基于P300与关联成像的视觉成像系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及成像探测技术领域，公开了一种基于P300与关联成像的视觉成像系统及方法，该系统包括：主动随机光源，用于产生动态的随机散斑照射待成像物体表面，对所述待成像物体表面进行曝光，并控制曝光之后的待成像物体的反射光子在产生随机散斑调制的时间间隔内进入人眼以产生光学图像，每个随机散斑对应一个光学图像；脑电设备，用于获取人脑根据所述光学图像产生的P300信号；数据采集卡，用于按时序采集并存储每张随机散斑对应的P300信号；计算装置，用于对随机散斑与P300信号进行互相关运算，以得到关联成像。本发明专利技术能够实现对人眼视觉信息的成像表征。觉信息的成像表征。觉信息的成像表征。

【技术实现步骤摘要】
基于P300与关联成像的视觉成像系统及方法


[0001]本专利技术涉及成像探测
，特别涉及一种基于P300与关联成像的视觉成像系统及方法。

技术介绍

[0002]大脑是人体中高级神经活动的中枢，拥有着数以亿计的神经元，并通过相互连接来传递和处理人体信息。脑电信号按其产生的方式可分为：诱发脑电信号和自发脑电信号。诱发脑电信号是通过某种外界刺激使大脑产生电位变化从而形成的脑电活动；自发脑电信号是指在没有外界特殊刺激下，大脑自发产生的脑电活动。P300事件相关电位是诱发脑电信号的一种，在小概率刺激发生后300毫秒范围左右出现的一个正向波峰(相对基线来说呈现向上趋势的波)。由于个体间的差异性，P300的发生时间也有所不同，图1表示的是在刺激发生后450毫秒左右的P300波形。P300电位作为一种内源性成分，它不受刺激物理特性影响，与知觉或认知心理活动有关，与注意、记忆、智能等加工过程密切相关。基于P300的脑
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机接口优点是使用者无需通过复杂训练就可以获得较高的识别准确率，具有稳定的锁时性和高时间精度特性。
[0003]获取人眼所捕获的视觉信息在科研、医疗以及生活中都有积极的作用。在科研上，可以作为一种新型的技术手段，用于研究人眼的视觉工作过程，以及研究人眼和大脑的信息沟通的方式等，对前沿的人眼视觉的生物发展具有显著的积极作用。医疗上，可以用于人眼视网膜的研究，以及对视觉通路的诊断等，并且对于大脑疾病的诊断有着辅助作用。在生活中，可以辅助视觉增强设备的使用，增强用户体验，提升人机交互效果，甚至直接增强使用者的体验和效果。并且可以更进一步，辅助残障人士的日常生活。
[0004]但目前在科研、医疗以及生活中，获取人眼所捕获的视觉信息往往难以实现，即无法实现对人眼视觉信息的成像表征。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种基于P300与关联成像的视觉成像系统，解决现有的成像技术难以对人眼视觉信息实现成像表征的问题。
[0006]本专利技术的一种基于P300与关联成像的视觉成像系统，包括：
[0007]主动随机光源，用于产生动态的随机散斑照射待成像物体表面，对所述待成像物体表面进行曝光，并控制曝光之后的待成像物体的反射光子在产生随机散斑调制的时间间隔内进入人眼以产生光学图像，每个随机散斑对应一个光学图像；
[0008]脑电设备，用于获取人脑根据所述光学图像产生的P300信号；
[0009]数据采集卡，用于按时序采集并存储每张随机散斑对应的P300信号；
[0010]计算装置，用于对随机散斑与P300信号进行互相关运算，以得到关联成像。
[0011]其中，所述光学图像由以下计算方式表达：
[0012]P(x,y,t)＝P0(x,y,t)+N(x,y,t)＝S(x,y,t)
×
O(x,y)+N(x,y,t)；
[0013]其中，P(x,y,t)为所述光学图像，S(x,y,t)为动态的随机散斑，P0(x,y,t)为动态的随机散斑S(x,y,t)照射下得到光学图像，O(x,y)为待成像物体的图像，N(x,y,t)为噪声光，其中x和y分别为光学图像的横纵坐标，t为随机散斑产生的时间。
[0014]其中，所述计算装置通过以下公式对随机散斑与P300信号进行互相关运算：
[0015]I(x,y)＝<S(x,y,t)D(t)>；
[0016]式中，<>表示互相关运算，I(x,y)为关联成像，S(x,y,t)为动态的随机散斑，D(t)为P300信号的辨别信号，当P300信号的幅值大于阈值时，D(t)＝1，否则D(t)＝0。
[0017]其中，所述主动随机光源产生动态的随机散斑为按稀疏矩阵分布的散斑。
[0018]其中，所述主动随机光源包括：激光器和可旋转的毛玻璃，所述激光器发散的激光透过旋转的毛玻璃产生赝热光。
[0019]其中，所述主动随机光源为投影仪。
