[发明专利]基于融合特征的紧急状态运动意图脑-机接口系统

权利要求书

1.一种基于融合特征的紧急状态运动意图脑-机接口系统，其特征在于，所述系统包括：

结合主动式BCI和反应式BCI，设计紧急状态运动意图诱发新范式，诱发ERP和MRCP联合特征；

搭建脑电信号采集装置，记录用户的脑电数据；提取离线数据特征，建立识别模型；

导入识别模型进行在线实验，利用线性判别分析对紧急状态和非紧急状态进行分类，当检测到紧急状态时输出对外部设备的控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种基于融合特征的紧急状态运动意图脑-机接口系统，其特征在于，所述运动意图诱发MRCPs特征；所述紧急状态的视觉呈现诱发ERP特征，通过提取神经电活动的特征信号，融合运动相关与事件相关电位特征，并利用模式识别算法识别用户所处的状态；利用EEG响应和实际运动响应之间的时间差，快速实现对运动意图的识别。

3.根据权利要求1所述的一种基于融合特征的紧急状态运动意图脑-机接口系统，其特征在于，所述新范式为：依托VR技术设计一杯子从桌边滑落的场景，通过杯子的突然掉落，模拟紧急任务或事件来诱发ERP和MRCP；

①观察任务：用户佩戴VR眼镜静坐在椅子上，在VR中看着杯子掉落不需要执行其他任务；

②按键任务：同样佩戴VR眼镜，用户在杯子掉下来的一瞬间，以最快的速度按下按键，模拟接杯子的动作，并记录反应时间；

③想象任务：与按键任务类似，想象任务不产生真实运动，只在心里预演一遍接杯子的动作；

三种任务中任意一次杯子掉落的时间都是随机，用户在一个session内只执行三种任务中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种基于融合特征的紧急状态运动意图脑-机接口系统，其特征在于，所述当检测到紧急状态时输出对外部设备的控制指令为：

将用户实时分类的结果通过用户数据包协议传输，实现MATLAB外部设备之间的指令通信并实时反馈用户。

5.根据权利要求1所述的一种基于融合特征的紧急状态运动意图脑-机接口系统，其特征在于，所述系统将杯子从桌边掉落出现的时刻定义为零时刻，以事件代码为信号标志，截取零时刻前1秒到零时刻后1秒的数据进行分段；

同时截取非任务态的2s数据，作为非紧急任务下的脑电信号，用于对比紧急和非紧急两种任务下，脑电响应上的差异。

6.根据权利要求1所述的一种基于融合特征的紧急状态运动意图脑-机接口系统，其特征在于，所述系统通过UDP协议传输至Unity3d中，操纵虚拟手臂完成接杯子的动作，当识别到紧急状态时，输出预测结果，回传至Unity中完成对虚拟手臂的控制，同时开始下一次任务；当识别结果为非紧急任务时，系统将自动提取下一组数据进行分析，直至一个session结束。

7.根据权利要求2所述的一种基于融合特征的紧急状态运动意图脑-机接口系统，其特征在于，所述运动意图诱发MRCPs特征具有ERP的锁时特性，将分段后的数据按照实验条件进行多个trials的叠加平均，最终得到ERP波形或“ERP+MRCP”融合波形。

8.根据权利要求1所述的一种基于融合特征的紧急状态运动意图脑-机接口系统，其特征在于，所述系统包括：

输入离线实验中想象任务4个session的数据，经预处理和特征提取获得个体模型并保存；

输入在线数据，依次进行预处理、特征提取和模式识别，将离线模型看作训练集，在线数据特征看作测试集，利用LDA进行紧急状态和非紧急状态。