[发明专利]一种基于SSVEP的注意力测评方法、训练方法以及脑机接口

说明书

本发明公开一种基于SSVEP的注意力测评方法、训练方法以及脑机接口，通过显示测试图像刺激受试者的视觉，采集受试者的脑电波，提取所述脑电波中的SSVEP，使用SSVEP的幅值特征表征受试者的注意力程度。本发明的方法实现注意力程度的量化，提高了注意力程度评测的准确性和可用性；提高脑电信号能够反映的信息维度，提高脑机接口的可用性，拓宽脑机接口的运动控制功能。

技术领域

本发明涉及脑电识别技术领域，具体涉及一种基于SSVEP的注意力测评方法、训练方法以及脑机接口。

背景技术

脑机接口(Brain-Computer Interface，BCI)，是在人或动物脑与外部设备间建立的直接连接通路。目前，他主要是通过采集和分析不同状态下的脑电信号，然后使用一定的技术手段在人脑与计算机或者其他电子设备之间建立起直接的交流和控制通道，使人可以直接通过控制自身大脑活动来操控外界设备，不需要语言和肢体动作。注意力是指人的心理活动指向和集中于某种事物的能力。注意力是脑电信号研究的一个方面，通过研究脑电信号可以一定程度的了解一个人的注意力集中水平。当前对注意力集中程度的判断主要有行为观察法或脑波频带能量法，前者只能做到定性分析，后者只能做到粗略注意力等级划分，同时存在延迟大，分类不准确，易受外界干扰等问题。

SSVEP，即稳态视觉诱发电位，是指人的大脑视觉皮层在受到一个固定频率的视觉刺激的时候，会产生一个连续的与视觉刺激频率有关的响应。它可以可靠地应用于脑-机接口系统(BCIs)，相对于给予其他信号，如P300以及运动想象的BCIs而言，SSVEP BCIs通常具有更高的信息传输率，系统和实验设计更加简便，而且需要的训练次数也比较少。现有的技术都是通过SSVEP来判断受试者注视的目标，并没有涉及到通过受试者的SSVEP来检测注意力集中程度的情况。如中国专利CN105302309B，公开日2018年1月12日，一种基于SSVEP脑机接口的脑电波指令识别方法，通过刺激源的闪烁频率对人的视觉进行刺激，采用“指令码元+特征位”的方法对刺激源进行编解码，其中指令码元为指令的编码，特征位处于确定位数的指令码元之间，起间隔识别的作用；使用电极采集受到刺激产生的脑电信号；将采集到的原始脑电信号进行滤波与解调，最终获得指令码元，从而获得想要的指令类型。

发明内容

本发明的目的为解决现有的注意力测评方法不能量化注意力程度的技术问题，本发明提出了一种将注意力程度量化的基于SSVEP的注意力测评方法、训练方法以及脑机接口。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种基于SSVEP的注意力测评方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

以频率f显示测试图像，刺激受试者的视觉，采集受试者的脑电波；

提取所述的脑电波中与频率f相关的SSVEP；

使用SSVEP的幅值特征的表征A_x，评价受试者的注意力集中程度，所述的A_x为本征频率f的幅值和/或倍频的幅值的组合。

进一步地，所述的A_x具体计算公式如下

其中，a_i为加权系数，M_fi表示SSVEP中第i次谐波分量的幅值的函数。

进一步地，所述的加权系数a_i计算公式如下：

进一步地，新受试者进行注意力测评前，先进行m次的预测评，记录每次预测评中SSVEP的幅值特征的表征最大值A_max，取m次预测评中表征最大值A_max的最大值，作为该被试者测评的参考值A_ref,正式测评得到的SSVEP的幅值特征的表征为A_x，则受试者注意力瞬时测评得分