[发明专利]基于运动翻转视觉感知的稳态诱发电位脑-机接口方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学工程中神经工程及脑-机接口技术领域，具体涉及一种基于运动翻转视觉感知的稳态诱发电位脑-机接口方法。

背景技术

脑-机接口是人脑-计算机接口的简称，视觉稳态诱发电位信号作为一种重要的脑-机接口信息载体，与P300、事件相关同步/去同步、自发脑电信号等相比，具有抗干扰能力强、信息传输率高及所有使用者无需训练均可诱发较强信号的特点，因而是所有脑-机接口系统中最具实用意义的信号类型。但不足之处在于视觉稳态诱发电位依赖光闪烁产生的视觉刺激进行诱发，需要较强的光强度，容易造成使用者的不适；特别是在较低的刺激频率下，光闪烁周期较长，造成刺激单元在单周期内亮度变化明显，更容易引起使用者的视觉疲劳，造成使用者大脑响应信号的降低，不适宜于长期使用的脑-机交互场合。

运动感知是视觉系统的基本功能之一，是实现人与外部动态环境进行交互的重要保证。视觉运动诱发电位在研究人的运动视觉处理机制中有重要价值，在基础研究和临床诊断中都有着广泛应用。在脑-机交互领域，中国专利“视觉运动相关神经信号为载体的人机交互方法”（200910076207.6）率先采用视觉运动起始对应的瞬态N2电位实现基于运动感知的脑-机接口范式，但其采用的范式为瞬态范式，单轮实验中多刺激单元按时间先后顺序分别作单向运动，刺激呈现时间较长，刺激效率较低；目标判别时需要将多轮实验结果进行相干平均来提高信号信噪比，判别时间较长。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于运动翻转视觉感知的稳态诱发电位脑-机接口方法，结合了稳态诱发电位与运动感知脑-机接口的优点，在采用低闪烁、用户操作不易疲劳的运动刺激范式的同时，通过频域中统计评估的方法短时有效地实现目标识别。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

基于运动翻转视觉感知的稳态诱发电位脑-机接口方法，包括以下步骤：

步骤1，在使用者头部视觉枕区安放测量电极，在其单侧耳垂位置处安放参考电极，在其头部前额处安放地电极，电极测得的脑电信号经放大和模数转换后送往计算机；

步骤2，将2个以上按不同翻转频率进行稳态振荡运动的牛顿环运动刺激单元通过计算机屏幕同时呈现在使用者面前，使用者头部距离计算机屏幕为50～100厘米，牛顿环运动刺激单元为明暗相间同心圆环，明亮区域和暗区域面积相等，在刺激呈现过程中，牛顿环运动刺激单元按正弦调制方式进行收缩和扩张，形成两个方向上的周期往复振荡运动，收缩与扩张运动之间的交替变化频率为正弦调制频率的2倍，定义为牛顿环运动刺激单元的运动翻转频率，

牛顿环运动刺激单元的收缩和扩张运动的具体实现方式为：

牛顿环生成函数：

z=C*cos(x²+y²+phi)                    （1）

其中：C：常数

x,y：牛顿环内的像素点对应的x,y坐标

phi：牛顿环相位值

通过调制牛顿环相位值由0至π时，牛顿环进行收缩运动；调制牛顿环相位值由π至0时，牛顿环进行扩张运动，牛顿环运动刺激单元的收缩和扩张运动采用正弦调制牛顿环相位值的方式实现：

phi(t)=π2+π2*sin(2*π*f*t-π2)---(2)]]>

相位调制计算公式（2）中参数的变换关系如下：