[发明专利]一种基于脑电和手势信号融合的跨个体控制方法

权利要求书

1.一种基于脑电和手势信号融合的跨个体控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)为使用者佩戴脑电帽，为脑电帽注入导电膏；开启摄像头，并将摄像头置于使用者前方；

(2)使用者根据想要执行的任务，在刺激界面上选择相应的指令并进行注视或给出相应的手势指令；

(3)当使用者在刺激界面上选择相应的指令并进行注视时，脑电帽采集使用者的脑电波信号，并输出给计算机；当使用者给出相应的手势指令时，摄像头采集使用者的手势信号，并输出给计算机；

(4)计算机对接收的脑电波信号或手势信号进行识别，得到控制指令发送给执行机构，从而控制执行机构按照使用者的控制意图动作；

计算机对接收的脑电波信号进行识别的方法如下：

(4.1)对脑电波信号进行分解，得到预设的窄带固有模式分量函数；

(4.2)分别计算各窄带固有模式分量函数与相应频率对应的正弦参考信号的典型相关系数；

(4.3)所有窄带固有模式分量函数叠加后，得到第k个刺激的相关系数

其中，n表示子带索引，N表示刺激的个数，w(n)是第n个窄带固有模式分量函数的权重系数，表示第k个窄带固有模式分量函数对应的典型相关系数；

(4.4)最大相关系数对应的窄带固有模式分量函数的频率即为稳态视觉诱发脑电波信号的频率。

2.根据权利要求1所述的一种基于脑电和手势信号融合的跨个体控制方法，其特征在于，脑电帽、计算机、执行机构、摄像头和刺激界面通过网络连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于脑电和手势信号融合的跨个体控制方法，其特征在于，所述脑电帽还连接脑电信号放大器，脑电帽采集的脑电波信号，先进入脑电信号放大器进行放大和降噪处理，然后再通过网络输出给计算机。

4.根据权利要求1所述的一种基于脑电和手势信号融合的跨个体控制方法，其特征在于，所述步骤(4.1)的实现过程如下：

(5.1)给定初始的窄带固有模式分量函数集合{u_k(t)}＝{u₁(t),…,u_K(t)}和相应的初始频率集合{ω_k(t)}＝{ω₁(t),…,ω_K(t)}，其中K是给定的参数值，设定拉格朗日乘子λ(t)的初始值为零；

(5.2)构建如下拉格朗日函数，

α是给定的参数值，δ(t)为随机扰动函数，f(t)为脑电波信号；

(5.3)利用Parseval/Plancherel傅里叶等距变换，对窄带固有模式分量函数以及其相应的频率进行迭代计算；

(5.4)根据以下公式，利用第n次计算的拉格朗日乘子λ(t)ⁿ更新得到第n+1次拉格朗日乘子λ(t)ⁿ⁺¹

其中，n代表迭代的次数；

(5.5)重复步骤(5.2)-步骤(5.4)，直至下式成立，

其中ε是给定的判别精度；

由此得到K个窄带固有模式分量函数。

5.根据权利要求1所述的一种基于脑电和手势信号融合的跨个体控制方法，其特征在于，所述步骤(4.2)的实现过程如下：

对于第m个刺激频率f_m，相关向量ρ_m由K个相关系数组成：

式中，ρ(x,y)表示x和y之间的相关系数，和是使得和这两个量的相关性最大的矩阵，是参照信号，即

N_h为刺激频率的谐波个数。

6.根据权利要求1所述的一种基于脑电和手势信号融合的跨个体控制方法，其特征在于，所述步骤(4.2)中各子带成分的权重系数定义如下：

w(n)＝n^-a+e^b,n∈[1,N]

式中，a和b是常数。