[发明专利]一种用于脑-机接口系统的脑-机互适应系统在审

专利信息
申请号: 201811219193.4 申请日: 2018-10-19
公开(公告)号: CN109471528A 公开(公告)日: 2019-03-15
发明(设计)人: 明东;王韬;柯余峰;杜佳乐 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: G06F3/01 分类号: G06F3/01
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 李林娟
地址: 300072*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 用户认知 认知 状态监测模块 闭环调节 调控模块 适应系统 状态调控 实时闭环控制 脑-机接口 反馈 闭环动态 闭环控制 动态参数 动态建模 动态视听 接口系统 实时处理 用户状态 算法 传输 刺激 调控 优化
【权利要求书】:

1.一种用于脑-机接口系统的脑-机互适应系统,其特征在于,所述系统包括:认知状态监测模块、互适应调节模块、认知状态调控模块、以及BCI系统调控模块,

所述互适应调节模块实时处理认知状态监测模块传输的用户认知状态,并根据用户认知状态对BCI系统调控模块和认知状态调控模块进行实时闭环控制;

所述互适应调节模块包括动态建模、动态参数调节、动态视听反馈三种调节方式,所述三种调节方式共同构成了两个闭环控制通路,包括“机”适应脑闭环调节通路与脑适应“机”闭环调节通路。

2.根据权利要求1所述的一种用于脑-机接口系统的脑-机互适应系统,其特征在于,所述认知状态监测模块包括:脑电采集部分、功能性近红外采集部分、心电采集部分、以及眼动信号采集部分。

3.根据权利要求2所述的一种用于脑-机接口系统的脑-机互适应系统,其特征在于,所述动态建模具体为:

根据在线实时数据选择训练样本动态构建用于分类测试样本的分类器,以实现在认知负荷动态变化过程中构建适用于测试样本的最优分类器。

4.根据权利要求3所述的一种用于脑-机接口系统的脑-机互适应系统,其特征在于,所述构建适用于测试样本的最优分类器具体为:

在不同认知负荷类型和水平下训练与测试分类器,针对特定认知负荷水平的测试集选择不同认知负荷水平的训练集样本;

所述认知状态监测模块提取反应用户的认知负荷状态的特征数据,基于所述特征数据组成的特征空间,采用相似性原则选择背景特征相似的样本构建训练样本集。

5.根据权利要求1所述的一种用于脑-机接口系统的脑-机互适应系统,其特征在于,所述动态参数调节具体为:

通过BCI系统调控模块调节BCI系统参数,使用户在高认知负荷状态下仍能实现BCI系统的精度;

根据认知负荷与分类正确率的关系构建先验概率模型,并将此概率模型引入动态停止策略,实现依据实时认知负荷的动态停止,基于实时认知负荷状态调节BCI的视觉刺激呈现时间、刺激间隔、重复次数,实现认知负荷状态与BCI系统参数的最佳匹配,达到“机”适应脑的效果。

6.根据权利要求1所述的一种用于脑-机接口系统的脑-机互适应系统,其特征在于,所述动态视听反馈具体为:

根据状态检测的结果,通过视听反馈使用户进行自我调节实现在高认知负荷下保证用户对BCI刺激的认知资源投入,使用户能根据提示来适应BCI系统,达到脑适应“机”的效果。

7.根据权利要求1所述的一种用于脑-机接口系统的脑-机互适应系统,其特征在于,所述“机”适应脑闭环调节通路具体为:

认知状态检测模块实时监测BCI系统用户的认知状态,将用户的认知状态传送至互适应调节模块,采用动态建模和动态参数调节两种方式,将调节参数传送至BCI系统调控模块;

BCI系统调控模块将传递来的参数应用到BCI系统中,使BCI系统实时适应用户状态。

8.根据权利要求1所述的一种用于脑-机接口系统的脑-机互适应系统,其特征在于,所述脑适应“机”闭环调节通路具体为:

认知状态检测模块实时监测BCI系统用户的认知状态,将用户的认知状态传送至互适应调节模块,采用动态视听反馈的方式,将调节参数传送至认知状态调控模块;

认知状态调控模块通过动态视听反馈使用户自我调整,对用户前额脑区进行经颅直流电刺激,用介入法使用户调整状态,使用户的认知状态适应BCI系统。

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