[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无效
申请号: | 200910068834.5 | 申请日: | 2009-05-14 |
公开(公告)号: | CN101576772A | 公开(公告)日: | 2009-11-11 |
发明(设计)人: | 赵丽;崔世钢;边琰 | 申请(专利权)人: | 天津工程师范学院 |
主分类号: | G06F3/01 | 分类号: | G06F3/01 |
代理公司: | 天津才智专利商标代理有限公司 | 代理人: | 杜文茹 |
地址: | 300222天津市*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 虚拟仪器 稳态 视觉 诱发电位 接口 系统 控制 方法 | ||
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,xi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。
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