The invention discloses a process-oriented design method of brain-computer interface for motion imagery, which comprises the following steps: off-line modeling stage: the user carries out a single limb multi-level force level imagery task according to the computer screen prompt, collects the EEG signal data of the user when performing the motion imagery task, and passes through the signal place. In the on-line test stage, the subjects can imagine the grip force arbitrarily and read the EEG data in real time. After processing, the collected data are sent to the established regression model, and the predicted results are output in real time and fed back to the users. Compared with the traditional MI BCI paradigm, the invention can output continuous control instructions and make the current MI BCI operation mode more natural. The paradigm combines the functional electrical stimulation to form a feedback loop with continuously varying stimulus intensity, thus achieving better effect.
【技术实现步骤摘要】
一种面向过程控制的运动想象脑-机接口设计方法
本专利技术涉及脑-机接口系统领域,尤其涉及一种面向过程控制的运动想象脑-机接口设计方法。
技术介绍
脑-机接口(Brain-ComputerInterface,BCI)是连接大脑和外部设备的直接信息通路。一方面,BCI系统可以检测神经活动模式能够识别大脑的意图,并将其转化为可被计算机利用的机器指令;另一方面,BCI系统可以直接刺激外周或中枢神经系统可实现机器意图对大脑的直接表达。其主要的工作原理是:采集人在不同任务状态下的脑电信号,使用信号处理的方法分析不同的脑电模式,然后通过一定的工程技术手段在人的大脑和外部设备之间建立信息交互的通道,实现了一种全新的控制过程。近些年来由于其在众多领域表现出广阔的应用前景,因而得到了越来越多研究者们的关注。运动想象(MotorImagery,MI),指大脑仅有动作意图但不实际执行,反映人对动作的期望及对将要发生真实动作的预演。MI研究已历经数十年发展,MI诱发脑电同时含有认知心理和神经生理信息,已广泛用于人-机交互并成为BCI控制重要方法。MI-BCI在损伤脑区神经回路重建以及中风患者康复方面具有不可替代的优势。MI-BCI是唯一一种不需要外界刺激的BCI范式,使用者仅需要自主的控制自己的意念输出指令,真正的实现了“意念控制”。并且MI-BCI是中风患者的有效康复手段之一,具有重要的应用价值。但是,传统的MI-BCI系统实现的是面向对象解码的离散指令控制,控制指令主要包括左、右手,双脚,舌等简单肢体运动想象的指令。虽然,近些年来增加了复合肢体运动想象范式,如左手右脚,右手左脚 ...
【技术保护点】
1.一种面向过程控制的运动想象脑‑机接口设计方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:离线建模阶段:使用者根据电脑屏幕提示进行单肢体多层级力量水平想象任务,采集使用者在执行运动想象任务时的脑电信号数据,经过信号处理建立回归模型;在线测试阶段:搭建在线反馈实验平台,受试者随意进行任意的握力想象,实时读取使用者脑电数据;将采集的数据经过处理后送入建立好的回归模型中,实时输出预测结果并反馈给使用者;其中,所述单肢体多层级力量水平想象任务具体为:受试者需要根据提示完成最大握力的想象任务以及静息任务;所述采集使用者在执行运动想象任务时的脑电信号数据具体为:受试者进行上肢抓握力量的想象,使用NeuroScan 64导脑电放大器采集受试者的脑电信号,根据10‑20国际标准导联位置摆放,以鼻尖为参考,前额叶为地,采样频率1000Hz,采用50Hz陷波器去除工频干扰;采集到的脑电信号通过通用串行总线传入信号处理的电脑,通过MATLAB软件进行信号处理。
【技术特征摘要】
1.一种面向过程控制的运动想象脑-机接口设计方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:离线建模阶段:使用者根据电脑屏幕提示进行单肢体多层级力量水平想象任务,采集使用者在执行运动想象任务时的脑电信号数据,经过信号处理建立回归模型;在线测试阶段:搭建在线反馈实验平台,受试者随意进行任意的握力想象,实时读取使用者脑电数据;将采集的数据经过处理后送入建立好的回归模型中,实时输出预测结果并反馈给使用者;其中,所述单肢体多层级力量水平想象任务具体为:受试者需要根据提示完成最大握力的想象任务以及静息任务;所述采集使用者在执行运动想象任务时的脑电信号数据具体为:受试者进行上肢抓握力量的想象,使用NeuroScan64导脑电放大器采集受试者的脑电信号,根据10-20国际标准导联位置摆放,以鼻尖为参考,前额叶为地,采样频率1000Hz,采用50Hz陷...
【专利技术属性】
技术研发人员:明东,王坤,綦宏志,陶学文,徐立超,王仲朋,何峰,赵欣,张力新,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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