[发明专利]一种异步混合脑机接口方法

说明书

本发明公开了一种异步混合脑机接口方法，基于注视信号和稳态视觉诱发电位，其步骤为：(1)呈现控制界面，控制界面中包括有效区域和无效区域；(2)从注视跟踪模块获取注视信号，根据该注视信号判断注视时长是否超过预先设置的阈值，以及当前的注视点是否位于控制界面的有效区域内；(3)对在控制界面有效区域内的所有目标控制键施加定频闪烁的视觉刺激；(4)在(3)步骤实施的同时，在后台持续从注视跟踪模块获取注视信号，并实时判断当前的注视点是否发生变化，若判断结果为是，则立刻停止步骤(3)中的视觉刺激并回到步骤(2)；(5)目标识别过程，并根据结果输出控制命令。本发明具有原理简单、实现简便、控制精度高、信息传输率高、实时异步自主控制、中途纠错等优点。

技术领域

本发明主要涉及到脑机接口技术领域，特指一种基于注视信号和稳态视觉诱发电位的异步混合脑机接口方法。

背景技术

脑机接口(Brain-Computer Interface，BCI)是一种新的不依赖于外周神经和肌肉参与的人机通讯系统。它通过检测并判别脑电信号中对应不同大脑活动所体现出来的时空模式来识别人的意图，并将其转换成能被计算机所识别和执行的数字信号，建立人脑与外设的直接通讯。目前，BCI在助残、康复工程及武器装备研发、娱乐等领域均有着广泛的应用前景，已受到国内外研究学者的广泛关注。

随着人们对大脑功能不断深入的研究及信号处理技术的快速发展，对通过在用户头部安放电极采集到的头皮脑电图(Electroencephalogram,EEG)信号的处理技术已经达到一定水平，并已用于网页浏览、机械臂和轮椅控制，以及字符输入等脑控技术的研究，这为基于EEG的BCI研究推广及其相关产品进入实际生活应用提供了技术基础。目前，国内外众多BCI研究团队对基于EEG信号的BCI研究主要集中在分别对其时域、空域、频域成分脑电模态的分析处理上。例如，采用稳态视觉诱发电位(Steady-state Visually EvokedPotential,SSVEP)的频域信息驱动的BCI系统的研究已经达到了较高水平，能够同时实现高准确率和高信息传输率。

SSVEP可通过施加定频闪烁的视觉刺激诱发产生。在刺激过程中，用户通过注视以某特定频率闪烁的字符模块，使其头部枕区(初级视皮层)EEG信号产生与刺激频率相对应的特征电位。系统通过对EEG信号频域成分的辨识来反推出视觉刺激的频率，进而确定用户所注视的目标位置。为实现高准确率和高信息传输率，传统的基于SSVEP的同步脑机接口，要求用户非常熟悉系统界面，控制过程中要高度集中注意力，这就增加了用户的学习成本和脑力负荷，连续地注视闪烁刺激会引起眼睛疲劳，而且用户无法自主控制闪烁的开始和停止，无法在闪烁中途纠错。另一方面，传统的基于SSVEP的异步脑机接口，则是以牺牲信息传输率为代价来确保较高的准确率，而且同样难以方便快捷自然地控制闪烁的开始和停止。这些问题降低了基于SSVEP的脑机接口系统的适用性，也给系统的推广应用增加了难度。

为了进一步优化系统，推进脑机接口走向实用，科研人员提出了混合脑机接口的概念。混合脑机接口包括2种类型：一类是指由两个以上脑机接口方法混合的系统，如SSVEP-P300混合脑机接口、SSVEP-MI(运动想象)混合脑机接口等；另一类是指由至少一个脑机接口和其他类型输入混合的系统，后者包括表面肌电、心电、人眼注视信号等。混合脑机接口可以充分利用多种交互技术的优点，常被用于提高目标识别准确率、系统信息传输率，改善系统异步性能，目前已受到了科研人员的广泛关注。