[发明专利]一种自训练脑机接口系统及相关训练方法

说明书

本发明适用于电子技术领域，提供了一种自训练脑机接口系统，包括：信号采集器，移动终端；所述信号采集器用于对信号采集对象进行脑电信号的采集；所述移动终端包括：事件标记模块、信号处理模块、自训练模块；所述事件标记模块用于对所述信号采集器采集到的脑电信号进行时间记录，得到时间记录信息，并将所述时间记录信息与所述信号采集对象所执行的操作进行关联，得到相对应的视觉刺激事件；所述信号处理模块用于对所述脑电信号进行信号处理，获得所述脑电信号的特征向量；所述自训练模块用于根据所述视觉刺激事件以及所述脑电信号的特征向量进行脑机接口的训练。

技术领域

本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种自训练脑机接口系统及相关训练方法。

背景技术

脑机接口通过识别实时采集的大脑活动信号，实现大脑对外部设备的直接控制，主要涉及操作范式、数据采集、信号处理与识别、控制接口等技术。脑机接口依赖特定视觉、听觉、触觉等外源性刺激，或运动想象等内源性心理活动，来诱发可用于外部控制的大脑活动信号。操作范式定义了如何产生这种可用于控制的信号的规范。1970年代，加州大学洛杉矶分校的Vidal教授首次提出脑机接口的概念，并利用视觉诱发电位控制计算机屏幕上的光标在虚拟迷宫中移动。1988年，Farwell与Donchin提出第一个基于P300电位的虚拟拼写器范式，利用偏差视觉刺激所诱发的P300信号实现虚拟键盘上字符及命令的选择与输出。1990年代，奥地利Graz的Pfurtscheller教授团队利用运动想象对自发脑电的事件相关去同步调节作用，实现了依靠内源性心理活动对计算机屏幕光标的控制。2000年，Middendorf等报道了一种基于稳态视觉诱发电位的脑机接口，使用具有不同闪烁频率的视觉刺激来诱发出具有特异性频率成分的脑电信号，并加以识别，实现计算机屏幕上虚拟目标的选择。2000年以后，脑机接口研究主要是对上述几种操作范式，即P300拼写器范式、运动想象范式及SSVEP范式的改进，或是在这些范式下，对数据采集、信号处理与识别、控制接口等技术进行研究。数据采集涉及电极/传感器、放大器及数据传输等技术。近年来，低成本的消费级脑机接口设备得到广泛关注。2007年，美国NeuroSky发布了第一款采用干电极技术的消费级脑机接口，及一款配套游戏。2009年，美国发布了基于干电极技术的商业脑机接口，称为EPOC。EPOC包括14个脑电电极，仅需要注入盐水即可实现电极与头皮的可靠连接，并通过蓝牙将信号传输到终端计算机进行处理。2016年，研究人员设计一种开源脑机接口电路板，称为Smartphone-BCI，可以将采集的脑电信号发送到Android智能手机进行处理，同时具有较低的成本。信号处理与识别技术作为脑机接口的核心，涉及对所采集的微弱的脑电信号进行去噪与增强，并结合机器学习与模式识别技术，识别出用户的意图，近十年来得到大量的研究，其中典型的技术包括空间滤波技术、动态停止技术、眼电/肌电伪迹去除技术等信号处理技术，及基于支持向量机、逐步判别分析、黎曼几何测度、卷积神经网络等的识别技术。脑机接口需要与特定的外部设备连接以实现特定功能。控制接口技术涉及将所识别信息转换为具体外部设备控制命令并实现对设备控制的技术。外部设备主要包括虚拟拼写器(文字输出)、环境控制器(电视/电灯等开关、拨打电话等)、网页浏览器、轮椅、康复训练辅助设备(如假肢、外骨骼)、虚拟/增强/混合现实设备(虚拟环境控制)、智能手机等。控制接口则依所服务的外部设备的不同而开发相应实现方案