基于脑电双特征融合的体感刺激意识检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及脑

【技术实现步骤摘要】
基于脑电双特征融合的体感刺激意识检测装置和方法


[0001]本专利技术涉及脑
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机接口(Brain
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Computer Interface,BCI)领域，设计了一种基于体感(Somatosensory)刺激的意识检测装置。具体涉及基于脑电双特征融合的体感刺激意识检测装置和方法。

技术介绍

[0002]脑
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机接口是一种不依赖于外周神经肌肉从而直接与外界通信的系统。目前有基于多种控制模式的BCI系统，这些方法都有些许不足。如通过用户主观意识来控制外部设备的运动想象(Motor imagery,MI)BCI系统，这类系统强调用户的自主性，但用户的主观意识不可控，而且很多人是“MI盲”，故在相当多的情况下难以诱发出相应的脑电信号特征。此外，还有依靠外界刺激来诱发其对应脑电信号的一类反应式BCI，可用刺激方式有视觉、听觉和触觉刺激。基于视觉刺激的BCI是目前性能最好的BCI系统，它具有最高的信息传输率和分类正确率，但是这种方式容易引起视觉疲劳，而且对一些视觉功能丧失的患者来说不太适用。此外，由于对环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脑电双特征融合的体感刺激意识检测方法，其特征是，设计诱发对应脑电信号的触觉刺激范式，利用脑电采集系统产品采集用户的脑电信号，通过降采样及滤波处理后对相应的P300和SSSEP信号进行特征提取并将提取的特征进行融合，最后进行分类识别。2.如权利要求1所述的基于脑电双特征融合的体感刺激意识检测方法，其特征是，提取P300和SSSEP信号特征并将提取的特征进行融合具体步骤如下：
①
P300特征及分类：提取Fz、C3、C1、Cz、C2、C4、CP1、CPz、CP2、Pz导联高电流时间段的脑电信号，设为其中k＝1,
‑
1，表示类别，1代表目标类，
‑
1代表非目标类，c代表导联数，t代表试次数，s代表样本点数；利用FLDA算法，10折交叉验证来进行分类，在一个trial中，根据目标类的得分来判断该trial是否是目标类，具体为计算目标类和非目标类的预测得分的平均值，如果目标类预测得分平均值大于非目标类得分平均值，则最终输出结果为目标类，计算公式如下：结果为目标类，计算公式如下：其中，m为8是非目标位置处高电流刺激出现的个数，n为2是目标位置处高电流刺激出现的个数；
②
SSSEP特征及分类：提取F3、F1、FZ、F2、F4、FC3、FC1、FCZ、FC2、FC4、C3、C1、CZ、C2、C4、CP3、CP1、CPZ、CP2、CP4导联在整个trial中的脑电信号，设为表示类别，1代表目标刺激为左手，2代表目标刺激为右手，c代表导联数，t代表试次数，s代表样本点数，利用共空间模式CSP(common spatial pattern)来提取特征，利用CSP寻找到空间滤波器后，对EEG选取最具有区分性的特征来作为原始特征输入到分类器，分类器选用支持向量机SVM(Support Vector Machine)来进行分类；
③
决策融合分析：最后P300和SSSEP分类结果的融合方式为采用线性加权融合来判定最终输出类别，如式(3)所示，权重系数ω根据单独使用P300和SSSEP特征分类时的测试集的正确率来进行动态调整：单独使用P300特征的测试集分类正确率为a％，使用SSSEP特征的测试集分类正确率为b％，则权重系数的分配为ω1是a/(a+b)，ω2是b/(a+b)：基于脑电双特征融合的体感刺激意识检测装置，包括体感刺激模块、数据采集及预处理模块、特征提取与分类识别模块和意识检测模块，其中：体感刺激模块用于进行触觉电刺激；数据采集及预处理模块用于采集触觉电刺激产生的P300、SSSEP信号；特征提取与分类识别模块用于：提取P300和SSSEP信号特征，分别进行分类识别，并对P300和SSSEP分类结果进行融合；意识检测模块中，综合考虑P300波形、振幅及潜伏期，SSSEP的频率、振幅及功率谱密度，根据分类结果用来检测用户当前意识状态、指令跟随程度，结合行为学量表、静息态脑状态参数提供相应信息。3.如权利要求1所述的基于脑电双特征融合的体感刺激意识检测方法，其特征是，利用
如下模块实现：(1)体感刺激模块利用体感电刺激，设计P300和SSSEP融合的双模态范式，体感电刺激使用Science_Mode2设备实现，刺激频率、刺激强度个性化设置，电刺激参数设置由Matlab控制调整，刺激范式的编写利用Matlab工具包Psychtoolbox编写；(2)数据采集及预处理模块EEG数据采集部分使用Neuroscan公司的Synamps2放大器，采集信号时使用配套的SCAN软件进行保存，数据采集参数设置为采样率1000Hz，0.1～100Hz带通滤波和50Hz陷波，选用64导联电极帽，电极放置和命名依据国际10
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20系统，将采集信号经过200Hz的降采样处理，从而来降低...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仲朋，王瑜，明东，陈龙，刘爽，许敏鹏，何峰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：