【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及神经工程的脑机接口，具体涉及一种基于瞬态与稳态视觉诱发电位的混合脑机接口构建方法。
技术介绍
1、脑机接口(brain-computer interface，bci)是一种不依赖外周神经与感觉通路，实现人脑与外部设备之间直接通讯的一类交互方式；bci的这一特性，使其可用来代替、改善、增强或补充人对外界的感知或运动能力，是近年来科学研究的热点之一。基于脑电(electroencephalogram,eeg)信号的bci根据信号产生方式分为基于自发eeg的bci和诱发eeg的bci等类型。基于诱发eeg的bci主要通过外部刺激来激发大脑神经活动，相比于基于自发eeg的bci，基于诱发eeg的bci具有辨识正确率高、可以控制目标数目多、所需电极数目少、稳定性强等优点。研究中常见的诱发eeg有视觉诱发电位(visual evoked potential,vep)以及事件相关电位(event-related potential,erp)等。稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential,ssvep)是大脑视觉系统对外部周期性视觉刺激的响应。当使用者注视以特定频率闪烁的视觉刺激时，在其大脑皮层视觉区会检测到刺激频率的基频或倍频的eeg信号。ssvep-bci以不同频率表征的周期性视觉刺激目标代表不同的控制指令，当使用者想要执行某项指令时，只需注视相对应的刺激目标，系统检测脑电信号，并对诱发出的ssvep信号进行识别分类，即可获知使用者的控制意图。除了ssvep，erp也是一种重要的诱
2、单一模态bci已经取得了一系列进展，但仍存在不足。一方面，单一模态bci指令集较小，能够执行的任务量有限，难以实现多维控制和应对复杂或多样化的应用场景；此外，随着任务指令数的增多，分类准确率下降，系统的稳定性和准确性降低，难以在实际应用中取得较好的效果。混合bci(hybridbrain-computerinterface,hbci)是基于两种或两种以上的多脑电模式混合，如erp、ssvep、运动想象(motor imagery,mi)的模式混合；其中ssvep和erp均可通过视觉刺激诱发，在实验中，可以通过同一套设备同时诱发这两种电位，从而提高系统的效率和灵活性；对于使用者而言只需关注视觉刺激，降低了对使用者的要求；ssvep与erp的诱发机理不同，大脑在信息处理时不会相互影响，并且它们的频域和时域特征具有明显差异，信号处理时不会相互干扰。
3、快速序列视觉呈现(rapid serial visual representation,rsvp)范式是在屏幕的确定位置以一定的速度给使用者提供一系列目标或非目标的字符或图像刺激，当使用者在一系列的非目标刺激中识别出目标刺激时，则会在大脑中诱发出p300特征。相较于其他瞬态视觉诱发范式，rsvp具有信息传输速率快，且只占用计算机屏幕的一个位置不会导致拥挤效应的优势。
4、将ssvep与rsvp混合的bci系统不仅能够增大脑电指令集，而且也克服了随指令集增大而导致的刺激频率范围限制，并且能有效避免拥挤效应，目前还没有相关文献公开。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供了一种基于瞬态与稳态视觉诱发电位的混合脑机接口构建方法，将ssvep范式与rsvp范式相结合，构建出ssvep-rsvphbci，即同时将ssvep信号与p300信号作为系统输入综合判断目标辨识结果，实现了混合bci的多目标任务识别，提高了系统性能。
2、为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种基于瞬态与稳态视觉诱发电位的混合脑机接口构建方法，包括以下步骤：
4、步骤1，在使用者头部安放测量电极，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；
5、步骤2，向使用者呈现ssvep范式与rsvp范式耦合后的耦合范式；耦合范式由多个范式单元组成，将不同的稳态闪烁频率和瞬态的目标刺激出现时间进行排列组合，实现对屏幕上所有范式单元的标记；
6、步骤3，计算机同步采集刺激开始与结束标志位，并通过测量电极采集脑电信号，对脑电信号作滤波和陷波处理；其次，对脑电信号作独立成分分析处理，消除眼电伪迹的影响；
7、步骤4，根据处理后的脑电信号数据特征，提取得到ssvep信号特征与p300信号特征，通过识别算法确定使用者所关注的目标。
8、每一个范式单元分为外部的稳态闪烁范式和内部的rsvp范式两部分，分别承担稳态闪烁任务和rsvp任务；其中，稳态闪烁范式诱发ssvep信号，rsvp范式诱发erp信号；将承载rsvp任务的变化图标置于稳态闪烁的图标中心，使使用者在注视范式单元中心时能够同时关注到整个范式单元的瞬态和稳态变化。
9、和现有技术相比，本专利技术取得的有益效果为：
10、本专利技术利用rsvp范式诱发瞬态erp响应和稳态闪烁范式诱发稳态ssvep响应的机制不同，提出了一种基于瞬态与稳态视觉诱发电位相结合的hbci构建方法；本专利技术是rsvp范式与ssvep范式在hbci中的创新应用，通过耦合rsvp范式与ssvep范式，实现hbci的多目标识别任务，提高bci性能。
11、相比于传统的ssvep-erp hbci范式，本专利技术首次设计了ssvep-rsvp耦合刺激范式，实现了脑电信息的快速传输，克服了传统范式中存在的拥挤效应。基于ssvep范式和rsvp范式相耦合的hbci系统具有较高的性能，为hbci的研究提供了新见解。
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1.一种基于瞬态与稳态视觉诱发电位的混合脑机接口构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：每一个范式单元分为外部的稳态闪烁范式和内部的RSVP范式两部分，分别承担稳态闪烁任务和RSVP任务；其中，稳态闪烁范式诱发SSVEP信号，RSVP范式诱发P300信号；将承载RSVP任务的变化图标置于稳态闪烁的图标中心，使使用者在注视范式单元中心时能够同时关注到整个范式单元的瞬态和稳态变化。
【技术特征摘要】
1.一种基于瞬态与稳态视觉诱发电位的混合脑机接口构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：每一个范式单元分为外部的稳态闪烁范式和内部的rsvp范式两部分，分别承担稳态...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢俊，张焕卿，葛增乐，邵义轩，丁于航，李敏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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