[发明专利]一种SSVEP视觉刺激器及刺激方法

说明书

本发明公开了一种SSVEP视觉刺激器的设计方法，所述方法可用于设计脑‑机接口视觉刺激器，具有闪烁频率稳定，准确性高，同步性好的优点。所述视觉刺激器控制视觉刺激图形呈一定频率明暗变化，变化规律按正弦波的形式。通过调节刺激图形每一帧的灰度值，可以实现刺激闪烁，所述视觉刺激频率的可实现的频率范围大。所述视觉刺激频率产生模块可以通过对正弦信号进行采样的方式，计算得到不同频率下，每帧所对应的幅值和灰度值。将不同频率和所对应灰度值通过VGA接口在计算机显示器上显示来实现视觉刺激；所述视觉刺激器可通过图形用户界面对视觉刺激范式进行信息传输，和参数的设置及修改。

技术领域

本发明涉及脑-机接口领域，具体涉及一种可调节的SSVEP视觉刺激器及刺激方法。

背景技术

脑-机接口系统是一种利用人脑生物电信号实现人脑与计算机或其他电子设备通讯和控制的系统，是一种全新的通讯和控制方法。目前用于实现脑-机接口的脑电信号主要分为诱发电位和自发脑电两种，诱发电位分为P300和视觉诱发电位两种，自发脑电分为时间相关同步或者时间相关去步电位、皮层慢电位和自发脑电信号。

与其他电信号相比，视觉诱发电位具有比较稳定的波形特征，与视觉刺激存在唯一的对应关系，容易进行检测且与使用者自控能力的强弱没有太大关系，适合作为脑-机接口的输入信号，其中视觉稳态诱发电位即SSVEP因为波形稳定、频谱特征明显的特点，在脑-机接口系统中得到广泛的应用。

目前应用于SSVEP脑-机接口系统的视觉刺激器的刺激方式主要为LED灯闪烁以及计算机显示器显示两种。但是使用LED灯闪烁的视觉刺激器不方便进行修改且无法显示复杂的内容，因此难以应用于复杂的应用场景，因此越来越多的是使用计算机显示器作为视觉刺激的显示设备，虽然相比LED灯闪烁来说，计算机显示器可以显示更为复杂、精确的图像以及实现更多实验范式的设计，但是视觉刺激器的传统闪烁刺激会受到显示器刷新频率的限制，导致闪烁刺激可以实现的频率有限，从而限制了应用于计算机显示器对于视觉稳态诱发的研究。

基于SSVEP的视觉刺激器最重要的性能指标是视觉刺激频率的稳定性和准确性，如何实现刺激频率的增加以及视觉刺激器与脑电信号采集系统之间的同步性。然而在windows系统下通过软件编程实现的视觉刺激器，会因为windows系统多任务处理的特性，在进行脑电信号处理的同时造成视觉刺激图形的失帧，从而影响视觉刺激信号的稳定性和准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有在windows系统下通过软件编程实现的视觉刺激器，在进行脑电信号处理的同时造成视觉刺激图形的失帧，从而影响视觉刺激信号的稳定性和准确性以及传统闪烁刺激会受到显示器刷新频率的限制，导致闪烁刺激可以实现的频率有限以及不可调节的问题，目的在于提供一种SSVEP视觉刺激器及刺激方法，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种SSVEP视觉刺激器，包括VGA控制模块、刺激频率产生模块、存储模块和图像传输模块；

所述VGA控制模块包括扫描时序产生模块和图像描述模块；

所述图像传输模块：将输入的自定义图形和需要调节的视觉刺激频率传输至所述VGA控制模块；

所述刺激频率产生模块：对视觉刺激频率的正弦信号进行采样，对采样得到的数据进行计算，将所述刺激频率产生模块计算得到的不同视觉刺激频率对应的幅值和灰度值加载到存储模块中；

所述扫描时序产生模块：生成行同步信号、场同步信号和数字信号类型的图形刺激信号；

所述图像描述模块：从所述频率产生模块读取所述视觉刺激频率对应的幅值和灰度值，并通过所述幅值和灰度值产生RGB信号和视觉刺激频率控制信号，根据接收到的所述自定义图形，生成图形大小、形状和数量的参数信息，并传输到所述接口控制显示模块；