脑-机接口通信方法及装置、计算机可读存储介质和终端制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种脑‑机接口通信方法，包括：根据预设刺激程序显示闪烁刺激及设置于所述闪烁刺激上的空间目标；采集观测所述空间目标产生的脑电信号，并对所述脑电信号进行频率解码和空间解码，以对观测到的特定闪烁刺激以及所述特定闪烁刺激上的特定空间目标进行判别；其中，所述预设刺激程序根据频率编码和空间编码联合编制。本发明专利技术脑‑机接口通信方法与传统脑‑机接口通信方法相比，本发明专利技术方法增加的空间目标引入了额外的调制维度，有效地拓宽了通信带宽，增加了通信速率。

【技术实现步骤摘要】
脑-机接口通信方法及装置、计算机可读存储介质和终端
本专利技术涉及通讯
，具体涉及脑-机接口通信方法及装置、计算机可读存储介质和终端。
技术介绍
脑-机接口(BCI)技术是指不依靠传统的生理输出模式，直接通过测量脑电信号与外部世界进行通信的方式。在现有的脑-机接口技术中，存在多种不同的刺激方式，如屏幕刺激，LED刺激等；用于分析的信号主要有：SSVEP信号，ERP信号(如P300信号)，运动想象信号等。SSVEP信号具有信噪比高，与刺激信号频率关联性强等特点，被广泛应用于脑-机接口研究与设计中。利用SSVEP信号，已经实现控制机械臂，脑波打字等应用，为受运动障碍等疾病困扰的残疾人士提供了一种与外界交流的手段。但现阶段的研究中仍然存在目标的识别准确率不高，通信带宽窄、速率低等问题，需要进一步的深化研究，设计新的通信协议。为了解决现有基于SSVEP信号的脑-机接口存在的技术问题，亟需一种新的脑-机接口通信方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有基于SSVEP信号的脑-机接口研究中存在的通信带宽窄，速率低等问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种脑-机接口通信方法，包括：根据预设刺激程序显示闪烁刺激及设置于所述闪烁刺激上的空间目标；采集观测所述空间目标产生的脑电信号，并对所述脑电信号进行频率解码和空间解码，以对观测到的特定闪烁刺激以及所述特定闪烁刺激上的特定空间目标进行判别；其中，所述预设刺激程序根据频率编码和空间编码联合编制。优选的是，根据预设刺激程序显示闪烁刺激及设置于所述闪烁刺激上的空间目标步骤包括：根据频率编码将显示屏幕分为不少于两个的子窗口，每个所述子窗口显示一个以预设频率闪烁的图案，以提供相应频率的闪烁刺激；根据空间编码在每个所述图案上标注不少于两个的空间目标。优选的是，采集观测所述空间目标产生的脑电信号包括：利用预设设备采集观测者观测所述特定闪烁刺激上的特定空间目标产生的脑电信号。优选的是，对所述脑电信号进行频率解码和空间解码包括：利用典型相关分析算法对所述脑电信号进行频率解码，确定所述测试者观测到的特定闪烁刺激；利用典型相关分析算法和训练好的二次判别分析算法对所述脑电信号进行空间解码，确定所述观测者观测到的所述特定闪烁刺激上的特定空间目标。优选的是，利用典型相关分析算法对所述脑电信号进行频率解码，确定所述测试者观测到的特定闪烁刺激步骤包括：将多个频率的参考信号与所述脑电信号做典型相关分析得到相关系数组；将所述相关系数组中最大的相关系数对应的频率作为目标频率；根据所述目标频率确定所述测试者观测到的所述特定闪烁刺激。优选的是，利用典型相关分析算法和训练好的二次判别分析算法对所述脑电信号进行空间解码，确定所述观测者观测到的所述特定闪烁刺激上的特定空间目标步骤包括：将多个频率的参考信号与所述脑电信号做典型相关分析得到线形系数组；利用训练好的二次判别分析算法对所述线形系数组进行识别，确定所述观测者观测到的所述特定闪烁刺激上的特定空间目标。优选的是，所述训练好的二次判别分析算法根据如下步骤取得：根据预设离线刺激程序显示闪烁刺激及设置于所述闪烁刺激上的空间目标；采集观测根据预设离线刺激程序显示的空间目标产生的离线脑电信号；将多个频率的参考信号与所述离线脑电信号做典型相关分析，得到离线线形系数组；将所述离线线形系数组作为所述空间目标的特征构建特征集，将所述预设离线刺激程序对应显示的所有所述空间目标作为目标集，利用所述特征集和所述目标集对二次判别分析算法进行训练，得到训练好的二次判别分析算法。优选的是，脑-机接口通信方法还包括：计算确定所述特定闪烁刺激的精确度；对所述特征集和所述目标集进行留一验证，计算确定所述特定闪烁刺激上的所述特定空间目标的精确度。优选的是，脑-机接口通信方法还包括：对判别出的所述特定闪烁刺激以及所述特定闪烁刺激上的所述特定空间目标进行正确性判断。优选的是，相邻所述闪烁刺激的预设频率相邻的，该种相邻所述闪烁刺激的相位不同。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种脑-机接口通信装置，包括相互连接的显示模块和解码模块；显示模块，根据预设刺激程序显示闪烁刺激及设置于所述闪烁刺激上的空间目标，其中，所述预设刺激程序根据频率编码和空间编码联合编制；解码模块，采集观测所述空间目标产生的脑电信号，并对所述脑电信号进行频率解码和空间解码，以对观测到的特定闪烁刺激以及所述特定闪烁刺激上的特定空间目标进行判别。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述脑-机接口通信方法。