基于RSVP与电刺激手套的射击运动员反应训练系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于RSVP与电刺激手套的射击运动员反应训练系统，其包括上位机组件和下位机组件；上位机组件包括脑电采集单元、信号处理单元及反应训练单元；下位机组件包括微控制单元MCU、电刺激发生器及电刺激手套，上位机组件和下位机组件通信连接；还提供了一种使用该射击运动员反应训练系统的训练方法，根据射击运动员反应训练系统得到的射击运动员的脑电信号提取的特征、SVM识别结果和手部弯曲角度信息指标建立了射击运动员反应训练模型，利用模型对射击运动员的训练效果做出评估。本发明专利技术利用快速序列图像呈现技术与电刺激手套辅助射击运动员进行反应速度训练，可以节约训练成本，提高训练效率，对射击运动员的训练效果做出准确评估。果做出准确评估。果做出准确评估。

【技术实现步骤摘要】
基于RSVP与电刺激手套的射击运动员反应训练系统及方法


[0001]本专利技术涉及目标识别领域，具体涉及一种基于RSVP与电刺激手套的射击运动员反应训练系统及方法。

技术介绍

[0002]在飞碟射击比赛中，当飞碟出现时，射击运动员能否快速反应，对成绩的好坏有着十分重要的影响，现有的射击运动员反应速度训练，一是利用突然发出的信号提高射击运动员对简单信号的反应速度。如利用光、声(鼓掌)信号让射击运动员做出相应的反应动作。这种训练手段对初学者效果是显着的。对有一定训练水平的射击运动员来说效果较差。另一种是运用电子技术做信号，但是训练的时间长，效率低。
[0003]因此，基于快速序列图像呈现技术与电刺激手套结合的提高射击运动员反应速度的系统和方法成为研究方向。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于快速序列图像呈现技术与电刺激手套结合的提高射击运动员反应速度的系统和方法，利用快速序列图像呈现技术与电刺激手套辅助射击运动员进行反应速度训练，可以节约训练成本，提高训练效率，对射击运动员的训练效果做出准确评估。
[0005]本专利技术的一个方式的基于RSVP与电刺激手套的射击运动员反应训练系统，包括上位机组件和下位机组件，所述上位机组件和所述下位机组件通信连接。
[0006]所述上位机组件包括脑电采集单元、信号处理单元及反应训练单元；所述脑电采集单元包括脑电帽、脑电信号放大器及脑电信号采集软件；所述脑电帽佩戴于射击运动员头部；所述脑电信号放大器设置于脑电帽上；所述脑电采集软件、信号处理单元及反应训练单元均设置在主控计算机上；所述脑电信号放大器与脑电帽电连接，所述脑电信号放大器与主控计算机通信连接；所述信号处理单元包括预处理模块、特征提取模块及分类识别模块；所述反应训练单元用于通过射击运动员脑电信号经过预处理之后提取的特征结果、提取特征的分类识别的结果和手部弯曲角度信息对射击运动员的训练效果做出评估。
[0007]所述下位机组件包括微控制单元MCU、电刺激发生器及电刺激手套；所述电刺激手套包括手套主体、电极贴片与手部弯曲角度传感器；所述微控制单元MCU安装在所述电刺激手套手背内侧，所述电刺激发生器、所述电极贴片与所述手部弯曲角度传感器安装在所述电刺激手套食指上；所述微控制单元MCU与电刺激发生器电连接，所述电刺激发生器与电极贴片电连接。
[0008]进一步地，所述脑电信号放大器设置于所述脑电帽尾端的凹槽处。
[0009]进一步地，所述通信连接通过蓝牙完成。
[0010]进一步地，所述脑电帽采集的脑电信号为弱小目标识别产生的脑电信号。
[0011]本专利技术的一个方式的使用所述训练系统的射击运动员反应训练方法，包括以下步
骤：
[0012]步骤1、进行训练前准备工作；
[0013]射击运动员佩戴脑电帽，将脑电信号放大器、电刺激手套分别通过蓝牙与主控计算机相连；
[0014]步骤2、射击运动员开始射击，脑电信号采集软件根据快速序列视觉呈现RSVP实验标准采集射击运动员所有通道的脑电信号，得到RSVP图像集；
[0015]步骤3、对采集到的脑电信号RSVP图像集进行预处理；
[0016]步骤4、对预处理后的脑电信号进行特征提取，并发送到反应训练单元；
[0017]步骤5、利用SVM算法对脑电信号提取后的特征进行分类识别，得到SVM识别结果并传输到微控制单元MCU及反应训练单元；
[0018]步骤6、MCU接收到数据后，发送刺激指令给电刺激发生器，电刺激发生器控制电极贴片产生电刺激，射击运动员受到电刺激之后，做出射击动作，手部弯曲角度传感器采集射击运动员的手部运动信息并发送到反应训练单元；
[0019]步骤7：反应训练单元根据射击运动员的脑电信号提取的特征、SVM识别结果、手部弯曲角度信息指标建立射击运动员反应训练模型：
[0020][0021]其中，t为时间；M
t
为任意t时刻目标特征的值，N
t
为任意t时刻非目标特征的值，M
t
的绝对值与N
t
的绝对值的差值的绝对值越大证明脑电特征越明显；SVM
t
为t时刻SVM识别结果，当SVM
t
＝1时，射击运动员识别到正确目标；SWQ
t
为t时刻手指弯曲角度信息,当SWQ
t
＝1时，射击运动员有射击动作；
