[发明专利]通过脑电波信号产生电子产品控制命令的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于脑电波信号处理技术领域，尤其是涉及一种通过脑电波信号产生电子产品控制命令的方法及系统。

背景技术

目前，帮助行动不便，或残疾人辅助的义肢，机器人，通过大脑来控制的方式有两种，一种是植入型，另一种是非植入型的脑电波设备，我们采取的是非植入型脑电波的控制系统以辅助行动不便人群，例如渐冻人(ALS)病人的行动，交流，娱乐。相比于植入型脑电波设备，非植入型的效果偏弱，但是所需成本很低，且不存在植入颅内芯片，以及定期更换芯片问题。

非植入型脑电波设备适合用于帮助行动不便的人群与外界进行交互行为，且成本较低的应用。但是，现有的非植入型脑电波设备在控制方面的准确率还有待提升。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种通过脑电波信号产生电子产品控制命令的方法及系统，以得到自适应于用户自身的特有的脑电波电子产品控制方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

通过脑电波信号产生电子产品控制命令的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)采集用户一段时间的脑电波数据，其中包括观看SSVEP系统的六个脑电刺激频率闪烁时的脑电波数据，和休息阶段的脑电波数据；还有将数据截取窗口的长度的初始值设为1秒；

2)通过数据截取窗口对步骤1中的脑电波数据进行截取，获得若干个脑电波数据段；

3)对步骤2得到的脑电波数据段进行典型相关分析，获得CCA分数；

4)将步骤2得到的脑电波数据段进行分类，将对应于六个脑电刺激频率闪烁时的脑电波数据段定义为注意力脑电波数据段并将其标签标为1，且找到每个注意力脑电波数据段的CCA分数；将非对应六个频率时的脑电波数据段定义为非注意脑电波数据段并将其标签标为0，且找到每个非注意脑电波数据段的CCA分数；

5)通过Beta算法分析步骤3得到的CCA分数，得到两种脑电波数据的似然比R；

6)将似然比与对应的实际的观测脑电波数据段的标签进行比对，得到准确率P，其中，如果R大于1，则判断当前脑电波数据段为注意力脑电波数据段，反之则判断为非注意脑电波数据段；

7)通过Shannon熵信息论方法，计算出脑电波数据段的信息传输率B；之后，判断窗口长度是否大于3.5秒，如不是，则将数据截取窗口的长度增加0.5秒后跳至第二步循环执行，如的，继续第8步；

8)得到循环中B值最大的窗口长度T，以及对应的Beta模型，得到自适应于用户自身的特有的脑电波电子产品控制系统控制命令的判断依据。

进一步的，步骤4完成后，对第一种注意力脑电波数据段与第二种非注意脑电波数据段的CCA分数的分布进行分析，通过Chi-square测试来判断是否两种分数分布在6个不同的频率下存在显著差异，如不存在，则将数据截取窗口的长度增加0.5秒后跳至第二步循环执行，如存在，继续第5步。

相对于现有技术，本发明是具有以下优势：

本发明方法为每一位用户实时训练出自适应于自身特有的脑电波特征的判断算法，大大提升了非植入型脑电波设备在控制方面的准确率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述脑电波数据采集的通道选取示意图；

图2为本发明实施例所述通过脑电波信号产生电子产品控制命令的方法流程及验证应用流程。

附图标记说明：

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图2所述，本实施例通过脑电波信号产生电子产品控制命令的方法包括如下步骤：

第一步：通过脑电信号采集单元，采集当前用户15分钟的脑电波数据，12个通道数，分别为Cz,P3,Pz,P4,PO7,PO3,POz,PO4,PO8，O1，Oz，O2，如图1所示；脑电波数据包括用户观看一定时间段的SSVEP系统的六个脑电刺激频率(6Hz,7.5Hz,8.57Hz,10Hz,10.9Hz,13.3Hz)闪烁时的6种脑电波数据，还有一种休息阶段的脑电波数据，最终获得种个脑电数据；所述脑电波EEG数据被向下采样到256赫兹，带通滤波在1到40赫兹之间；还有将数据截取窗口的长度的初始值设为1秒；