[发明专利]基于虚拟仪器稳态视觉诱发电位脑机接口系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟仪器稳态视觉诱发电位脑机接口系统，包括有依次串连连接的信号采集模块(1)、脑电处理装置(2)和显示界面(3)，以及通过视觉刺激来使大脑产生脑电信号的视觉刺激器(4)，所述的显示界面(3)也通过视觉向信号采集模块(1)反馈所采集到的信号，其特征在于，所述的视觉刺激器(4)包括显示6种不同频率的6组频率显示模块，每一组频率显示模块又包括一个单片机(U1)和由单片机(U1)控制的数码管(D3)，所述的单片机(U1)通过译码器(U4)和与译码器(U4)相连的四个三极管(Q1、Q2、Q3、Q4)控制数码管(D3)的位选(1、2、3、4)；所述的单片机(U1)通过一个电阻(R17)控制数码管(D3)的小数点(dip)；所述的单片机(U1)通过集成芯片(U5)控制数码管(D3)的段选(a、b、c、d、e、f)，所述的数码管(D3)所显示的频率是通过与单片机(U1)相连的频率设置按键(S3、S2)进行设置，所述的单片机(U1)的P2接口通过一个三级管(Q5)驱动LED发光模块(D1)。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器稳态视觉诱发电位脑机接口系统，其特征在于，所述的信号采集模块(1)包括有与人体脑部连接的头皮电极(11)，与头皮电极(11)相连接收该头皮电极(11)所发出的信号的脑电放大器(12)，以及与脑电放大器(12)相连的脑电采集模块(13)，所述的脑电采集模块(13)的输出端连接脑电处理装置(2)的信号输入端。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器稳态视觉诱发电位脑机接口系统，其特征在于，所述的6组频率显示模块选用相同的单片机(U1)和相同的数码管(D3)。

4.一种用于权利要求1所述的基于虚拟仪器稳态视觉诱发电位脑机接口系统的控制方法，其特征在于，包括如下阶段：

一)设置视觉刺激器的频率，使6个不同的LED发光块以各自频率稳定闪烁；

二)将两个头皮电极放置在人体的脑后枕区，并使人的视觉对着视觉刺激器的6个不同的LED发光块，通过头皮电极采集脑电信号并对采集到的脑电信号进行放大和A/D转换后送入脑电处理装置进行脑电处理；所述的脑电处理包括如下步骤：

i)从信号采集模块采集数据，并进行显示和存储；

ii)判断采样时间是否大于设定的时间，不是，继续进行数据存储；

iii)当采样时间大于设定的时间时，读取数据；

iv)对读取的数据使用db5小波母函数进行三层小波分解，设定去噪阈值后，利用db5小波进行高频分量(d1+d2+d3)小波重构；

v)将去噪后的信号利用db30小波进行四层小波包分解，然后重构每个频带的信号；

vi)提取6个刺激频率所在子频带，并计算每个频带的信号能量；

vii)进行能量归一化，利用6个归一化后能量构成脑电信号的特征向量；

viii)搜索特征向量的最大值；

ix)根据搜索结果找出人脑所发出的指令，并进行显示；

三)通过显示界面显示处理后的脑电信息。

5.根据权利要求4所述的基于虚拟仪器稳态视觉诱发电位脑机接口系统的控制方法，其特征在于，所述的设置视觉刺激器的频率，是通过视觉刺激器的频率设定键进行设置。

6.根据权利要求4所述的基于虚拟仪器稳态视觉诱发电位脑机接口系统的控制方法，其特征在于，所述的6个不同的LED发光块所显示的频率分别代表：上、下、左、右、抓和放。

7.根据权利要求4所述的基于虚拟仪器稳态视觉诱发电位脑机接口系统的控制方法，其特征在于，所述的计算每个频带的信号能量是通过如下公式进行计算：其中，x_i为信号序列的第i个小波系数，i＝1，2，3，…，n，E为该频带的信号能量。

8.根据权利要求4所述的基于虚拟仪器稳态视觉诱发电位脑机接口系统的控制方法，其特征在于，所述的能量归一化是：用诱发脑电各个频带能量减去响应前的原始脑电相应频带的能量，再除以诱发脑电的总能量和原始脑电总能量之差。