[0022]步骤8：根据建立的射击运动员反应训练模型，对射击运动员的训练效果做出评估，进行训练；
[0023]若任意t时刻反应训练模型中特征明显、射击运动员识别到正确目标且进行了射击动作，则评估射击运动员训练效果较好，能够停止训练，否则评估训练效果不达标需继续进行训练。
[0024]进一步地，所述步骤2中快速序列视觉呈现RSVP实验标准为脑电采样频率为1000Hz，脑电采集实验格式为RSVP实验，采集通道为64全通道，图像呈现速率为1秒钟10张。
[0025]进一步地，所述步骤3具体为：
[0026]步骤31、选取目标图片出现后1秒内的数据；
[0027]步骤32、将数据降采样到128HZ，再去除基线漂移；
[0028]步骤33、通过自适应陷波去除50HZ工频干扰；
[0029]步骤34、通过0.1
‑
30Hz的带通滤波提取有效脑电信号，得到预处理后的脑电信号。
[0030]进一步地，所述步骤4具体为：
[0031]步骤41、将预处理后的脑电信号进行归一化处理；
[0032]步骤42、利用快速傅里叶变换的方法提取脑电信号在1
‑
64HZ频段上的功率谱密度特征；
[0033]步骤43、将每个通道的数据都使用没有重叠的窗长为0.25秒的Hamming窗提取64个功率谱密度特征；
[0034]步骤44、利用PCA算法对采集到的特征进行降维处理，筛选出主要的特征；
[0035]步骤45、将筛选出主要的特征发送到射击运动员反应训练系统反应训练单元。
[0036]本专利技术的效果如下：
[0037]1、利用快速序列图像呈现技术与电刺激手套辅助射击运动员进行反应速度训练，可以节约训练成本，提高训练效率；
[0038]2、根据射击运动员的脑电信号提取的特征、SVM识别结果、手部弯曲角度信息指标建立射击运动员反应训练模型，对射击运动员的训练效果做出准确评估，提高训练效率。
附图说明
[0039]图1是本专利技术方法提出的系统原理图；
[0040]图2是本专利技术方法的脑电帽图通道图；
[0041]图3是本专利技术方法的实施流程图。
具体实施方式
[0042]为详尽本专利技术之
技术实现思路
、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图对本专利技术的一种实施方式进行说明。
[0043]下面将结合附图1
‑
图3，对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RSVP与电刺激手套的射击运动员反应训练系统，其特征在于，其包括上位机组件和下位机组件，所述上位机组件和所述下位机组件通信连接；所述上位机组件包括脑电采集单元、信号处理单元及反应训练单元；所述脑电采集单元包括脑电帽、脑电信号放大器及脑电信号采集软件；所述脑电帽佩戴于射击运动员头部；所述脑电信号放大器设置于脑电帽上；所述脑电采集软件、信号处理单元及反应训练单元均设置在主控计算机上；所述脑电信号放大器与脑电帽电连接，所述脑电信号放大器与主控计算机通信连接；所述信号处理单元包括预处理模块、特征提取模块及分类识别模块；所述反应训练单元用于通过射击运动员脑电信号经过预处理之后提取的特征结果、提取特征的分类识别的结果和手部弯曲角度信息对射击运动员的训练效果做出评估；所述下位机组件包括微控制单元MCU、电刺激发生器及电刺激手套；所述电刺激手套包括手套主体、电极贴片与手部弯曲角度传感器；所述微控制单元MCU安装在所述电刺激手套手背内侧，所述电刺激发生器、所述电极贴片与所述手部弯曲角度传感器安装在所述电刺激手套食指上；所述微控制单元MCU与电刺激发生器电连接，所述电刺激发生器与电极贴片电连接。2.根据权利要求1所述的基于RSVP与电刺激手套的射击运动员反应训练系统，其特征在于，所述脑电信号放大器设置于所述脑电帽尾端的凹槽处。3.根据权利要求1所述的基于RSVP与电刺激手套的射击运动员反应训练系统，其特征在于，所述通信连接通过蓝牙完成。4.根据权利要求1所述的基于RSVP与电刺激手套的射击运动员反应训练系统，其特征在于，所述脑电帽采集的脑电信号为弱小目标识别产生的脑电信号。5.一种使用权利要求1所述系统的射击运动员反应训练方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1、进行训练前准备工作；射击运动员佩戴脑电帽，将脑电信号放大器、电刺激手套分别通过蓝牙与主控计算机相连；步骤2、射击运动员开始射击，脑电信号采集软件根据快速序列视觉呈现RSVP实验标准采集射击运动员所有通道的脑电信号，得到RSVP图像集；步骤3、对采集到的脑电信号RSVP图像集进行预处理；步骤4、对预处理后的脑电信号进行特征提取，并发送到反应训练单元；步骤5、利用SVM算法对脑电信号提取后的特征进行分类识别，得到SVM识别结果并传输到微控制单元MCU及反应训练单元；步骤6、MCU接收到数据后，发送刺激指令给电刺激发生器，电刺激发...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜义浩，杜正，常超群，张延夫，吴晓光，谢平，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：