[发明专利]基于动态语义目标闪烁与径向棋盘格运动的视觉诱发脑控方法

说明书

本发明公开了一种基于动态语义目标闪烁与径向棋盘格运动的视觉诱发脑控方法，将二维语义地图分割处理得到的室内动态语义目标图片，并对其进行灰度处理后与径向棋盘格进行嵌套组合，再以正弦调制的方式进行闪烁生成视觉诱发范式，通过视觉诱发单元呈现在操控者面前，操控者根据自己意图选择诱发刺激目标进行注视，脑电信号采集单元同步采集枕叶区脑电信号，并将信号实时传输至脑电信号处理单元进行处理得到操控者的脑控意图。将脑电信号处理单元得到的视觉诱发电位解码结果显示在视觉诱发单元上。操控者可根据自己的控制意图重新选择视觉诱发刺激目标进行注视，进行下一轮目标的选择，该方法可改善视觉诱发脑控系统在动态非结构化环境下的适应性。

技术领域

本发明属于生物医学工程及脑-机接口领域，涉及一种基于动态语义目标闪烁与径向棋盘格运动的视觉诱发脑控方法。

背景技术

脑控技术是一种可实现大脑与外部设备进行直接交互的新兴技术，该项技术通过采集操控者脑控意图的大脑皮层电信号，借助人工智能算法对其脑控意图进行识别并转化为外围设备的控制信号，从而实现操控者与外围设备间的直接交互。

在脑控系统的研究中，根据脑电信号产生机理的不同可将其分为：自发型脑控系统，如运动想象脑控系统与诱发型脑控系统，如稳态视觉诱发脑控系统、P300脑控系统等。其中，基于稳态视觉诱发电位的诱发型脑控系统，因其具有稳定的时频响应特性和较高的信息传输率，得到了广泛的应用。

但传统的视觉诱发脑控系统，一般多采用基于LED(Light Emitting Diode，LED)的光闪烁刺激、棋盘格翻转刺激等方式进行视觉电位的诱发，长时间使用易造成操控者的视觉疲劳，降低视觉诱发电位的信噪比，进而影响信号的分类精度。近年来研究人员先后提出的牛顿环、往复摆动、螺旋运动等稳态视觉诱发范式，相比传统的刺激范式具有更好的舒适性且不易疲劳。但上述范式缺少对动态非结构化环境的适应性，仅能在预先设定的场景下进行使用。此外，现有的视觉诱发电位信噪比低，严重影响了脑电信号的解码精度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种基于动态语义目标闪烁与径向棋盘格运动的视觉诱发脑控方法，旨在解决现有技术中缺少对动态非结构化环境的适应性，仅能在预先设定的场景下进行使用的缺陷性技术问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提出的一种基于动态语义目标闪烁与径向棋盘格运动的视觉诱发脑控方法，包括如下步骤：

S1、基于动态语义目标闪烁与径向棋盘格运动的视觉诱发刺激目标为：将基于二维语义地图进行分割处理，得到室内动态语义目标图片，对动态语义目标图片经过灰度处理后与径向棋盘格进行嵌套组合，并以正弦调制的方式进行闪烁；

S2、基于动态语义目标闪烁与径向棋盘格运动的视觉诱发范式由具有不同闪烁频率的视觉诱发刺激目标组成，将视觉诱发范式通过视觉诱发单元呈现在操控者面前，操控者根据自己的脑控意图选择对应的视觉诱发刺激目标进行注视；

S3、位于操控者头部的脑电信号采集单元同步采集操控者大脑皮层枕叶区产生的视觉诱发电位；

S4、将获取的视觉诱发电位通过脑电信号采集单元发送给位于操控者移动范围之内的脑电信号处理单元；脑电信号处理单元对采集到的脑电信号进行处理，分析得到操控者的脑控意图。

优选地，视觉诱发刺激目标的中间部分为动态语义目标图片，视觉诱发刺激目标的外围部分为径向棋盘格收缩-扩张运动。

优选地，视觉诱发范式的实现方法如公式(1)所示：