[发明专利]一种基于SSVEP的英文键盘拼写系统及拼写方法

说明书

本发明公开了一种基于SSVEP的英文键盘拼写系统及拼写方法，包括用户显示模块、脑电采集单元、处理模块，通过两次频率选择确定一个独特的键值输入，相较于行列式键盘拼写系统，具有准确率高，只需进行二次识别的特点，从而加快了键盘输入的速度，相较于行列式键盘拼写系统，本方法提供了较为完善的增删改功能，可以及时更正完善，与此同时，本系统对于后期新进字符的添加比较友善，系统灵活易于使用，学习成本低，注重体验，克服了目前现有拼写系统僵化单一，灵活性不高的问题。

技术领域

本发明涉及一种利用脑电信号SSVEP稳态视觉诱发电位，进行设备控制以及人机交互的新型的英文键盘输入方法，属于数字信号处理技术领域。

背景技术

脑-机接口(Brain-Computer Interface,BCI)是一种不依赖于大脑外周神经与肌肉组成的正常输出通路的脑-机通讯系统,是一种新型的人机交互系统,它在人体与计算机之间建立连接,利用从人脑采集到的脑电信号控制计算机或者其他外部电子设备从而实现人机交互。脑-机接口系统的研究使得大脑与外界直接进行交互成为可能,在医学、智能控制和军事等领域都有着广泛的潜在应用。

脑机接口技术主要包含五个步骤：信号采集；信号预处理，特征提取，模式识别与分类以及控制外部装置。

头皮脑电图(EEG)最早被用于BCI的系统研究，上世纪七十年代，美国国防部ARPA机构开始重视人与计算机之间的沉浸式，紧密的交互技术的研究，到了九十年代中后期，随着科学家对大脑功能原理的更深入了解，高性能的电子产品的飞速发展，BCI技术的研究出现了新的高潮。

奥地利Graz科技大学的BCI小组在相关研究中一直处于领先的地位：他们基于自主设计的名为Graz的BCI系统进行了计算机游戏等应用开发，还结合功能性电刺激来帮助瘫痪病人恢复手臂功能，因此该小组是BCI技术实用化的先驱。

美国的Wadworth Center在BCI研究中也一直处于领先地位，他们研究的BCI系统可以让用户通过对μ节律的自主控制实现鼠标的2维移动。目前，基于他们的BCI系统，高度瘫痪的病人可以自行完成拼写、收发电子邮件、简单语音交流等日常操作。

SSVEP(Steady-State Visual Evoked Potentials，稳态视觉诱发电位)是目前BCI系统中稳定性较高的一种，其生理基础是人眼注视某特定频率的周期性闪烁时，会在大脑皮层视觉区诱发一个连续的与刺激频率相关(刺激频率的基频或其倍频)的响应。利用非侵入性的电极即可在大脑枕叶区的头皮脑电中检测到此响应。该类型的脑机接口系统具有非侵入性、准确率高、不需训练等优点。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于SSVEP的英文键盘拼写系统及拼写方法，采用实时脑电特征提取和模式识别方法，提高脑-机接口性能，通过离线分析头皮上采集的脑电数据解码人的主观意愿，获取大脑对外界刺激的脑电信号，转而为外部设备的驱动信号，实现输入字符。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于SSVEP的英文键盘拼写系统，包括用户显示模块、脑电采集单元、处理模块；

所述用户显示模块包括显示界面和SSVEP诱发界面；

所述显示界面用于显示已经输入的字母；

所述SSVEP诱发界面包括9个虚拟按键框，9个虚拟按键框包括1个符号按键框和8个字母按键框，将26个字母分配在这8个字母按键框内；9个虚拟按键框以互不相同的频率进行闪烁；虚拟按键框中的各个字母以互不相同的频率进行闪烁；