[发明专利]一种多态脑机接口系统

说明书

本发明公开了一种多态脑机接口系统，包括显示模块，用于为受试者提供SSEVP刺激界面；脑电采集模块，用于采集受试者的脑电信号；状态确定模块，用于确定受试者当前产生的脑电信号所处的状态及依据脑电信号确定受试者下一次在哪种状态下产生脑电信号，状态包括SSVEP状态及运动想象状态；处理模块，用于根据脑电信号所处的状态对脑电信号进行相应的特征提取和模式分类，得到最终的识别结果，以根据预设对应关系得到与识别结果对应的控制指令。本发明中，可识别的目标数多，且增加了识别的状态数，提高了受试者使用的灵活性和实用性；有效地避免了单一模式下带来的脑力疲劳。

技术领域

本发明涉及脑机控制技术领域，特别是涉及一种多态脑机接口系统。

背景技术

随着科技的飞速发展，脑机接口(BCI，Brain Computer Interface)技术得到了极大的发展。BCI技术是指在人或动物的大脑与外部设备间建立的直接连接通路。目前，基于视觉诱发SSVEP(Steady-State Visual Evoked Potentials,稳态视觉诱发电位)的脑电控制技术和基于运动想象的脑电控制技术均得到了一定的发展。但基于SSVEP和基于运动想象的脑控技术还存在以下缺点：

1)可识别目标数少

对于SSVEP，受限于大脑低通滤波效应及脑电信号的响应幅值等问题，可用于SSVEP识别的刺激频率较少，从而使得能够设置的与可识别的刺激频率相对应的控制指令也很少。对于运动想象，能够识别的运动想象也很少，可以与这几种运动想象对应的控制指令也相应很少。其中，上述提到的控制指令可以用来控制机器人等，从而实现脑控。

2)模式单一

现有技术中，现有技术中要么是基于SSCEP的脑机接口系统，要么是基于运动想象的脑机接口系统，单一模式的脑机接口系统持续使用会造成受试者疲劳。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多态脑机接口系统，一方面，可识别的目标数是SSVEP的可识别频率的个数与可识别运动想象的个数的总和，且增加了识别的状态数，提高了受试者使用的灵活性和实用性；另一方面，有效地避免了单一模式下带来的脑力疲劳。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多态脑机接口系统，包括：

显示模块，用于为受试者提供SSEVP刺激界面；

脑电采集模块，用于采集受试者的脑电信号；

状态确定模块，用于确定受试者当前产生的脑电信号所处的状态及依据所述脑电信号确定受试者下一次在哪种状态下产生脑电信号，所述状态包括SSVEP状态及运动想象状态；

处理模块，用于根据所述脑电信号所处的状态对所述脑电信号进行相应的特征提取和模式分类，得到最终的识别结果，以根据预设对应关系得到与所述识别结果对应的控制指令。

优选地，所述状态还包括空闲态，所述处理模块还用于当所述脑电信号所处的状态为空闲态时不做任何处理。

优选地，所述依据所述脑电信号确定受试者下一次在哪种状态下产生脑电信号的过程为：

对所述脑电信号进行傅里叶变换，得到所述脑电信号的频谱；

从所述频谱中提取所述脑电信号中的α波；

计算所述α波的能量幅值；

判断所述能量幅值是否超过切换阈值，如果是，则控制显示模块按照预设轮换规则切换至下一个状态，否则，控制显示模块维持当前状态。

优选地，所述预设轮换规则为依次选择所述SSVEP状态、所述运动想象状态及所述空闲态。