[发明专利]步进延迟闪烁序列的脑机接口控制方法及其系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种脑机接口的控制方法及其系统，且特别是有关于一种步进延迟闪烁序列的脑机接口控制方法及其系统。

背景技术

随着，医学工程的不断创新与进步，近年来脑机接口(Brain Computer Interface，BCI)系统已经广泛地应用于各种特定装置的驱动控制接口中。例如，轮椅、病床以及娱乐多媒体装置的动作命令可透过脑机接口系统的显示装置产生相对应的视觉刺激信号。接着，脑机接口系统获取使用者注视显示装置时相对应产生的脑波信号，并判断脑波信号所对应的动作命令，以对上述装置进行动作控制。

已知脑机接口技术包含稳态视觉诱发电位(Steady-state Visual Evoked Potential，SSVEP)系统、闪烁视觉诱发电位(Flash Visual Evoked Potential，FVEP)系统、相位标定闪光序列(Phase tagged flickering sequence)视觉诱发电位系统以及双相位刺激(Biphasic stimulation)视觉诱发电位系统，用以透过相异的视觉闪烁序列编码方式产生视觉刺激信号。

然而，稳态视觉诱发电位系统所能提供的视觉选项有限，若采用多频率刺激以增加视觉选项时，则会造成脑波响应能量不同与闪光画面凌乱的问题。闪烁视觉诱发电位系统则会产生闪光顺序凌乱的画面，且易受其它生理信号的干扰。相位标定闪光序列视觉诱发电位系统在不同使用者的生理反应差异下，必须先校正初始闪光相位，而且在长时间使用下因为使用者的视觉疲劳而产生响应相位偏移，使得闪光相位必须重新校正。双相位刺激视觉诱发电位系统则须对视觉刺激信号与脑波信号的参考相位进行测量，使得冗余数据增加。

因此，迄今已知技术仍具有上述缺陷与不足之处需要解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种步进延迟闪烁序列的脑机接口控制方法及其系统。

本发明的一方面是在提供一种步进延迟闪烁序列的脑机接口控制系统，包含闪烁序列产生单元、显示单元、测量单元以及信号处理单元。闪烁序列产生单元用以产生多个相异的闪烁序列信号，闪烁序列信号是由稳定闪光区段与相异时序划分的多个步进延迟闪光区段进行编码而形成。显示单元电性耦接闪烁序列产生单元，包含多个显示区域，用以显示相对应闪烁序列信号的多个目标影像。测量单元透过电极连接生物体，用以获取生物体受目标影像诱发所产生的响应信号。信号处理单元电性耦接测量单元以及闪烁序列产生单元，并透过数学方法对响应信号进行信号处理，以辨识生物体是注视目标影像中的哪一者而产生相对应的控制命令。

依据本发明的一实施例，其中步进延迟闪光区段所对应的多个延迟期间为相异。

依据本发明的一实施例，其中步进延迟闪光区段是对应延迟闪光频率，且延迟闪光频率为可调整。

依据本发明的一实施例，其中稳定闪光区段的持续期间为可调整。

依据本发明的一实施例，其中每个闪烁序列信号的稳定闪光区段具有多个闪光周期，且闪光周期是对应稳定闪光频率。

依据本发明的一实施例，其中闪烁序列信号具有相同或相异的稳定闪光频率。

依据本发明的一实施例，其中闪光周期的亮暗区间比为可调整。

依据本发明的一实施例，其中闪烁序列产生单元包含可程序化芯片。可程序化芯片为单芯片、可程序逻辑门阵列以及微控制器中至少一者，并透过软件、硬件或软硬件结合的方式产生闪烁序列信号。

依据本发明的一实施例，其中显示区域的显示亮度以及显示图案为可调整。

本发明的另一方面是在提供一种步进延迟闪烁序列的脑机接口控制方法，包含下列操作步骤。首先，产生多个相异的闪烁序列信号，其中闪烁序列信号是由稳定闪光区段与相异时序划分的多个步进延迟闪光区段进行编码而形成。随后，显示相对应闪烁序列信号的多个目标影像。接着，获取生物体受目标影像诱发所产生的响应信号。其后，透过数学方法对响应信号进行信号处理，以辨识生物体是注视目标影像中的哪一者。随后，产生相对应目标影像中的一者的控制命令。

依据本发明的一实施例，上述脑机接口控制方法还包含通过数字滤波方法、时间平均技术、独立成分分析法、经验模态分解法以及小波分析中至少一者消除响应信号中预设频率范围以外的噪声，以提高响应信号的信号噪声比。