[发明专利]基于编码调制的视觉诱发脑-机接口的双重刺激方法

说明书

本发明涉及基于编码调制的视觉诱发脑‑机接口的双重刺激方法，该方法首先使用自制的机器人图片，包括闪烁刺激图片与滑动刺激图片，机器人图片诱发脑电的效果要远好于纯色图片；其次本发明设计了闪烁刺激与滑动刺激双重刺激方法，双重刺激方法降低了脑电信号的诱发周期，增加了脑电信号的指令输出速度；第三本发明使用同一二进制码同时调制闪烁刺激与滑动刺激，两种刺激方式所诱发的脑电信号不同，可以加以区分，这使得二进制码的长度降低也让指令数量提高了一倍。

技术领域

本发明属于生物医学工程脑-机接口技术领域，涉及到事件相关电位的诱发方式，特别涉及到基于编码调制的视觉诱发脑-机接口的双重刺激方法。

背景技术

由于意外事故、疾病等原因，有些人失去了部分甚至全部信息交流的能力，其中枢神经系统与效应器之间的正常信息传递受到阻碍，从而导致人的动作意图无法表达与实现。该类病患人群失去了与外界交流的正常途径，从而成为一个自我封闭的个体。脑-机接口的出现对他们重建与外界交流的信息通路有重大的现实意义。

脑-机接口是一个通过检测中枢神经活动，并将其转换为人工输出命令的系统。脑-机接口系统能够替代、修复、增强、补充或改善中枢神经系统的正常输出，从而改变中枢神经系统与外环境之间的交互作用。

目前为止，脑-机接口技术存在诸多不足，比如存在指令传输速度太低、指令数量太少、对用户的精神力消耗太大等问题。如Hongze Zhao设计的基于编码调制的视觉诱发电位脑-机接口(Hongze Zhao,Yijun Wang,Individual Identification Based on Code-Modulated Visual-Evoked Potentials,IEEE transactions on Information Forensicsand Security,2019,vol.14,No.12)需要很长的二进制码,通常在60位以上。因为要保证识别的准确率，所以编码的循环移位也要在4位以上，这使得脑-机接口系统想要增加指令数量必须一直提高二进制码的长度，过长的二进制码又会降低刺激周期，使脑-机接口的空窗期较长，这显然是难以满足脑-机接口实用化的要求的。

本发明采用的基于编码调制的双重刺激方法可以增加脑-机接口的信息传输率，增加指令数量，提高识别的准确率。本发明也使调制刺激目标的二进制码数量大幅缩短，使得相同长度的二进制码所调制的数量增加一倍，提高了脑-机接口的实用化。

发明内容

本发明的目的是，提供一种基于编码调制的视觉诱发脑-机接口的双重刺激方法，该方法设计了闪烁刺激与滑动刺激两种刺激目标，对于同一刺激诱发的事件相关电位来说，闪烁刺激与滑动刺激诱发的事件相关电位的时间有差异，因此，通过同一编码调制的不同刺激方式，可以通过对事件相关电位的数据分析区别出来。本发明利用这一原理，使脑-机接口的指令数量增加一倍。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于编码调制的视觉诱发脑-机接口的双重刺激方法，该方法包括以下内容：

1)确定需要控制待刺激对象的工作状态数量为2n，采用具有不同动作状态的刺激界面，刺激界面上刺激目标数量为2n个，用户通过注视刺激界面的不同状态图片来发出指令；

2)刺激界面上同时包含闪烁刺激图片与滑动刺激图片，设计二进制码的组数为需要控制待刺激对象的工作状态数量的一半，即n组，使用同一二进制码同时调制闪烁刺激与滑动刺激，每组二进制码均控制闪烁刺激与滑动刺激两个刺激，每组二进制码的位数为4n，n组的二进制码均由一个4n位的二进制码循环移位得到，每次循环移位四位，移位n-1次，得到n组二进制码，二进制码遵循伪随机序列规则，满足平衡标准、游程标准和相关性标准。

当二进制码为1时，闪烁刺激出现，滑动刺激滑动；二进制码为0时，闪烁刺激消失，滑动刺激不动。