[发明专利]基于随机共振增强的稳态运动视觉诱发电位脑机接口方法

摘要

基于随机共振增强的稳态运动视觉诱发电位脑机接口方法，先在使用者头部安放电极，测得的脑电信号送往计算机，然后将运动刺激单元通过计算机屏幕同时呈现在使用者面前，以服从高斯分布的二维噪声点掩蔽运动刺激单元，噪声点更新频率同步于屏幕刷新率，噪声强度以高斯分布标准差表征，形成运动刺激单元后，使用者注视运动刺激单元中的任意一个，计算机同步采集刺激开始与结束标志位，并通过测试电极采集脑电信号，计算出不同刺激目标的显著性概率，判定并通过屏幕指示出目标，再进行下一次目标识别，本发明能够显著增强使用者大脑响应的强度，提升现有脑机接口的精度和效率，创新提高脑机接口技术的实用化水平。

主权项

基于随机共振增强的稳态运动视觉诱发电位脑机接口方法，其特征在于，含有以下步骤：步骤1，在使用者头部视觉枕区安放测量电极，在其单侧耳垂位置处安放参考电极，在其头部前额处安放地电极，电极测得的脑电信号经放大和模数转换后送往计算机；步骤2，将2个以上的按不同刺激频率进行稳态振荡的运动刺激单元通过计算机屏幕同时呈现在使用者面前，使用者头部距离计算机屏幕为50～100厘米，运动刺激单元采用白色单环，其宽度在运动翻转过程中保持不变，为其扩张至最大时的外圆半径的一半，这使得环形收缩至最小时其宽度不会因收缩而压缩，以服从高斯分布的二维噪声点掩蔽运动刺激单元，噪声点更新频率同步于屏幕刷新率，噪声点的灰度级在0‑255之间，噪声点的二维灰度均值为128，噪声强度以高斯分布标准差表征，通过选用不同噪声强度验证不同视觉噪声对大脑稳态响应的影响；步骤3，形成2个以上运动刺激单元后，按以下步骤进行：步骤3‑1，使用者注视2个以上运动刺激单元中的任意一个，使用者注视的运动刺激单元称为目标，而其他运动刺激单元称为非目标；步骤3‑2，计算机同步采集刺激开始与结束标志位，并通过测试电极采集脑电信号，使用GT2circ检验法判别出刺激目标，具体包含以下操作：首先，对脑电信号作滤波和陷波处理；其次，对原始脑电信号作预白化处理，消除低频脑电成份的影响；再次，获得脑电数据中依照刺激起始标志位按不同的运动翻转刺激整周期进行截断的数据段，经快速傅里叶变换得到包含多个谐波分量的傅里叶向量；最后，将傅里叶向量代入GT2circ假设检验中，考察零假设H0:μ＝0及备择假设H1:μ≠0，若拒绝H0接受H1，则说明存在稳态响应，对于假设H0进行检验，得到统计量为GTcirc2=K(K-1)(zk-μ0)T(zk-μ0)Σk=1K(zk-μ^Ω)T(zk-μ^Ω)]]>通过比较统计量相对于绝对零值的显著程度，计算出不同刺激目标下的显著性概率pi，i＝1,...,3；步骤3‑3，根据计算得到的每个刺激频率对应的显著性概率，若其中最小值小于预设的显著度水平，将最小值对应的刺激频率所属的运动刺激单元判定为使用者所注视的目标；步骤4，计算机通过屏幕指示出使用者所注视的目标，实现对使用者的视觉反馈；步骤5，计算机完成目标识别后，返回步骤3，重复步骤3和步骤4，进行下一次目标识别任务。