[发明专利]基于空间、时间和频率联合编码的脑-机接口通讯方法

摘要

本发明属于脑-机接口通讯技术领域，为能够极大的增加BCI系统的带宽。进一步研究可以得到完善的脑-机接口系统，有望获得可观的社会效益和经济效益，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，时间和频率联合编码的脑-机接口通讯方法，设计实验，搭建好实验所需的脑电信号采集装置，然后在实验系统指导下，采集操作者脑电信号数据，将其存储后再进行一定的预处理、特征提取，最后进行分类；预处理和特征提取包括编码策略和解码策略，并进一步包括时间、频率、空间编解码策略。本发明主要应用于脑-机接口通讯的设计制造场合。

主权项

一种基于空间、时间和频率联合编码的脑‑机接口通讯方法，其特征是，包括下列步骤：受试者安静地坐于距屏幕约1m的靠椅上，注视计算机屏幕刺激界面的闪烁，脑电信号由脑电电极探测后经过脑电放大器放大、滤波后输入计算机，采集得到的脑电数据经过特征提取和模式识别后，转换为命令输出；1.2编码策略计算机屏幕刺激界面的闪烁，刺激面板由FPGA控制，分成左右两个部分，每个部分都存在若干子界面，每个子界面都是一个独立的BCI视觉刺激模块，且该模块服从P300‑SSVEP‑speller刺激模式；1.2.1时间编码刺激面板中所有子界面的oddball闪烁模式是一致的，即，所有子界面中字符的时间编码过程是一样的；1.2.2频率编码左、右侧面板中，各个子界面的SSVEP诱发频率是不一样的，但是，左右面板所包含的SSVEP诱发频率成分是能够相同的；1.2.3空间编码左、右侧面板字符发出的刺激光线经过垂直方向、水平方向的偏振片后，其透射光成为垂直方向、水平方向的线偏振光；1.3解码策略通过该视觉刺激方案诱发出来的大脑活动，能够在大脑头皮映射出具有空间、时间和频率特征的脑电信号，通过对脑电信号的空间、时间和频率的特征分析，就能够准确的输出控制命令；1.3.1时间解码用户所凝视的字符，其oddball闪烁刺激会引起大脑产生P300特征信号，通过机器学习等方法识别P300特征信号，从而实现脑电信号的时间解码；1.3.2频率解码通过识别SSVEP的频率成份，就可以判断用户注视的子界面类型，从而实现脑电信号的频率解码；1.3.3空间解码通过识别EOG的偏侧化效应和EEG特征的空间分布，BCI系统可以实现空间解码。