[发明专利]一种基于RSVP范式的视听觉结合的脑-机接口方法

说明书

本发明公开了一种基于RSVP范式的视听觉结合的脑‑机接口方法，所述方法包括：设计应用于脑机接口实验的新范式，所述新范式为以听觉辅助视觉的BCI刺激范式；搭建脑电信号采集装置；采集受试者的脑电信号数据、存储脑电数据并进行相应的预处理和特征提取；通过支持向量机对诱发的脑电信号进行分类并计算，判断正确率和信息传输率；所述方法对呈现的视觉对象结合相应的语音播报加深受试者对刺激的感知力度，达到更优的分类效果。本发明设计了以听觉辅助视觉的BCI刺激范式，与传统基于仅视觉诱发的BCI系统相比，能够增加BCI系统的可分性与可靠性。

技术领域

本发明涉及脑-机接口领域，尤其涉及一种基于RSVP(Rapid Serial VisualPresentation，快速连续序列呈现)范式的视听觉结合的脑-机接口方法。

背景技术

第一次BCI国际会议1999年在美国纽约州召开，提出了BCI基本定义为“Brain–computer interfaces(BCI’s)give their users communication and control channelsthat do not depend on the brain’s normal output channels of peripheral nervesand muscles.”(“脑-机接口给予用户以不依赖于脑外围神经和肌肉正常输出通路的交流与控制渠道”)。脑机接口是神经科学与工程技术的一种新型交互结合方式，它可以无需采用常规的肢体接触和语言表达便能实现人与外界机器设备的信息交互，主要是通过对不同状态下的脑电信号进行识别通，并转换成控制语句来直接控制外部设备，使“思想”变成“行动”。脑机接口的研究目前成为脑科学研究、人工智能等研究的热点技术，受到越来越广泛的关注和支持。

现有的脑机接口拼写器大多是基于诱发电位P300的BCI系统。1988年，Farwell和Donchin首次将P300应用到BCI系统设计当中。P300信号本质为大脑中央皮层区域的一种内源性诱发电位，在时域中表现为小概率事件触发或任务相关刺激后300ms左右出现的正向偏转的高峰值波形。P300脑机接口的优点是使用者需要的训练很少，因此应用非常广泛，如鼠标控制，机器人控制等。

基于P300的BCI研究中常用视觉诱发范式为矩阵闪烁范式，在包含受试者所注视字母的行和列闪烁时会诱发出P300，通过信号处理和模式识别技术检测诱发出最强P300的行和列，即可判定当前被试所想拼写的字母，从而实现智能拼写的功能。但是这样的范式要求受试者能够跟随闪烁的行和列快速的移动眼球，而且矩阵呈现需要较大的空间界面。最近，Acqualagna等人引入了一种更适合于眼睛无法移动的残疾被试使用的P300刺激范式，即RSVP范式。不同于矩阵刺激界面，在RSVP范式中，各刺激事件将以随机顺序始终出现于屏幕中央。因此，该刺激范式不要求被试有任何的眼睛移动，被试只需注意并默数目标刺激出现的次数。通过检测诱发最大P300的目标刺激所对应的事件标签，即可判定其为当前被试所要执行的目标指令，从而实现被试对外部设备的控制和通信。而且范式呈现的视线范围小，可在较小的屏幕上呈现，适合应用于小型的电子设备。如移动电话，手环等。

使用RSVP作为视觉刺激诱发范式虽然有很大优势，尽管其具有快速性的特点，但是因为此范式呈现状态是单个连续出现，并不能达到较高的信息传输率。

发明内容

本发明提供了一种基于RSVP范式的视听觉结合的脑-机接口方法，本发明设计了以听觉辅助视觉的BCI刺激范式，与传统基于仅视觉诱发的BCI系统相比，能够增加BCI系统的可分性与可靠性，详见下文描述：

一种基于RSVP范式的视听觉结合的脑-机接口方法，所述方法包括：

设计应用于脑机接口实验的新范式，所述新范式为以听觉辅助视觉的BCI刺激范式；

搭建脑电信号采集装置；采集受试者的脑电信号数据、存储脑电数据并进行相应的预处理和特征提取；