[发明专利]一种利用内源性频率标记技术反映大脑脑部信号的脑机接口方法及系统

权利要求书

1.一种利用内源性频率标记技术反映大脑脑部信号的脑机接口方法，包括以下步骤：

(1)播放周期性声音刺激作为参考音；

(2)采集使用者伴随每一声音刺激后的脑部神经活动信号并存储；

(3)对采集到的脑部神经活动信号进行快速傅里叶变换，获得频率空间的能量分布，提取与预设的内源性言语心理表象频率一致的目标频率能量峰值及相邻基线频率峰值；

(4)对内源性频率能量峰值进行分类检测，基于检测结果对使用者动机进行判断，得到脑机接口控制信号；

(5)通过所述脑机接口控制信号控制产生输出指令；

其中，预设的内源性言语心理表象频率＝声音刺激播放频率/n，n为形成一组言语表象的声音刺激数量且n≥2；所述言语表象是指跟随周期性声音刺激进行内心默数若干数字的心理操作。

2.如权利要求1所述一种利用内源性频率标记技术反映大脑脑部信号的脑机接口方法，其特征在于，步骤(1)中采用声音刺激器播放周期性声音刺激，所述声音刺激为短音，选自纯音、白噪音、语谱噪音中的一种。

3.如权利要求1或2所述一种利用内源性频率标记技术反映大脑脑部信号的脑机接口方法，其特征在于，步骤(1)中所述周期性声音刺激的频率不高于8Hz。

4.如权利要求1所述一种利用内源性频率标记技术反映大脑脑部信号的脑机接口方法，其特征在于，步骤(2)中所述脑部神经活动信号为脑电图或脑磁图信号，提取的脑电图或脑磁图信号经过放大器放大、进行数模转换，以数字形式存储于计算机中。

5.如权利要求1所述一种利用内源性频率标记技术反映大脑脑部信号的脑机接口方法，其特征在于，步骤(3)中还包括预处理，为滤波、去眼电和基线矫正中至少一种，随后通过快速傅里叶变换转化为能量分布。

6.如权利要求1或5所述一种利用内源性频率标记技术反映大脑脑部信号的脑机接口方法，其特征在于，步骤(3)中所述预设的内源性言语心理表象频率不低于0.5Hz；所述目标频率设定为一种或多种。

7.如权利要求1所述一种利用内源性频率标记技术反映大脑脑部信号的脑机接口方法，其特征在于，步骤(4)中所述分类检测基于二分类或多分类算法：当设定一种预设目标频率时，采用二分类算法：一类为所得到的内源性目标频率能量升高,高于相邻基线频率能量的平均值,表明使用者跟随参考音产生目标频率周期性言语表象活动；另一类为所得到的内源性目标频率能量未升高,不高于相邻基线频率能量的平均值，表明使用者未进行言语表象活动；当设定多种预设目标频率时，采用多分类算法：每一种预设目标频率升高时均对应一类，预设目标无升高时也为一类；分类器包括线性分类器和非线性分类器。

8.如权利要求7所述一种利用内源性频率标记技术反映大脑脑部信号的脑机接口方法，其特征在于，步骤(4)中所述控制信号为：当内源性目标频率1能量升高时，输出结果表征值为“1”，将该预设目标频率1所代表的内容判为“是”；当内源性目标频率2能量升高时，输出结果表征为“2”，将该预设目标频率2所代表的内容判断为“是”，以此类推；当内源性目标频率能量未升高时，输出结果表征值为“0”，将其判为“否”。

9.如权利要求1所述一种利用内源性频率标记技术反映大脑脑部信号的脑机接口方法，其特征在于，步骤(5)中还包括：将所述输出指令的信号进行可视化或直接应用于控制外部设备。

10.一种利用内源性频率标记技术反映大脑脑部信号的脑机接口系统，包括声音刺激器、信号采集装置、信号处理装置和信号输出装置；所述声音刺激器用于播放周期性声音刺激作为参考音；所述信号采集装置用于采集使用者伴随每一声音刺激后的脑部神经活动信号并存储；所述信号处理装置用于对采集到的脑部神经活动信号进行快速傅里叶变换，获得频率空间的能量分布，提取与预设的内源性言语心理表象频率一致的目标频率能量峰值及相邻基线频率峰值，对内源性频率能量峰值进行分类检测，基于检测结果对使用者动机进行判断，得到脑机接口控制信号，通过所述脑机接口控制信号控制产生输出指令；所述信号输出装置具有可视化输出界面或对外部设备的控制装置；

其中，预设的内源性言语心理表象频率＝声音刺激播放频率/n，n为形成一组言语表象的声音刺激数量且n≥2；所述言语表象是指跟随周期性声音刺激进行内心默数若干数字的心理操作。