[发明专利]一种基于SSVEP的少通道脑电信号采集装置

说明书

本发明涉及一种基于SSVEP的少通道脑电信号采集装置，属于脑‑机接口和人机交互技术领域。本发明包括脑电信号采集头环、信号放大和AD转换模块、信号发射/接收模块、电脑；所述脑电信号采集头环、信号放大和AD转换模块、信号发射/接收模块、电脑依次连接。本发明用户通过显示器，利用上述模块在SSVEP刺激范式下实现实时评估被试的情绪状态，以指导数据采集进程，提高数据采集质量；同时，采用少通道设计，减少佩戴时间及增加被试佩戴的舒适度，更具人性化。本发明可以应用到科研、教育及娱乐中。

技术领域

本发明涉及一种基于SSVEP的少通道脑电信号采集装置，属于脑-机接口和人机交互技术领域。

背景技术

随着机器学习技术的进步，探索脑-机接口走向实用化的团队越来越多，也使之逐渐走入公众视野，成为21世纪最具有诱人前景的人机交互系统之一。但是，目前多数脑-机接口都还停留在对外输出特定控制指令的条件下，人机交互的方式单一，机器无法辨别人类所发出指令的情感成分。也很少关注该方式是否会给用户带来的不适感，特别是基于SSVEP的脑-机接口，对某些被试来说，闪烁刺激的范式是难以接受的，如果在被试招募中出现，而我们又没有有效手段去区别，对后续实验数据的可靠度及被试都会造成不良影响。

具有情感认知能力的脑-机交互系统（EBCI）是人工智能领域的一大梦想。情绪是对一系列主观认知经验的通称，是多种感觉、思想和行为综合产生的生理和心理状态。对情绪识别研究有着悠久历史，过去通过面部微表情和语音来研究人的情绪变化，但通过一定训练之后，人可以刻意隐藏自己的情绪。所以目前发展出了基于脑电信号的情绪识别，相对于其它生理信号指标，脑电信号更能准确反映人的情绪变化。相关研究表明：仅仅利用Fp1、Fp2通道的电极所采集的脑电波，就可以在频域区分：高效价高唤醒度（HVHA）、低效价高唤醒度（LVHA）、高效价低唤醒度（HVLA）、低效价地唤醒度（LVLA）四类情绪。目前，市场上也有基于情绪识别的成熟产品，如Neurosky公司的TGAM集成芯片，使用其获得专利技术的eSense内置算法可以计算出“专注度”及“放松度”两个心理指标，不仅可以实时评价用户的心理状态，还可以应用到娱乐、游戏产品的开发中。

在一个固定频率的重复视觉刺激下大脑皮层的枕叶部分会出现与之对应频率及其二次谐波、三次谐波频率的稳态响应，称之为稳态视觉诱发电位(Steady State VisualEvoked Potential，SSVEP)。大多数被试的稳态响应在低频段（<30Hz）较为强烈。相对于自发脑电波而言，诱发电位的稳态响应较不依赖于个体，因此此类脑-机接口不需要大量训练就能获得很高的分类准确率。目前基于SSVEP的脑-机接口技术已相对成熟，仅仅在枕叶放置O1、O2、Oz三个电极就可以检测到，其优点是速度快，信息传输速率高，稳点性相对较好，缺点是闪烁刺激容易造成视觉疲劳，对一些用户来说，这种方式甚至是不可接受的。

少通道脑-机接口是脑-机接口技术走出实验室的突破方向之一，目前市场上有关产品多是基于单通道脑-机接口，但大多数控制指令单一，只能应用到娱乐产品中，而指令数满足要求、佩戴方便的产品有待开发。实验室所用的脑-机接口由于指令较多，通道数一般为32导、64导甚至更多，在佩戴过程中往往要花大量时间去准备，对科研人员和被试来说，这种方式都是极不方便的。而对于基于SSVEP少通道脑-机接口的相关研究表明，仅利用O1、O2、Oz、Fpz(GND极)、A2（参考极）5个电极就可以满足要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种基于SSVEP的少通道脑电信号采集装置，用于完成脑电信号的采集。

本发明专注于思考如何检测被试在SSVEP刺激范式作用下情绪状态的变化及如何减少科研人员佩戴脑电帽的时间，使被试在整个过程中保持放松、专注，当被试出现走神时给出语音提示，出现低沉情绪时及时暂停或终止实验，以保证被试的愉悦和数据的可靠性。