[发明专利]引入对象连续动作的稳态视觉诱发范式设计及辨识方法

摘要

本发明公开了一种引入对象连续动作的稳态视觉诱发范式设计及辨识方法，在范式设计中引入对象连续动作，将对象的一个连续动作分解为若干张图片，按时间顺序进行连续黑白闪烁，形成动态图片闪烁单元，在计算机上呈现以刺激使用者产生稳态视觉诱发电位，采集使用者注视某一闪烁单元时的脑电信号，传至计算机处理，采用基于个人特征修正的典型相关分析算法进行目标辨识，结果反馈给使用者，同时控制对象完成相应动作，再进行下一次目标辨识。本发明能根据不同的应用对象设计相应的稳态视觉诱发范式，达到“所见即所得”的控制效果，改善使用者个体间差异性，并提高识别正确率，能广泛应用于各类基于稳态视觉诱发范式的脑‑机接口系统中。

主权项

1.引入对象连续动作的稳态视觉诱发范式设计及辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，为使用者佩戴好脑电采集设备，记录使用者头部视觉枕叶区的脑电信号，采集的脑电信号经蓝牙无线传输至计算机；其中，脑电采集设备采用16通道的Emotiv EPOC脑电放大器，各通道按照国际10/20标准放置，放大器的采样频率为128Hz；步骤2，被控对象为二自由度假手，分别拍摄假手手腕内旋、手腕外旋、手张开、手闭合四个连续动作的视频，等时间间隔提取每个动作视频下至少八帧图片，对每帧图片进行灰度处理和二值化处理，每个动作视频下的八帧图片按照时间顺序依次以正弦调制方式进行黑白翻转刺激，构成一个动态图片闪烁单元；其中，每个动态图片闪烁单元中每帧图片的闪烁时间相同，不同动态图片闪烁单元的正弦调制频率不同，图片黑白翻转频率为正弦调制频率的两倍；步骤3，使用者在四个动态图片闪烁单元中选择一个进行注视，计算机同步采集注视过程中的脑电信号传至计算机进行处理；步骤4，对脑电信号进行处理，包括脑电信号预处理和目标辨识，具体包括如下步骤：步骤4‑1，对脑电信号的预处理，提取O1、O2通道的脑电信号，去除趋势项，并利用巴特沃斯滤波器进行5Hz‑45Hz的带通滤波；步骤4‑2，对目标进行SSVEP特征提取及辨识，实现方法为基于个人特征修正的典型相关分析算法；基于个人特征修正的典型相关分析算法具体包括如下步骤：(1)特征训练及个人特征提取：在进行在线判别之前，对不同频率下的数据进行训练产生训练样本，每个频率对应2*10组训练样本，训练样本经过步骤4‑1预处理后，利用主成分分析进行数据降维，提取累计贡献率大于75％的主成分作为个人特征信号；(2)在线分类：利用典型相关分析法，将步骤4‑1中经过预处理后的脑电信号分别与不同翻转频率基频、二倍频的正余弦信号以及个人特征信号计算典型相关系数，在四个翻转频率对应的四个最大相关系数值中，将其中的最大值对应的翻转频率判定为使用者所注视的目标单元；步骤5，根据目标辨识结果对应的动态图片闪烁单元，控制假手完成相应动作，并将目标辨识结果输入至计算机屏幕进行显示，实现对使用者的视觉反馈；步骤6，假手完成相应动作后，返回至步骤3，重复步骤3、4、5，进行下一次的目标辨识。