[发明专利]一种基于混合脑机接口的多功能字符输入系统

说明书

本发明公开了一种基于混合脑机接口的多功能字符输入系统，包括：混合脑电信号刺激模块，用于刺激产生P300和SSVEP的混合脑电信号，主要是进行中、英文字符和功能键的视觉刺激；脑电信号处理模块，主要进行用户的实时脑电数据采集并对脑电数据进行预处理、特征提取、信号分类；异步控制模块，用于系统的状态切换，基于EOG进行异步控制，可在字符输入状态和空闲状态进行随时切换；中英文字符输入模块，采用P300+SSVEP的混合脑电方法进行字符的输入选择，采用汉语拼英进行中文字符拼写，还可进行英文字符的拼写。本发明采用基于混合脑电的方法进行中英文字符输入，可有效提高中英文字符的输入准确率和效率，同时还可对使用者的意识状态进行检测。

技术领域

本发明涉及脑机接口的技术领域，尤其是指一种基于混合脑机接口的多功能字符输入系统。

背景技术

脑机接口技术可将脑电信息转化为具体的指令信息，在大脑思维、意识受到外界的视觉刺激时，人脑的神经系统可产生相应的脑电活动变化。可通过采集脑电信息，经过信息处理可以转化为具体的识别指令，从而实现人的大脑与外界进行交互的功能。采用脑机接口技术可以直接检测到使用者的脑电信息，不需要使用者进行肢体活动即可进行字符输入，从而能够与外界进行交流。

目前基于脑机接口的字符输入系统，存在很多问题。在传统的脑机接口字符输入系统的研究中，主要集中在英文和数字的输入方法。英文字符输入功能单一，只能是以字母或英文单词的形式呈现。对于不熟悉英文的使用者来说，这无疑是一个阻碍。而且，以往的字符输入系统很多采用的是单一的脑机接口技术，在字符识别准确率和识别速度上还有待提高，而混合脑机接口能够有效的提高这些性能指标。在字符输入中的范式设计中，主要是以行列矩阵为主，在刺激时间上较长，效率较低。在同步字符输入脑机接口中，字符输入的指令和控制指令是由程序设定好的，使用者需要按照对应的时间间隔进行字符输入。在输入任务中，使用者会出现疲劳状态，但是无法停止输入过程，造成输入准确率降低。不能够决定输入状态和空闲状态，具体的应用中不够灵活。对于一些重症患者的康复治疗中，无法知道其意识状态，对于康复治疗来说造成了一定的干扰。

针对以上问题，本文发明了一种基于混合脑机接口的多功能字符输入系统。可以为这些人群提供一个中文交流互动的平台，极大的方便了使用者、家人和护理人员。对于使用者的康复治疗也有促进作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于混合脑机接口的多功能字符输入系统，通过SSVEP脑电信号与P300脑电信号混合的方式进行字符的识别输入，采用EOG进行异步状态转换，让特定人群能够采用该系统进行中文文字进行异步交互，还可对特定人群进行意识状态的检测。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于混合脑机接口的多功能字符输入系统，包括：

混合脑电信号刺激模块，用于刺激产生P300和SSVEP的混合脑电信号，并对脑电信号数据采集和保存；

脑电信号处理模块，用于脑电信号采集后的数据预处理、特征提取和信号分类；

异步控制模块，用于系统输入状态与空闲状态的切换，基于EOG进行异步控制；

中英文字符输入模块，用于根据混合脑电信号的分类识别结果进行中、英文字符的输入显示。

进一步，所述混合脑电信号刺激模块包含SSVEP刺激范式模块和P300刺激范式模块，其中：