[发明专利]一种基于视觉脑机接口的自然书写字符输入方法及系统

权利要求书

1.一种基于视觉脑机接口的自然书写字符输入方法，其特征是采用自然书写的方法完成字符输入；

所述的自然书写的方法是指采用可变帧数的视觉刺激产生方法，在计算机屏幕上呈现9个不同频率的圆形视觉刺激，将它们按照3×3的矩阵排列，通过在左边6个刺激圆之间画线输入字符，使用右边3个刺激圆对字符输入操作进行控制，从而实现基于自然书写风格的字符输入；

所述的可变帧数的视觉刺激产生方法是指对于一个特定的刺激频率，使用正弦信号产生函数计算该频率对应的编码序列，由该编码序列调制产生的视觉刺激，其闪光频率不是固定的，而是可变的；

所述的通过在左边6个刺激圆之间画线输入字符是指根据字符的形状和笔划，在两个刺激圆之间画线构造字符，而画线本身可通过注视这两个刺激圆来实现；

所述的使用右边3个刺激圆对字符输入操作进行控制是指使用‘Delete’刺激圆命令，删除前一个错误的操作；使用‘Enter’刺激圆命令，将一个绘制好的字符送到文本区显示；使用‘S/L’刺激圆命令将当前输入到文本区的字符进行大/小写转换；

字符输入的过程是：

用户先后注视两个刺激圆，系统正确识别用户的命令后，自动在这两个刺激圆之间绘制一条线段；根据字符的笔画和书写顺序，用户一步一步地绘制字符；当字符绘制完成后，用户注视‘Enter’刺激圆，将构造的字符输送到文本区显示；通过注视‘S/L’刺激圆，用户可将当前输入文本区的字符进行大/小写转换；在字符输入过程中，如果出现用户操作错误或系统识别错误，通过注视‘Delete’刺激圆可删除本次操作。

2.一种基于视觉脑机接口的自然书写字符输入系统，包括一个基于计算机显示器的视觉刺激器、一个脑电采集平台、一个PC实时处理系统和一个字符输入接口，PC实时处理系统分别与视觉刺激器、脑电采集平台、字符输入接口连接；其中，所述的视觉刺激器用于产生不同频率的视觉刺激，对应于不同的命令；所述的脑电采集平台用于实时采集SSVEP信号，经过放大、滤波与模数转换后，通过数据线输入PC实时处理系统；所述的PC实时处理系统用于对接收的SSVEP信号进行实时处理，检测SSVEP信号的频率，并将其代表的命令传送到字符输入接口；所述的字符输入接口根据命令的类型做相应的处理，并将当前书写的字符传送到文本区显示；

其特征是所述的基于计算机显示器的视觉刺激器由软件编程实现，用于产生9个不同频率的圆形视觉刺激：

其中，所述的计算机显示器的屏幕大小为24英寸，屏幕分辨率为1920×1080像素，屏幕刷新率为60Hz；

其中，所述的9个不同频率在8～15Hz的α频带中选择，最小频率间隔为0.5Hz；每个刺激频率f_i(i＝1,2,…,9)对应的刺激序列由正弦信号抽样产生，计算公式如下：

式中j为帧指针，R为屏幕刷新率；

其中，9个圆形刺激的直径为4cm，相互之间的横向距离为5cm，纵向距离为3cm；刺激序列的动态范围为0～1，这里0表示黑，1表示最亮；

其中，9个圆形刺激按功能分为两组：左边6个刺激圆为‘书写’按键，用于书写字符；右边3个刺激圆为‘控制’按键，用于控制字符输入。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉脑机接口的自然书写字符输入系统，其特征是所述的字符输入接口，用于接收PC实时处理系统发送的命令，根据命令的类型进行相应的处理，包括以下两种情况：

1)如果接收的是字符‘书写’命令，则首先判断是第一个‘书写’命令还是第二个‘书写’命令；若是第一个‘书写’命令，则保存用户注视的刺激圆的位置信息，等待接收第二个‘书写’命令；若是第二个‘书写’命令，则保存用户注视的刺激圆的位置信息，并在两个刺激圆之间绘制一条绿色的直线；

2)如果接收的是字符‘控制’命令，则根据控制命令的功能做相应的处理；若是‘Delete’键命令，则删除前一个书写或控制操作；若是‘S/L’键命令，则将当前输入到文本区的字符进行大小写转换；若是‘Enter’键命令，则将已书写或绘制好的字符输送到文本区显示。