基于脑机接口的沉浸交互式评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于脑机接口的沉浸交互式评估方法及系统，系统发布游戏任务，同时释放引导信号引导患者进行运动想象；系统进行运动想象信号采集、信号预处理、特征提取，然后建立有效数据分类模型，进行分类识别；将识别正确的分类信号转换为驱动指令，发送给评估设备执行任务；根据指定模式评估设备运动，并进行游戏场景反馈；游戏软件中游戏本体同步运动，运动完成继续任务；系统基于完成情况调整难度，再次发布游戏任务；评估完成后，游戏软件部分基于完成游戏任务所存储的数据进行模型对比和算法分析，得出患者评估的评级和分数。本发明专利技术可以根据患者病情选择不同模式参与评估，也可以解决患者病情严重导致无法自主驱动躯体参与评估的问题。躯体参与评估的问题。躯体参与评估的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于脑机接口的沉浸交互式评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及沉浸交互式评估
，尤其涉及一种基于脑机接口的沉浸交互式评估方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，面向脑卒中患者的评估方式更多的仍是利用临床经验人工填写评估量表或采用评估类设备和软件辅助患者获取评估报告。人工填写评估量表，一是大多同类型量表内容繁多，填写和分析都会造成不少的麻烦，一是人工填写行为较为主观，受填写人经验、环境时间等因素影响明显。采用评估设备和软件辅助评估解决了人工填写可能存在的部分问题，但在面对严重的脑卒中患者，因他们自身行为能力的特点，使用设备和软件进行评估基本不现实，再有使用一成不变的评估参数或流程会造成评估结果只能获得好与坏一种维度的评判结论，而随着患者的病情变化人工更新评估参数和流程也会是一项较繁琐的工作内容。
[0003]随着脑机接口技术的发展为严重运动障碍者提供了一种与外界通信的渠道，此类技术正好可以弥补采用评估类设备和软件辅助严重脑卒中患者无法正常评估的情况，然而基于脑机接口的评估仍然在固化的流程模式、单维度的评估方式和多样性、多维度的形式复杂度之间表现着自身的不足。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于脑机接口的沉浸交互式评估方法及系统。
[0005]为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种基于脑机接口的沉浸交互式评估方法，包括步骤：
[0007]步骤一，开始评估，系统主机的游戏软件部分发布游戏任务，同时释放引导信号引导患者进行运动想象；
[0008]步骤二，患者接收游戏任务，根据信号引导开始运动想象；
[0009]步骤三，患者运动想象完成，系统脑电设备进行运动想象信号采集，然后进行信号预处理、特征提取；训练多组历史数据建立有效数据分类模型，进行脑电信号分类识别；
[0010]步骤四，系统脑电设备将识别的正确的脑电信号转换为驱动指令，发送驱动指令给评估设备执行任务；
[0011]步骤五，根据指定模式评估设备运动，并进行游戏场景反馈；
[0012]步骤六，游戏软件中游戏本体同步运动，运动完成继续任务，再次步骤五，直至完成任务；
[0013]步骤七，系统主机的游戏软件部分基于完成情况调整难度，再次发布游戏任务，执行步骤二
‑
八，直至评估结束；
[0014]步骤八，在上述各个阶段完成后，系统主机的游戏软件部分基于完成游戏任务所
存储的数据进行模型对比和算法分析，得出患者评估的评级和分数。
[0015]进一步地，步骤一中，引导信号包括来自屏幕动画视频的视觉信号、来自不同方位的听觉信号或来自固定位置的不同触觉信号。
[0016]进一步地，步骤三中，进行信号预处理，特征提取，构建有效数据分类模型，具体为，
[0017]对采集的运动想象信号进行预处理，采用巴特霍斯带阻滤波器滤除48
‑
52Hz的工频干扰，再利用巴特霍斯带通滤波器得到5
‑
30Hz的脑电信号；
[0018]利用空域滤波技术进行特征提取，按照标签将其中一类信号的方差最大化，同时另一类信号的方差最小化，找出最佳空间投影方向对输入脑电信号进行差异化投影，将投影过的脑电信号的归一化方差作为特征向量输入到分类器进行分类识别，利用支持向量机对提取的特征向量进行分类，得到有效数据分类模型。
[0019]进一步地，步骤四中，根据分类结果对患者的运动意图进行识别，如果识别结果与系统提示一致，则分类模式为正确的，系统基于发布的任务从预设的驱动指令库中获取指令，发送给评估设备执行任务。
[0020]进一步地，步骤四中，评估设备的输入装置在获取到驱动指令后执行特定的游戏任务，在评估设备执行任务过程中，患者的某部位与评估设备绑定在一起，利用某类模式实现患者该部位被动式的参与评估设备运动或半主动式、主动式的驱动评估设备运动。
[0021]进一步地，步骤五中，评估设备的运动过程通过评估设备的输出装置将信号传递给主机的游戏软件部分，使得游戏主体运动且运动效果与评估设备运动效果一致或者相似，直至任务完成。