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种终端，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述脑-机接口通信方法。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：应用本专利技术实施例提供的脑-机接口通信方法，提供了一种更高效的脑-机接口通信技术；具体通过将频率编码和空间编码相结合的新型编码方式，增加有限频率资源所能编码的最大目标个数，提高了通信速率。同时通过对采集到的脑电信号进行频率解码和空间解码，能够对编码的目标进行有效解码。与传统脑-机接口通信方法相比，本专利技术方法增加的空间目标引入了额外的调制维度，有效地拓宽了通信带宽，增加了通信速率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1示出了本专利技术实施例一脑-机接口通信方法的流程示意图；图2示出了本专利技术实施例一脑-机接口通信方法的逻辑示意图；图3示出了本专利技术实施例一脑-机接口通信方法中用于显示闪烁刺激的显示屏幕示意图；图4示出了本专利技术实施例二脑-机接口通信装置的结构示意图；图5示出了本专利技术实施例四终端的模块示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。实施例一为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术实施例提供了一种脑-机接口通信方法。图1示出了本专利技术实施例一脑-机接口通信方法的流程示意图；图2示出了本专利技术实施例一脑-机接口通信方法的逻辑示意图；参考图1和图2，本专利技术实施例提供了一种脑-机接口通信方法包括如下步骤。步骤S101，根据预设刺激程序显示闪烁刺激及设置于闪烁刺激上的空间目标。具体地，编写好预设刺激程序，显示屏根据预先编好的预设刺激程序显示闪烁刺激以及设置于闪烁刺激上的空间目标，以用于观测者进行观测。优选地，预设刺激程序是根据频率编码和空间编码联合编制而成的。更进一步地，根据频率编码将显示屏幕分不少于两个的子窗口，每个子窗口显示一个以预设频率闪烁的图案，以提供相应的闪烁刺激；同时根据空间编码在每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脑‑机接口通信方法，包括：根据预设刺激程序显示闪烁刺激及设置于所述闪烁刺激上的空间目标；采集观测所述空间目标产生的脑电信号，并对所述脑电信号进行频率解码和空间解码，以对观测到的特定闪烁刺激以及所述特定闪烁刺激上的特定空间目标进行判别；其中，所述预设刺激程序根据频率编码和空间编码联合编制。

【技术特征摘要】
1.一种脑-机接口通信方法，包括：根据预设刺激程序显示闪烁刺激及设置于所述闪烁刺激上的空间目标；采集观测所述空间目标产生的脑电信号，并对所述脑电信号进行频率解码和空间解码，以对观测到的特定闪烁刺激以及所述特定闪烁刺激上的特定空间目标进行判别；其中，所述预设刺激程序根据频率编码和空间编码联合编制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预设刺激程序显示闪烁刺激及设置于所述闪烁刺激上的空间目标步骤包括：根据频率编码将显示屏幕分为不少于两个的子窗口，每个所述子窗口显示一个以预设频率闪烁的图案，以提供相应频率的闪烁刺激；根据空间编码在每个所述图案上标注不少于两个的空间目标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采集观测所述空间目标产生的脑电信号包括：利用预设设备采集观测者观测所述特定闪烁刺激上的特定空间目标产生的脑电信号。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述脑电信号进行频率解码和空间解码包括：利用典型相关分析算法对所述脑电信号进行频率解码，确定所述测试者观测到的特定闪烁刺激；利用典型相关分析算法和训练好的二次判别分析算法对所述脑电信号进行空间解码，确定所述观测者观测到的所述特定闪烁刺激上的特定空间目标。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用典型相关分析算法对所述脑电信号进行频率解码，确定所述测试者观测到的特定闪烁刺激步骤包括：将多个频率的参考信号与所述脑电信号做典型相关分析得到相关系数组；将所述相关系数组中最大的相关系数对应的频率作为目标频率；根据所述目标频率确定所述测试者观测到的所述特定闪烁刺激。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用型相关分析算法和训练好的二次判别分析算法对所述脑电信号进行空间解码，确定所述观测者观测到的所述特定闪烁刺激上的特定空间目标步骤包括：将多个频率的参考信号与所述脑电信号做典型相关分析得到线形系数组；利用训练好的二次判别分析算法对所述线形系数组进行识别，确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，王振宇，胡宏林，周婷，徐天衡，欧阳玉玲，沈芳菲，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31