调整脑波信号识别方法的装置、方法以及程序制造方法及图纸

在为了识别目标选择分支而利用脑波波形数据时，能够消除对于用户来说烦杂的校准负担，并且将有关脑波的识别精度维持得较高。脑波识别方法调整装置用于调整设置在脑波接口系统中的脑波接口部的识别方法。该装置包括分类判断部和识别方法调整部。分类判断部，预先保持用于将脑波信号的特征进行类型化的基准数据，采用针对多个选择分支的脑波信号所共有的特征量以及基准数据，来判断测量出的脑波信号属于类型化后得到的多个分类中的哪一个。识别方法调整部，按照分类结果，调整针对用户所选择出的选择分支的脑波信号的识别方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够利用脑波来操作设备的接口(脑波接口)系统。更具体地，本发 明涉及用于实现如下功能的设备，即，为了准确解析由于个人的不同而有很大差异的脑波， 在脑波接口系统中对脑波的识别方法进行调整。
技术介绍
近年来，电视机、便携式电话、PDA (Personal Digital Assistant，个人数字助理) 等各种各样的信息设备得到普及，正在进入人们的生活当中，所以用户有必要在日常生活 的大多数情况下操作信息设备。通常，用户利用按压按钮、移动光标来决定、边看画面边操 作鼠标等的输入机构(接口部)，来操作信息设备。但是，当例如在做家务、育儿、驾驶等这 样双手由设备操作以外的作业所占用的状况下，难以利用接口部来进行输入，不能实现设 备操作。因此，用户有较强烈的需求想要在所有状况下操作信息设备。针对这样的需求，正在开发利用了用户的生物体信号的输入机构。例如，在非专利 文献1中公开了采用脑波的事件关联电位(Event-RelatedPotential)来识别用户想要选 择的选择分支的脑波接口技术。具体说明非专利文献1中记载的技术，随机地对选择分支 进行强调(highlight)，以选择分支被强调的时刻为起点，利用大约300毫秒附近出现的事 件关联电位的波形，实现对用户想要选择的选择分支的识别。根据该技术，即使在占用了双 手的情况下，并且即使在由于生病等而手脚不能活动的情况下，用户也能够选择想要选择 的选择分支，从而实现与上述需求一致的设备操作等接口。这里，所谓“事件关联电位”是指，在时间上与外部或内部的事件相关联而产生的 脑部的暂时性的电位变动。脑波接口利用以外部事件的产生时刻为起点来测量的该事件关 联电位。例如，如果利用针对视觉刺激等而产生的事件关联电位的被称为P300的成分，就 能够选择菜单的选择分支。所谓“P300”一般作为表示事件关联电位中的、与听觉、视觉、身 体感觉等感觉刺激的种类无关的、自起点大约300毫秒附近出现的事件关联电位的阳性成 分的特性来看待。为了将事件关联电位应用到接口中，以较高的精度来识别对象的事件关联电位 (例如P300成分)是非常重要的。为此，必须精度良好地来测量生物体信号，并通过适当的 识别方法来精度良好地识别所测量到的生物体信号。由于上述脑波波形的方式个人差异较大，所以为了将事件关联电位用作接口的输 入机构，必须实现与该个人差异相应的精度较高的识别。图19中示出非专利文献2的32 页所披露的图。图19表示对36名被实验者实施了针对视觉刺激的分辨课题的情况下的脑 波的个人差异的一个例子。在各被实验者的曲线中表示针对2种状况的脑波，分别用实线 和虚线来表示。由图19可知，由于个人差异的不同从而波形以及峰值位置中的振幅有较大 不同，所以可以说按照单一的基准难以精度良好地进行所有用户的识别。作为用于精度良好地识别个人差异较大的脑波的方法，考虑有事先进行针对各用 户的系统调整(即校准)的方法。采用图20(a)具体说明。图20(a)示出校准的过程。对6用户使用脑波接口前，实施对脑波接口进行假想操作的作业。例如，在使用户实施采用脑波 接口从4个选择分支中选择1个选择分支的作业的情况下，依次或随机强调4个选择分支， 以选择分支被强调的时刻作为起点，得到4个脑波波形数据(步骤41)。同时，也得到表示 用户想要选择的选择分支(目标选择分支)是哪个选择分支的答案数据(步骤42)。并且， 采用针对该答案数据所记述的目标选择分支的脑波波形数据的特征，按每个用户调整成最 佳的识别方法(步骤43)，根据调整后的识别方法，在用户实际使用脑波接口时，识别用户 想要选择的选择分支(步骤44)。例如，在专利文献1中，公开了如下技术，S卩，考虑在事件关联电位的成分中出现 的个人差异，按每个用户来调整识别方法，从而提高识别率。