺激器用于誘發(fā)穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位信號(hào)，以界面顯示方式提供給用戶；電極帽用于采集腦電信號(hào)，并輸出給腦電采集儀，腦電采集儀用于對采集的腦電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將數(shù)字化的腦電信號(hào)通過數(shù)據(jù)線輸入計(jì)算機(jī)；系統(tǒng)控制單元接收、保存腦電數(shù)據(jù)，啟動(dòng)系統(tǒng)工作界面，并控制視覺刺激器中的刺激鍵以設(shè)定的頻率閃光；數(shù)據(jù)處理模塊對運(yùn)動(dòng)想象腦電數(shù)據(jù)和視覺注意腦電數(shù)據(jù)分別進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)處理、特征提取和分類識(shí)別；光標(biāo)控制模塊根據(jù)分類識(shí)別的結(jié)果計(jì)算光標(biāo)在水平和垂直方向的位移，控制光標(biāo)進(jìn)行連續(xù)的二維運(yùn)動(dòng)；光標(biāo)運(yùn)動(dòng)過程作為視覺信息反饋給用戶，幫助用戶調(diào)整運(yùn)動(dòng)想象腦狀態(tài)； 所述的視覺刺激器包含6個(gè)刺激鍵，分布于計(jì)算機(jī)屏幕四周；其中上邊框中2個(gè)“up”刺激鍵以IOHz的頻率閃光；下邊框中的2個(gè)“down”刺激鍵以12Hz的頻率閃光，左、右邊框中各一個(gè)“stop”刺激鍵以15Hz的頻率閃光。
2.權(quán)利要求1所述的基于運(yùn)動(dòng)想象和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的二維光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是: 1)系統(tǒng)初始化:使用者穿戴電極帽，坐在計(jì)算機(jī)正前方，眼睛與屏幕保持大約0.6米的距離；電極按照“國際10/20標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)”放置，記錄運(yùn)動(dòng)想象數(shù)據(jù)的電極位于大腦初級運(yùn)動(dòng)傳感區(qū)域和輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)域，記錄視覺注意數(shù)據(jù)的電極位于大腦枕部區(qū)域；給記錄電極通道注入導(dǎo)電膠，并確保其與頭皮接觸良好；系統(tǒng)控制單元啟動(dòng)系統(tǒng)工作界面，在工作界面上隨機(jī)產(chǎn)生光標(biāo)和目標(biāo)，啟動(dòng)視覺刺激器工作； 2)腦電信號(hào)采集:使用者根據(jù)工作界面指令的要求，在注視特定刺激鍵的同時(shí)，執(zhí)行特定的運(yùn)動(dòng)想象任務(wù)，產(chǎn)生的頭皮腦電信號(hào)通過電極帽采集，經(jīng)過腦電采集儀放大、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過數(shù)據(jù)線將數(shù)字化的腦電數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)；系統(tǒng)控制單元接收腦電數(shù)據(jù)，按照電極的位置將兩類腦電數(shù)據(jù)分開后，保存在指定的內(nèi)存中； 3)腦電數(shù)據(jù)處理:數(shù)據(jù)處理模塊分別對運(yùn)動(dòng)想象產(chǎn)生的腦電信號(hào)和視覺注意產(chǎn)生的腦電信號(hào)依次進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和分類識(shí)別，然后將分類識(shí)別的結(jié)果傳輸?shù)焦鈽?biāo)控制模塊； 4)光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制:光標(biāo)控制模塊根據(jù)兩類數(shù)據(jù)的分類結(jié)果，計(jì)算光標(biāo)在水平和垂直方向的位移，控制光標(biāo)在工作界面進(jìn)行連續(xù)的二維運(yùn)動(dòng)；在光標(biāo)移動(dòng)過程中，使用者判斷光標(biāo)是否到達(dá)目標(biāo)位置；如果光標(biāo)到達(dá)目標(biāo)位置，使用者停止操作，本次光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)結(jié)束；如果光標(biāo)未到達(dá)目標(biāo)位置，使用者重復(fù)步驟2)和步驟3)，繼續(xù)控制光標(biāo)移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK103699217SQ201310576795
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】魏慶國, 盧宗武, 劉且根 申請人:南昌大學(xué)