[0022]进一步地，步骤五中，模式包括评估设备带动患者的被动模式、患者稍有直觉评估设备辅助带动的助力模式、患者基本不需评估设备带动的主动模式和患者康复情况良好需评估设备稍加阻力的抗阻模式。
[0023]进一步地，步骤八中，每个任务执行完成后，基于硬件设备的反馈和执行过程消耗的时间获得每个任务的完成得分，在执行完成所有任务后系统获得患者此次评估的最终得分，基于得分并与此同时获得相应的评级，如A≥80，80＞B≥60，60＞C≥40，40＞D。
[0024]进一步地，步骤八中，随着患者参与数量的增加，主机的游戏软件部分的评级和评分的参考模型，基于神经网络的深度学习算法对权重参数进行修正调整。
[0025]一种基于脑机接口的沉浸交互式评估系统，包括主机、脑电设备和评估设备，主机包括游戏软件部分，脑电设备包括收集脑电信号的输入装置和驱动评估设备的输出装置，评估设备包括接收驱动指令的输入装置和响应同步主机游戏的输出装置；
[0026]游戏软件部分发布游戏任务，同时释放引导信号引导患者进行运动想象；脑电设备的输入装置进行运动想象信号采集，进行分类识别转换为驱动指令，并通过脑电设备的输出装置发送给评估设备；评估设备的输入装置在获取到驱动指令后执行特定的游戏任务，评估设备的运动过程通过评估设备的输出装置将信号传递给主机的游戏软件部分，使得游戏主体运动且运动效果与评估设备运动效果一致或者相似，直至任务完成。
[0027]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术采用脑机接口技术，通过运动想象采集数据，预处理和特征提取形成有效数据分类模型，再进行分类识别，有效解决脑卒中患者可能病情严重导致无法自主驱动自己躯体参与整个评估的问题，有关脑卒中这类病患
群体都可为其提供评估支持。
[0028]本专利技术在建立模型分类识别发送驱动指令后，根据现阶段患者状态与评估设备合理化绑定参与游戏实现交互式、沉浸式的评估体验，随着发布任务和完成任务阶段过程中患者和评估设备之间配合程度和游戏任务完成时间消耗等多因素共同作用从而获得这次交互式游戏的评级和得分，可以有效提供多个维度的参与评估分析，完成任务的次数随数量变化而复杂度和困难度的改变可以有效提升每次评估的多样性。与此同时，不再因为患者病情的差异和康复效果的快慢而通过消耗大量人工参与实时调整评估内容去迎合验证上述情况，此系统和方法只需关注启动和最终结果，期间过程自动化式的让患者参与便实现验证上述情况。交互式的游戏在评估过程中也使得患者增加极大参与感和兴趣感，让评估过程不再是一种带有强烈目的性的行为。
附图说明
[0029]图1是本专利技术所述的基于脑机接口的沉浸交互式评估方法示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例对本专利技术的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脑机接口的沉浸交互式评估方法，其特征在于，包括步骤：步骤一，开始评估，系统主机的游戏软件部分发布游戏任务，同时释放引导信号引导患者进行运动想象；步骤二，患者接收游戏任务，根据信号引导开始运动想象；步骤三，患者运动想象完成，系统脑电设备进行运动想象信号采集，然后进行信号预处理、特征提取；训练多组历史数据建立有效数据分类模型，进行脑电信号分类识别；步骤四，系统脑电设备将识别的正确的脑电信号转换为驱动指令，发送驱动指令给评估设备执行任务；步骤五，根据指定模式评估设备运动，并进行游戏场景反馈；步骤六，游戏软件中游戏本体同步运动，运动完成继续任务，再次步骤五，直至完成任务；步骤七，系统主机的游戏软件部分基于完成情况调整难度，再次发布游戏任务，执行步骤二
‑
八，直至评估结束；步骤八，在上述各个阶段完成后，系统主机的游戏软件部分基于完成游戏任务所存储的数据进行模型对比和算法分析，得出患者评估的评级和分数。2.根据权利要求1所述的基于脑机接口的沉浸交互式评估方法，其特征在于，步骤一中，引导信号包括来自屏幕动画视频的视觉信号、来自不同方位的听觉信号或来自固定位置的不同触觉信号。3.根据权利要求1所述的基于脑机接口的沉浸交互式评估方法，其特征在于，步骤三中，进行信号预处理，特征提取，构建有效数据分类模型，具体为，对采集的运动想象信号进行预处理，采用巴特霍斯带阻滤波器滤除48
‑
52Hz的工频干扰，再利用巴特霍斯带通滤波器得到5
‑
30Hz的脑电信号；利用空域滤波技术进行特征提取，按照标签将其中一类信号的方差最大化，同时另一类信号的方差最小化，找出最佳空间投影方向对输入脑电信号进行差异化投影，将投影过的脑电信号的归一化方差作为特征向量输入到分类器进行分类识别，利用支持向量机对提取的特征向量进行分类，得到有效数据分类模型。4.根据权利要求1所述的基于脑机接口的沉浸交互式评估方法，其特征在于，步骤四中，根据分类结果对患者的运动意图进行识别，如果识别结果与系统提示一致，则分类模式为正确的，系统基于发布的任务从预设的驱动指令库中获取指令，发送给评估设备执行任务。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迎新，王薇，
申请(专利权)人：上海术理智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：