[发明专利]基于周期性运动想象任务的异步脑机接口开关控制方法

权利要求书

1.一种基于周期性运动想象任务的异步脑机接口开关控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、用户进行操作，当不需要触发所述脑机接口开关时，用户保持空闲态或执行无关事项；当需要触发所述脑机接口开关时，用户执行所述周期性运动想象任务，产生周期性变化的脑电信号；

步骤2、通过非侵入式头皮脑电装置采集用户的头皮脑电信号，并进行预处理；

步骤3、提取脑电信号在线特征，得到特征信号；

步骤4、将所述特征信号映射为虚拟力；

特征5、将所述虚拟力作用于虚拟动力学系统中以驱动所述虚拟动力学系统状态变化和振荡；

步骤6、所述虚拟动力学系统的状态达到设定阈值时触发所述脑机接口开关的输出指令，实现对所述脑机接口开关的控制；

步骤7、将所述虚拟动力学系统的状态反馈给用户，用户根据所述虚拟动力学系统的节奏和周期完成所述周期性运动想象任务。

2.如权利要求1所述的基于周期性运动想象任务的异步脑机接口开关控制方法，其特征在于，所述空闲态是指用户不运动的情况下保持清醒或执行与所述脑机接口开关控制无关的活动的状态。

3.如权利要求1所述的基于周期性运动想象任务的异步脑机接口开关控制方法，其特征在于，所述周期性运动想象任务是指用户根据一定的节奏周期性切换两个执行运动想象的肢体；所述周期性运动想象任务的节奏是根据所述虚拟动力学系统的状态决定的。

4.如权利要求3所述的基于周期性运动想象任务的异步脑机接口开关控制方法，其特征在于，所述步骤3包括：通过解码算法提取想象肢体运动状态；所述想象肢体运动状态是通过提取时域或频域特征的方法得到的。

5.如权利要求4所述的基于周期性运动想象任务的异步脑机接口开关控制方法，其特征在于，所述步骤3还包括：针对运动想象相关电极通道进行当前时刻前N毫秒时窗的截取，并进行空间滤波和功率谱估计提取特征；所述特征表征当前用户正在执行的运动想象肢体，并在用户切换肢体后改变。

6.如权利要求5所述的基于周期性运动想象任务的异步脑机接口开关控制方法，其特征在于，所述与运动想象相关电极通道包括左右脑区多个通道。

7.如权利要求6所述的基于周期性运动想象任务的异步脑机接口开关控制方法，其特征在于，所述提取时域或频域特征包括：将所述多个通道中的一个及其周围的电极通过线性组合的方式组合为单一左侧电极通道，表征左侧感觉运动区神经活动；将所述多个通道中的另一个及其周围的电极通过线性组合的方式组合为单一右侧电极通道，表征右侧感觉运动区神经活动；将所述单一左侧电极通道和所述单一右侧电极通道分别进行频谱分析，计算感觉运动区频域特征。

8.如权利要求7所述的基于周期性运动想象任务的异步脑机接口开关控制方法，其特征在于，所述步骤4还包括：

步骤4.1、通过滤波器对左侧频域特征和右侧频域特征分别进行滤波，以减少不必要的干扰；

步骤4.2、通过函数映射方法提取左侧电极通道和右侧电极通道的感觉运动区频域特征的幅值差异，获取用户当前运动想象状态的解码结果，并将运动想象状态的估计映射为虚拟力的方向和幅值；

步骤4.3、通过去基线方法将当前虚拟力减去虚拟力过去一段时间内的平均值，使虚拟力具备零均值的统计特性，以便于对虚拟动力学系统的驱动。

9.如权利要求1所述的基于周期性运动想象任务的异步脑机接口开关控制方法，其特征在于，所述步骤5还包括：每间隔S毫秒，在虚拟力的值更新后，将当前的虚拟力输入到所述虚拟动力学系统中，根据S毫秒前的系统原有状态，进行数值求解，计算系统变化情况，获取系统当前状态。

10.如权利要求9所述的基于周期性运动想象任务的异步脑机接口开关控制方法，其特征在于，所述虚拟动力学系统由具有振荡和衰减特性的物理或电学系统构成，在计算机或移动电子设备上虚拟计算所述虚拟动力学系统随时间的状态变化，并通过数值积分方法求解所述虚拟动力学系统对输入信号的响应。