该技术不是按照单一的基准来 进行所有用户的识别，而是根据通过事先的校准而获取的每个用户的脑波，当识别时按每 个用户来提取并存储最佳的事件关联电位的成分，采用该成分来识别用户想要选择的选择 分支。这里，作为按每个用户最佳的事件关联电位的成分，除了 P300成分以外，可以列举 P200成分、N200成分、或这些成分的组合。在专利文献1中，所谓P200成分是指，自起点大 约200毫秒附近出现的事件关联电位的阳性成分，所谓N200成分是指自起点大约200毫秒 附近出现的事件关联电位的阴性的成分。专利文献1 日本特开2005-34620公报专利文献2 日本特开平7-108848公报非专禾Ij文献 1 工 7 二-工 A · Y y y (Emanuel Donchin)，另夕卜 2 名， The Mental Prosthesis !Assessing the Speed of a P300_Based Brain-Computer Interface，，、IEEE TRANSACTIONS ON REHABILITATIONENGINEERING、Vol. 8、No. 2、2000 年 6月非专利文献2 人戸野宏、「心理学事象関連電位另^ Y ,々」、北大路 書房、2005年9月20日発行、32頁(入户野宏，“心理学用事件关联电位指南”，北大路书房， 2005年9月20日发行，32页)但是，在专利文献1中，作为用于提取并存储个人差异的实验，每个被实验者实施 100次实验(0050段)。记述了 1次实验所需要的时间大约为1分钟，所以校准整体也需要 大约100分钟的时间。例如，用户购入某民生设备，在实际使用时，事先必须执行所需时间 为100分钟的校准，对于用户来说，负担较大，花费劳力和时间。此外，在并非个人占有的设备，而是例如车站的售票机或银行的ATM、医院的候诊 系统等这样的不确定多数用户所利用的系统、或利用时间受限的系统中应用脑波接口时， 针对利用脑波接口的用户一个人一个人地花费时间来进行校准，这一点在对于用户来说成 为负担的同时，从系统运用的观点来看，效率也非常低，从而是不现实的。所以，在将脑波接口搭载到民生设备上时、或应用于不确定多数的用户所利用的 系统中时，必须能够通过消除校准的劳力和时间，从而用户能够轻松利用、且精度良好地进 行工作，从而发挥原本的功能。另一方面，开发出了如下技术，S卩，将测量出的脑波波形数据分类为预先准备的分 类体系，并基于该分类结果决定处理。例如，在专利文献2中，根据驾驶者的脑波波形数据 来计算每单位时间的α波、快波(fastwave)、慢波(slow wave)的数目，并根据该数值，分 类为预先准备的分类体系即“正常”、“发呆”、“轻度睡意”、“睡着”中的某一个。并且，按照该分类结果来决定针对驾驶者的“无刺激”、“有刺激(香味)”、“有刺激(气压)”、“有刺激 (蜂鸣音)”的处理。这里，考虑如下方法，S卩，在用于设备操作选择的脑波接口中，为了消除校准中用 户的负担，并且精度良好地进行识别，根据脑波波形数据分类为预先准备的分类体系中的 某一个，并按照该分类结果来调整识别方法。但是，在这样的方法中存在课题。采用图20(b)说明该课题。图20(b)表示对用户 的脑波波形数据进行分类并进行校准的过程。例如，并非在事先的校准时，而是在用户实际 上要采用脑波接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脑波识别方法的调整装置，用于脑波接口系统中，上述脑波接口系统具有：输出部，其在画面上提示与设备的工作相关联的多个选择分支，并对各选择分支进行强调；脑波测量部，其对用户的脑波信号进行测量；以及脑波接口部，其根据以各选择分支被强调的各时刻作为起点的上述脑波信号的事件关联电位，采用预先决定的规定的识别方法，识别针对上述用户想要选择的选择分支的事件关联电位，并决定设备的工作，上述调整装置是用于调整上述脑波接口部的上述识别方法的装置，其特征在于，上述识别方法是按照上述脑波信号是否与预先决定的基准一致，来识别上述事件关联电位的成分的方法，上述调整装置包括：分类判断部，其预先保持用于将脑波信号的特征进行类型化的基准数据，采用上述基准数据以及针对上述多个选择分支的脑波信号所共有的特征量，来判断测量出的上述脑波信号属于类型化后得到的多个分类中的哪一个；以及识别方法调整部，其按照上述分类结果，调整针对上述用户所选择出的选择分支的脑波信号的识别方法。