一种基于功能近红外的脑机接口实验方法技术

本发明专利技术适用于脑机接口及脑区健康检查技术领域，提供了一种基于功能近红外的脑机接口实验方法，包括以下步骤：接收脑机接口系统采集的脑部图片模板和脑部血液动力学参数样本，根据编号调取对应的脑部图片模板和脑部血液动力学参数模板，将脑部图片模板和脑部血液动力学参数模板与被试者脑部图片和脑部血液动力学参数样本比对，被试者脑部图片中的各个脑区会自动与脑部图片模板中的各个脑区自动匹配，根据标记的脑区名称将脑区图片与对应的脑区图片标准库进行匹配，输出相匹配的标准脑区图片和标准脑区血液动力学参数，将标记的脑区血液动力学参数样本与标准脑区血液动力学参数进行比对，输出脑区状态栏信息，实验结果更加准确。加准确。加准确。

【技术实现步骤摘要】
一种基于功能近红外的脑机接口实验方法


[0001]本专利技术涉及脑机接口及脑区健康检查
，具体是涉及一种基于功能近红外的脑机接口实验方法。

技术介绍

[0002]功能近红外光谱术是近年来发展出的一种完全无损的在体光学检测技术，生物组织对近红外波段的光具有低吸收、高散射的特性，近红外光可以穿透生物组织几个厘米的厚度对深层生物组织进行探测。当大脑激活时氧代谢率增加，脑血流也会增加，会引起氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)的浓度变化。HbO2和Hb在近红外波段的吸收光谱具有特异性，因此，近红外光谱术可以根据出射光强度或者相位的变化来间接检测大脑神经活动。近红外光谱术相比较于其他的生物医学成像技术，具有使用灵活、便携和便宜等优点，所以近红外光谱术近年来在脑功能成像和检测领域上有广泛的应用，也为无损脑机接口(BCI)的发展提供了一种新的技术手段。
[0003]脑机接口是将思维过程中的神经生理信号转换为控制信号，控制外部机器而不依靠外周神经系统和肌肉的一种系统。脑机接口不仅能帮助严重瘫痪患者与外界进行交流沟通，也可以辅助脑卒中患者进行运动功能的恢复。非侵入式脑机接口因其相对容易获得的信号和广泛的使用者人群，显示出了广泛的应用前景。目前许多技术应用到了非侵入式的脑机接口领域，例如脑电(EEG)、脑磁图(MEG)，功能磁共振(fMRI)和功能近红外光谱术。脑磁图和功能磁共振由于其设备昂贵复杂、体积巨大，目前仅限于科学研究上的使用，而不具有实际应用的前景。脑电直接探测神经活动的电信号，是脑机接口领域最常用的一种技术，其优点在于使用简单、安全、便宜。
[0004]但是基于功能近红外的脑机接口这一技术原理研究被试者各个脑区(最常见的有初级运动皮层和前额叶层，前者与人体肌肉动作有关，后者与心算或音像等有关)的将康程度的实验过程中，存在无法自动判断采集到的被试者的脑部数据是否健康的问题，一般都是需要人工自动判断比对，出现效率低和判断结果误差较大的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于功能近红外的脑机接口实验方法，以解决上述
技术介绍
中存在的问题。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种基于功能近红外的脑机接口实验方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]采用脑机接口系统连接被试者头皮表面，被试者根据提示完成想象任务；
[0008]获取脑机接口系统采集的被试者脑部血液动力学参数样本和脑部图片，被试者脑部血液动力学参数样本对应的脑部图片标记有编号；
[0009]将根据编号调取对应的脑部图片模板和脑部血液动力学参数模板，所述脑部图片模板和脑部血液动力学参数模板设置有一个或多个信息框，每个信息框上对应有脑区名
称；
[0010]将脑部图片模板和脑部血液动力学参数模板覆盖于被试者脑部图片和脑部血液动力学参数样本上方，得到一个或多个脑区图片和脑区血液动力学参数样本，每个脑区图片和脑区血液动力学参数样本上标记有脑区名称；
[0011]根据标记的脑区名称将脑区图片输入至对应的脑区图片标准库进行匹配，输出相匹配的标准脑区图片和标准脑区血液动力学参数；
