[发明专利]基于SSMVEP-ERP-OSR混合脑机接口驱动的轮椅控制方法

说明书

本发明公开了基于SSMVEP‑ERP‑OSR混合脑机接口驱动的轮椅控制方法。基于SSMVEP‑ERP‑OSR混合脑机接口驱动的轮椅控制方法包括数据采集、脑电信号预处理、离线实验、生成基础目标分类器、最优测量电极位置选择、在线测试并将在先测试得到的识别结果转化为目标控制指令并实施对轮椅的控制。本发明基于SSMVEP‑ERP‑OSR混合脑机接口驱动的轮椅控制方法，通过基于SSMVEP‑ERP‑OSR混合脑机接口范式，增加了目标数，进而提高了轮椅控制的更多指令，增加了受试者控制轮椅的灵活性，提出了基于复杂模板与CCA的时频特征分步识别算法，通过最优通道的选取提高了控制的准确率及实时性。

技术领域

本发明涉及脑电信号控制领域，特别涉及基于SSMVEP-ERP-OSR混合脑机接口驱动的轮椅控制方法。

背景技术

由于交通事故、工伤、疾病等缘由的频繁发生，下肢残疾人数正在逐步上升。根据我国2006年残疾人抽样调成数据得知，目前我国残疾人总人数为8296万人,其中肢体残疾者为2412万人，占残疾人总人数的29.07％。大多数下肢残疾人利用电动轮椅进行日常出行，坐在轮椅上的人通过操作轮椅上的按钮或操作杆即可实现轮椅的启停、前进、后退等操作，但是对于一部分手部活动不便的老年人及残障人士而言，极大的限制了其操作性，一定程度上降低了轮椅的便利性。脑机接口是人脑-计算机接口的简称，是基于脑电信号实现大脑与电子设备之间直接交流通讯和控制的技术。由于不依赖常规的大脑输出通路，脑机接口为人的大脑开辟了全新的与外界进行信息交流和控制的途径。

视觉诱发电位(Visual Evoked Potential,VEP)是大脑皮质枕叶区对视觉刺激发生的电反应，是代表视网膜接受刺激，经视路传导至枕叶皮层而引起的电位变化。当视觉刺激的刺激频率在6Hz以上时，大脑视觉系统产生的对外部持续周期性视觉刺激的响应，即为稳态视觉诱发电位(Steady State Visually Evoked Potential,SSVEP)。然而，在传统的SSVEP-BCI领域，大多数研究是基于闪烁或闪烁的反衬变化，很少有研究运动对视觉刺激的影响及其潜在的稳态BCI的设计。稳态运动视觉诱发电位(Steady-State Motion VisuallyEvoked Potentials,SSMVEP)就是利用一种特殊的运动视觉刺激，类似于牛顿环周期性的扩张和收缩运动。与对光的感知和颜色对比类似运动感知也是对人类视觉系统的基本任务之一。基于稳态运动视觉诱发电位的BCI系统主要优点是无需训练，信号获取容易，相比与光闪烁范式还可以减少视觉疲劳。缺省刺激响应(Omitted stimulus response,OSR)是一种内因性的大脑反应，是指重复性感官刺激的停止可以引起头皮电位的一系列模式特征，是一系列有规律的感官刺激缺失后可以诱发出来。

脑机接口技术已被广泛的引入到智能轮椅的控制技术中，其中脑机接口技术主要包括运动想象和稳态视觉诱发的脑机接口。基于运动想象脑电控制的智能轮椅系统主要存在准确率低和个体差异较大等不足，基于稳态视觉诱发电位控制的轮椅系统主要存在控制指令较少，训练时间较长等不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种的基于SSMVEP-ERP-OSR混合脑机接口驱动的轮椅控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，基于SSMVEP-ERP-OSR混合脑机接口驱动的轮椅控制方法，包括：

数据采集：通过电极帽采集受试者头皮脑电信号，头皮脑电信号由受试者盯视刺激目标时产生，刺激目标为计算机屏幕播放的SSMVEP-ERP-OSR混合范式；

脑电信号预处理：将采集的脑电信号放大，去除时间序列中的直流成分以及1～45Hz的带通滤波；

通过离线实验，生成基础目标分类器和最优测量电极位置来得到最优通道的基础目标分类器；

生成基础目标分类器：在训练样本采集阶段，通过交叉验证算法Leave-One-OutCross-Validation生成基础目标分类器；