[发明专利]一种基于目标检测和SSVEP的注意力训练系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于目标检测与SSVEP的注意力训练系统及方法，包括相机、脑电帽、电脑、机械臂。相机用于采集发送给目标检测模块进行目标检测的视频流；脑电帽用于采集和传输SSVEP脑电信号；电脑包含注意力训练界面、目标检测单元和SSVEP解码单元，注意力训练界面绘制目标框并实时生成对应物品的闪烁块，SSVEP解码单元通过预处理和FBCCA算法对脑电信号进行解码出使用者所注视的闪烁块，将解码结果转换成控制指令发送给机械臂，机械臂根据指令抓取相应物品。本发明通过自然的人机交互，可进行注意力训练，有效提高选择性注意力和持续性注意力水平，同时也为注意力训练方法和手段提供了借鉴，并展示了脑机接口技术在儿童发展等领域的美好应用前景。

技术领域

本发明针对ADHD(Attention Deficit Hyperactivity Disorder，注意缺陷多动障碍)以及学龄期的儿童和青少年设计了一种基于目标检测和SSVEP的注意力训练系统及方法。系统包括相机、脑电帽、电脑、机械臂、注意力训练界面、目标检测单元和SSVEP解码单元，将脑电生物信号和计算机软件训练方法结合帮助使用者进行注意力训练。

背景技术

目前儿童注意力问题相当普遍，当注意力问题在临床上的表现达到显著时会被诊断为注意力缺陷多动障碍(Attention Deficit Hyperactivity Disorder，简称ADHD)。数据显示，ADHD在中国学龄儿童中的盛行率约为1.5％-10％，该疾病的典型症状有不专心、多动、冲动三种，而注意力问题也列为引起儿童学习障碍的首要因素。目前国内外治疗注意力缺陷的方法有很多，但是每种方法都有其局限性，探索不同方法的综合治疗成为了最近几年研究的趋势和热点。药物治疗是大部分医疗机构都会采取的一种方式，对于严重的注意力缺陷儿童，药物治疗是见效最快，但是大多数药物都有严重的副作用，而且一旦停药，症状会反复出现。而一般的计算机软件训练是将传统的注意力训练任务移植到计算机上，但很多软件只是简单的用计算机代替纸、笔操作，训练元素单一，且在任务设计上并无多少创新。而脑电生物反馈作为无刺激、无副作用、训练结果能够长期保持的训练方法得到专家、以及家长的认可。同时在学习过程中，学生接受到的主要是视觉和听觉方面的刺激，通过训练学生在视觉和听觉方面的注意力，能够更好地提高学习效果。

考虑到目前国内的训练方法，现有系统大部分集中在一对一人工训练上，尚未针对儿童注意力方面设计出系统化人工智能化的产品，而人工智能化的产品具有可重复性、反馈性、趣味性等特性，因此结合脑电生物信号设计一种基于目标检测和SSVEP的注意力训练系统，其中SSVEP(稳态视觉诱发电位)是指当受到一个固定频率的视觉刺激的时候，人的大脑视觉皮层会产生一个连续的与刺激频率有关(刺激频率的基频或倍频处)的响应，通过系统给儿童下达语音指令，吸引儿童注视对应频率的闪烁块从而控制机械臂进行物品的抓取这样一种人工智能化的训练方式，有利于保持儿童继续进行训练的兴趣和在游戏中完成任务的积极性，儿童也可以通过完成相应的指令获得成就感。其中儿童训练时越专注，目光越集中，SSVEP的效果越好，从而在不断执行这些语音指令的过程中达到训练视觉和听觉方面注意力的效果。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于目标检测和SSVEP的注意力训练系统及方法，将脑电生物反馈训练和计算机软件训练结合起来帮助使用者进行注意力训练。其基本原理是注意力训练界面会根据SSD目标检测算法检测的结果生成与物品一一对应的闪烁块，使用者根据语音指令注视相应的闪烁块，脑电帽采集使用者此时的脑电信号，传输给电脑端的SSVEP解码单元，通过预处理和FBCCA算法进行解码，解码出使用者所注视的闪烁块，将解码结果与指令信息进行对比后，向机械臂发送指令控制机械臂抓取物品。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于目标检测和SSVEP的注意力训练系统及方法，包括：相机、脑电帽、电脑、机械臂、注意力训练界面、目标检测单元和SSVEP解码单元，脑电帽通过无线的方式和电脑连接；电脑包含注意力训练界面、目标检测单元和SSVEP解码单元，相机通过有线方式与电脑连接；