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-5-15 2008-128866一种脑波识别方法的调整装置，用于脑波接口系统中，上述脑波接口系统具有输出部，其在画面上提示与设备的工作相关联的多个选择分支，并对各选择分支进行强调；脑波测量部，其对用户的脑波信号进行测量；以及脑波接口部，其根据以各选择分支被强调的各时刻作为起点的上述脑波信号的事件关联电位，采用预先决定的规定的识别方法，识别针对上述用户想要选择的选择分支的事件关联电位，并决定设备的工作，上述调整装置是用于调整上述脑波接口部的上述识别方法的装置，其特征在于，上述识别方法是按照上述脑波信号是否与预先决定的基准一致，来识别上述事件关联电位的成分的方法，上述调整装置包括分类判断部，其预先保持用于将脑波信号的特征进行类型化的基准数据，采用上述基准数据以及针对上述多个选择分支的脑波信号所共有的特征量，来判断测量出的上述脑波信号属于类型化后得到的多个分类中的哪一个；以及识别方法调整部，其按照上述分类结果，调整针对上述用户所选择出的选择分支的脑波信号的识别方法。2.根据权利要求1所述的脑波识别方法的调整装置，其特征在于，上述分类判断部使用的针对多个选择分支的脑波信号是针对由上述输出部提示的所 有的选择分支的脑波信号。3.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，上述分类判断部保持针对上述多个选择分支的脑波信号的规定的频段的功率谱的平 均值以及/或者规定的时间长度和频段的小波系数的平均值，作为针对所有上述多个选择 分支的脑波信号所共有的特征量。4.根据权利要求3所述的调整装置，其特征在于，上述分类判断部采用8Hz至15Hz的频段的功率谱的平均值，来判断上述脑波信号的 N200成分的大小。5.根据权利要求3所述的调整装置，其特征在于，上述分类判断部采用200毫秒至250毫秒的时间长度以及8Hz至15Hz的频段的小波 系数的平均值，来判断P200成分的大小。6.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，上述识别方法调整部按照分类结果，来调整与在识别针对上述用户所选择出的选择分 支的脑波信号时采用的上述脑波信号的P300成分、P200成分以及N200成分相对应的权重系数。7.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，上述识别方法调整部按类型化后得到的上述多个分类中的每一个分类，来保持在针对 上述用户所选择出的选择分支的脑波信号的识别中使用的模板，并通过利用与分类结果相 应的模板，来调整上述脑波信号的识别方法。8.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，上述识别方法调整部通过按照分类结果来选定在识别针对上述用户所选择出的选择分支的脑波信号时使用的示教数据，来调整上述脑波信号的识别方法。9.一种调整方法，用于脑波接口系统中，上述脑波接口系统具有输出部，其在画面上提示与设备的工作相关联的多个选择分支，并对各选择分支进行 强调；脑波测量部，其对用户的脑波信号进行测量；以及脑波接口部，其根据以各选择分支被强调的各时刻作为起点的上述脑波信号的事件关 联电位，采用预先决定的规定的识别方法，识别针对上述用户想要选择的选择分支的事件 关联电位，并决定设备的工作，上述调整方法是用于调整上述脑波接口部的上述识别方法的方法，其特征在于， 上述识别方法是按照上述脑波信号是否与预先决定的基准一致，来识别上述事件关联 电位的成分的方法，上述调整方法包括以下步骤准备用于将脑波信号的特征进行类型化的基准数据的步骤；采用上述基准数据以及针对上述多个选择分支的脑波信号所共有的特征量，来判断测 量出的上述脑波信号属于类型化后得到的多个分类中的哪一个的步骤；以及按照上述分类结果，调整针对上述用户所选择出的选择分支的脑波信号的识别方法的步骤。10.一种计算机程序，用于脑波接口系统中，上述脑波接口系统具有输出部，其在画面上提示与设备的工作相关联的多个选择分支，并对各选择分支进行 强调；脑波测量部，其对用户的脑波信号进行测量；以及脑波接口部，其根据以各选择分支被强调的各时刻作为起点的上述脑波信...

【专利技术属性】
技术研发人员：中田透，森川幸治，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]