[发明专利]基于想象脑电的游戏辅助控制方法

说明书

技术领域

本技术发明属于生物医学工程中神经工程技术领域。

技术背景：

对人脑对不同想象的脑电信号分析表明，不同的运动想象在不同的脑区会产生不同的反映，根据这种脑电信号不同，可以提取出不同的运动想象的脑电信号特征，利用设定的分类算法，能使得脑电想象还原成相应的运动。

在计算机和网络技术盛行的今天，各种计算机和网络游戏成为人们生活中的一个主流，普通的游戏输入和控制是通过键盘、鼠标、操纵杆等物理设备进行输入，这使得肌肉和神经障碍人士，玩游戏成为一种梦想。

发明内容

本发明的目的就是通过外部设备，使得大脑想象脑电信号不经过肌肉和神经的传导，直接作为计算机输入信号，达到游戏控制目的。

本发明基于想象脑电的游戏辅助控制方法，包含以下步骤：

步骤1、被试者带上电极帽，设置参考电极；

步骤2、在计算机屏幕上根据设定好的刺激程序，被试者根据试验要求，做出不同的想象。

步骤3、被试者根据步骤2所做出各种想象，采集到不同想象类型的脑电波；

步骤4、根据上述步骤采集到的脑电波，通过脑电采集仪器，传送到信号分析和转换系统中，最后转化成控制命令。

步骤41、由脑电信号分析系统，根据抽取出的特征，判断输入系统的脑电信号特征类型；

步骤42、根据41步骤的结果，输出相应的动作。

2、通过特定刺激模式对脑电信号进行特征提取方法，主要步骤：

步骤1、被试者带上电极帽，设置参考电极；

步骤2、在计算机屏幕上根据设定好的刺激程序，被试者根据试验要求，做出不同的想象。

步骤3、采集到脑电信号进行预处理；

步骤4、运用信号处理方法对脑电信号进行特征提取；

步骤5、应用步骤4的结果，通过分类算法对脑电信号进行分类；

本发明设计的是想象脑电信号进行分类方法

由于脑电信号的特殊性，不同的脑电信号特征和提取分类方法，对不同的人分类准确度有所不同，在脑电输入游戏控制系统(GCS-EEGI)系统中，主要设计了三种方法，根据被试者学习效果不同，系统自动选择分辨率最高算法：短时傅立叶变换、二阶盲辨识和相位同步的方法。

1、短时傅立叶变换方法：

原始的EEG是时域上的信号，能量分布分散，特征信号湮没在噪音之中，为了更好的能抽取出特征，把原始的时域信号转换到时频域上，时域信号转换为时频信号，本发明设计使用的方法是使用短时傅立叶变换(STFT)，根据信号转换分析，发现信号能量集中主要是在8～13Hz，主要是α波段，其次是在18～30Hz，主要是β波段(根据Schwab频率分类方法)。

设被分析信号为x(t)，t＝-∞～∞，分析窗为g(t)。定义非平稳信号x(t)的短时傅立

叶变换为：

STFT(t,w)=∫∞[x(τ)g(τ-t)]e-jwτdτ]]>

g是偶函数，故g(τ)g(τ-t)e^-jwτ以t为中心，沿t为中心、沿t的时间跨度不依赖于t和w，即