[发明专利]基于VR头显视觉诱发电位的脑机接口系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程与计算机交互技术领域，具体涉及一种基于VR头显视觉诱发电位的脑机接口系统及控制方法。

背景技术

脑机接口(Brain Computer Interface，BCI)是在人脑和计算机或其他电子设备之间建立不依赖于常规大脑信息输出通路(外周神经和肌肉组织)的全新对外信息交流和控制技术。研究BCI系统的最初目的是为患有神经和运动系统疾病的患者提供一种与外界交流的方式，可以让患者用自己的思维意识控制外部设备，进一步提高患者的生活品质。随着对这种技术的研究逐步加深，脑机接口将会在神经医学和人工智能等众多领域发挥出更大的应用价值。

目前常用的BCI技术是基于视觉诱发电位(Visual Evoked Potential，VEP)的BCI技术，主要是指在对被试者进行一定的视觉刺激时，外周神经系统与中枢神经系统的传递中可以被检测到的微弱电位变化。基于视觉诱发电位的BCI技术多使用计算机显示器作为刺激器，在计算机显示器上显示刺激块，需要采用软件编程，根据系统时间和更新频率，计算显存里图形的形状、亮度、呈现时刻等。随着脑机接口技术研究和应用范围的日益拓宽，其对系统的可移动性提出了新的要求，台式机上的脑机接口系统在很大程度上已经不能满足日常的生活需求，因此便携式的脑机接口系统亟待研究。

近年来，随着虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术的成熟，将BCI技术与VR技术相结合，构成一种基于虚拟技术的新型脑机接口(BCI-VR)系统。利用VR头显即虚拟现实头戴式显示设备产生更积极主动、更丰富多彩、更具激励性的视觉刺激场景，可大大缩小现有BCI系统的体积，实现BCI系统的便携，大大促进BCI系统在临床医学和生产、生活中的应用。

目前尚没有基于VR头显视觉诱发电位的脑机接口系统及控制方法。

发明内容

针对背景技术中所涉及到的缺陷，本发明提供一种基于VR头显视觉诱发电位的脑机接口系统及控制方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于VR头显视觉诱发电位的脑机接口系统，包括视觉刺激模块、脑电采集模块、脑电处理模块、信号输出模块；

所述视觉刺激模块与被试者头部相连；被试者头部与脑电采集模块相连；

所述脑电采集模块与脑电处理模块相连；

所述脑电处理模块与信号输出模块相连；

所述视觉刺激模块用于提供可以诱发事件相关电位或稳态视觉诱发电位等所有视觉诱发电位的视觉刺激；

所述脑电采集模块用于采集视觉刺激下大脑皮层产生的诱发电位；

所述脑电处理模块用于对采集到的脑电进行放大、滤波、降噪等处理，得到性能较好的脑电信号；

所述信号输出模块用于将处理过后的脑电信号通过蓝牙传输给外界设备；

作为本发明一种基于VR头显视觉诱发电位的脑机接口系统的进一步优选方案，所述视觉刺激模块采用虚拟现实头戴式显示设备，构造虚拟现实环境场景中的视觉刺激界面，产生具有设定规律或频率的视觉刺激范式，用以诱发大脑皮层电位变化；

作为本发明一种基于VR头显视觉诱发电位的脑机接口系统的进一步优选方案，所述脑电采集模块包含脑诱发电位检测采集电路；脑诱发电位检测采集电路通过体表干电极作为传感器采集提取某一视觉刺激范式下的大脑皮层诱发电位，头皮脑电信号的采集使用单极导联方式；

作为本发明一种基于VR头显视觉诱发电位的脑机接口系统的进一步优选方案，所述脑电处理模块包含信号放大滤波降噪电路；信号放大滤波降噪电路对脑诱发电位检测采集电路提取到的脑电信号进行放大、滤波、降噪等处理，以得到失真率低、特征明显的脑电信号；

作为本发明一种基于VR头显视觉诱发电位的脑机接口系统的进一步优选方案，所述信号输出模块包含蓝牙传输电路；蓝牙传输电路将信号放大滤波降噪电路处理完的脑电信号发送给外界设备。

一种基于VR头显视觉诱发电位的脑机接口系统及控制方法，包含以下步骤：

步骤1)，视觉刺激模块产生某一刺激范式，诱发被试者头部大脑皮层电位变化；

步骤2)，脑电采集模块通过体表干电极采集提取该视觉刺激范式下的大脑皮层诱发电位；

步骤3)，脑电处理模块对脑电采集模块采集到脑诱发电位进行放大、滤波、降噪处理；

步骤4)，信号传输电路将脑电处理模块处理完的脑电信号转换成数据包，传输给外界设备。

本发明有益效果：