[0020]本专利技术还提供了一种基于P300与关联成像的视觉成像方法，包括步骤：
[0021]S1：由主动随机光源产生动态的随机散斑照射在待成像物体的表面进行曝光，并控制曝光之后的待成像物体的反射光子在产生随机散斑调制的时间间隔内进入人眼以产生光学图像，每个随机散斑对应一个光学图像；
[0022]S2：采用脑电设备获取人脑根据所述光学图像产生的P300信号；
[0023]S3：用数据采集卡按时序采集并存储每张随机散斑对应的P300信号；
[0024]S4：计算装置对散斑与P300信号进行互相关运算得到关联成像。
[0025]其中，所述步骤S1中，光学图像由以下计算方式表达：
[0026]P(x,y,t)＝P0(x,y,t)+N(x,y,t)＝S(x,y,t)
×
O(x,y)+N(x,y,t)；
[0027]其中，P(x,y,t)为所述光学图像，S(x,y,t)为动态的随机散斑，P0(x,y,t)为动态的随机散斑S(x,y,t)照射下得到光学图像，O(x,y)为待成像物体的图像，N(x,y,t)为噪声光，其中x和y分别为光学图像的横纵坐标，t为随机散斑产生的时间。
[0028]其中，所述的步骤S4的互相关运算为：
[0029]I(x,y)＝<S(x,y,t)D(t)>；
[0030]式中，<>表示互相关运算，I(x,y)为关联成像，S(x,y,t)为动态的随机散斑，D(t)为P300信号的辨别信号，当P300信号的幅值大于阈值时，D(t)＝1，否则D(t)＝0。
[0031]其中，所述主动随机光源产生动态的随机散斑为按稀疏矩阵分布的散斑。
[0032]本专利技术的基于P300与关联成像的视觉成像系统及方法中，主动随机光源产生动态的随机散斑照射在待成像物体的表面，脑电设备采集人脑受随机散斑照射待成像物体的光学图像刺激之后产生的P300信号，采集卡按时序采集每张散斑对应的P300信号，计算装置对散斑与P300信号进行关联运算得到关联成像，该关联成像即人眼视觉信息的成像表征，从而实现了对人眼视觉信息实现成像表征。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为人脑在刺激发生后450毫秒左右的P300波形。
[0035]图2为本专利技术实施例的一种基于P300与关联成像的视觉成像系统结构原理框图；
[0036]图3为本专利技术实施例中待成像物体原始图像；
[0037]图4为本专利技术实施例中单张散斑下的待成像物体图像；
[0038]图5为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于P300与关联成像的视觉成像系统，其特征在于，包括：主动随机光源，用于产生动态的随机散斑照射待成像物体表面，对所述待成像物体表面进行曝光，并控制曝光之后的待成像物体的反射光子在产生随机散斑调制的时间间隔内进入人眼以产生光学图像，每个随机散斑对应一个光学图像；脑电设备，用于获取人脑根据所述光学图像产生的P300信号；数据采集卡，用于按时序采集并存储每张随机散斑对应的P300信号；计算装置，用于对随机散斑与P300信号进行互相关运算，以得到关联成像。2.如权利要求1所述的基于P300与关联成像的视觉成像系统，其特征在于，所述光学图像由以下计算方式表达：P(x,y,t)＝P0(x,y,t)+N(x,y,t)＝S(x,y,t)
×
O(x,y)+N(x,y,t)；其中，P(x,y,t)为所述光学图像，S(x,y,t)为动态的随机散斑，P0(x,y,t)为动态的随机散斑S(x,y,t)照射下得到光学图像，O(x,y)为待成像物体的图像，N(x,y,t)为噪声光，其中x和y分别为光学图像的横纵坐标，t为随机散斑产生的时间。3.如权利要求2所述的基于P300与关联成像的视觉成像系统，其特征在于，所述计算装置通过以下公式对随机散斑与P300信号进行互相关运算：I(x,y)＝<S(x,y,t)D(t)>；式中，<>表示互相关运算，I(x,y)为关联成像，S(x,y,t)为动态的随机散斑，D(t)为P300信号的辨别信号，当P300信号的幅值大于阈值时，D(t)＝1，否则D(t)＝0。4.如权利要求3所述的基于P300与关联成像的视觉成像系统，其特征在于，所述主动随机光源产生动态的随机散斑为按稀疏矩阵分布的散斑。5.如权利要求1～4中任一项所述的基于P300与关联成像的视觉成像系统，其特征在于，所述主动随机光源包括：激光器和可旋转的毛玻璃，所述激光器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王高，马纹纹，陈辉，
申请(专利权)人：苏州光隐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：