[发明专利]一种脑-机接口视觉刺激方法及信号识别方法

权利要求书

1.一种脑-机接口视觉刺激方法，其特征在于，将待显示图像以设定频率的正弦调制方式进行调制显示出来；其中对待显示图像的下列一种或多种属性进行调制：亮度、大小、形状、翻转角度；

a)对图像亮度的调制方法为：用正弦波信号的幅度调制图像的亮度，当正弦波信号幅度为最小值时图像在颜色空间的亮度最小，当正弦波信号幅度为最大值时图像在颜色空间的亮度最大；

b)对图像大小的调制方法为：用正弦波信号的幅度调制图像的边长，当正弦波信号幅度为最小值时图像边长变化为原始图像边长的n分之一，当正弦波信号幅度为最大值时图像边长变化为原始图像边长的n倍，当正弦波信号幅度为最大值一半时图像边长与原始图像相同，n为自然数；

c)对图像形状的调制方法为：用正弦波信号的幅度调制图像的形状，当正弦波信号幅度为最小值时图像各边向内凹的弧度最大，当正弦波信号幅度为最大值时图像各边向外凸的弧度最大，当正弦波信号幅度为最大值一半时图像与原始图像相同；

d)对图像翻转的调制方法为：用正弦波信号的幅度调制图像的翻转角度，当正弦波信号幅度为最小值时图像与原始图像相同，即不翻转；当正弦波信号幅度为从最小值到最大值变化时，图像根据预先设定的轴，按照预先设定的方向从0度翻转到90度；当正弦波信号幅度为从最大值到最小值变化时，图像根据预先设定的轴，按照预先设定的方向从90度翻转到0度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在在于所述正弦波信号的频率与待显示图像所在的显示设备垂直刷新同步信号同步。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述正弦波信号为ω为频率。

4.一种脑-机接口信号识别方法，其步骤为：

1)建立一视觉刺激单元，用于显示若干不同内容的图像，供被测试者注视时使用；

2)将若干不同内容的图像按照权利要求1所述方法调制后以不同闪烁频率通过该视觉刺激单元同时显示，并采集该被测试者注视该视觉刺激单元的脑电信号，存储到数据处理单元；

3)该数据处理单元对所采集的脑电信号进行噪声估计和降噪处理；

4)对步骤3)处理后的脑电信号进行特征提取和判决，初步确定该被测试者注视的图像；

5)打乱该视觉刺激单元所显示图像的闪烁频率，并采集该被测试者注视该视觉刺激单元的脑电信号，存储到数据处理单元；然后该数据处理单元对此次采集的脑电信号进行噪声估计和降噪处理；

6)对步骤5)处理后的脑电信号进行特征提取和判决，确定该被测试者注视的图像，如果此次确定的图像与步骤4)确定的图像相同，则将该图像作为最终确定的识别信息输出；如果不相同，则判定该被测试者没有注视该视觉刺激单元显示的任何一幅图像。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在在于所述正弦波信号的频率与待显示图像所在的显示设备垂直刷新同步信号同步。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于步骤2)之前，首先将视觉刺激单元显示为黑屏，采集被测试者注视该视觉刺激单元黑屏设定时长内的脑电信号并存储到数据处理单元；然后该数据处理单元利用静息时脑电信号的平均频谱对所采到的脑电信号进行噪声估计。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述设定时长为10s。

8.如权利要求4或5或6或7所述的方法，其特征在于采集所述脑电信号的方法为：在该被测试者头部枕叶OZ位置安放一EEG电极，一侧耳廓位置安放参考电极，另一侧耳廓位置安放接地电极，将电极采集的信号通过差分放大器、模数转换器后得到被测试者的脑电信号。

9.如权利要求4或5或6或7所述的方法，其特征在于初步确定该被测试者注视的图像的方法为：将步骤3)处理后脑电信号对应于每一图像的能量，作为对应图像的脑电信号特征；选取脑电信号特征值最大者与设定阈值进行比较，当高过该设定阈值时，则初步判定被测试者注视的是该脑电信号特征值最大者对应的图像；则否则判断被测试者没有注视任何一幅图像，重复步骤2)～4)。

10.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于步骤3)中，该数据处理单元对所采集的脑电信号中EEG电极采集的信号进行噪声估计和降噪处理。