[0012]将标记的脑区血液动力学参数样本与标准脑区血液动力学参数进行匹配，输出脑区状态栏信息；
[0013]对一个或多个脑区状态栏信息进行汇总，生成实验结果信息。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：所述采用脑机接口系统连接被试者头皮表面的步骤，具体包括：
[0015]采用近红外探测仪和CT设备靠近被试者头部的头皮表面，分别用于采集脑部血液动力学参数样本和脑部图片。
[0016]作为本专利技术进一步的方案：所述获取脑机接口系统采集的被试者脑部血液动力学参数样本的步骤，具体包括：
[0017]被试者根据提示完成想象任务，近红外探测仪用于收集脑部血液动力学信号；
[0018]用基于独立成分分析联合最小二乘法的近红外脑机接口的信号检测方法计算被试者脑部血液动力学参数；
[0019]被试者根据提示完成想象任务若干次，近红外探测仪收集若干个脑部血液动力学信号，用基于独立成分分析联合最小二乘法的近红外脑机接口的信号检测方法计算出若干个被试者脑部血液动力学参数；
[0020]对若干个脑部血液动力学参数进行汇总，生成被试者脑部血液动力学参数样本。
[0021]作为本专利技术进一步的方案：所述将根据编号调取对应的脑部图片和脑部血液动力学参数样本的步骤，具体包括：
[0022]将被试者脑部参数样本对应的编号输入至信息框中；
[0023]输出对应的脑部图片和脑部血液动力学参数样本。
[0024]本专利技术的另一目的在于提供一种基于红外图像的电力设备检测系统，。
[0025]作为本专利技术进一步的方案：所述根据标记的脑区名称将脑区图片输入至对应的脑区图片标准库中进行匹配的步骤，具体包括：
[0026]根据标记的脑区名称将脑区图片输入至对应的脑区图片标准库中进行匹配，每一个脑区名称对应一个脑区图片标准库；
[0027]根据标记有脑区名称的脑区图片与脑区参数标准库中的标准脑区图片进行匹配，得到若干个匹配值；
[0028]输出匹配值最高的标准脑区图片，同时输出所述标准脑区图片对应的标准血液动力学参数样本信息。
[0029]作为本专利技术进一步的方案：所述近红外探测仪由双波长光源L、检测器D1和检测器D2组成，双波长光源L发射的近红外光入射至待测脑组织，检测器D1用于检测初级运动皮层的血液动力学信号，检测器D2用于检测前额叶层的血液动力学信号。
[0030]作为本专利技术进一步的方案：所述用基于独立成分分析联合最小二乘法的近红外脑
机接口的信号检测方法分别计算并得到被试者脑部血液动力学参数样本的步骤，具体包括：
[0031]被试者根据提示完成涉及到肌肉动作或肌肉紧张的想象任务，检测器D1收集初级运动皮层血液动力学变化信号，用基于独立成分分析联合最小二乘法的近红外脑机接口的信号检测方法分别计算初级运动皮层血液动力学参数s(k)1a1；
[0032]被试者根据提示完成涉及到心算或音乐意向的想象任务，检测器D2收集初级运动皮层血液动力学变化信号，用基于独立成分分析联合最小二乘法的近红外脑机接口的信号检测方法分别计算前额叶层血液动力学参数s(k)2b1。
[0033]被试者根据提示完成涉及到肌肉动作或肌肉紧张的想象任务若干次，对若干个初级运动皮层血液动力学参数进行汇总，输出被试者初级运动皮层血液动力学参数样本s(k)1(a1....an)；
[0034]被试者根据提示完成涉及到心算或音乐意向的想象任务若干次，对若干个前额叶层血液动力学参数进行汇总，输出前额叶层血液动力学参数样本s(k)2(b1....bn)。
[0035]作为本专利技术进一步的方案：所述将标记有脑区名称的脑区图片与脑区参数标准库中的标准脑区图片进行匹配的步骤，具体包括：
[0036]用基于DCT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于功能近红外的脑机接口实验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：采用脑机接口系统连接被试者头皮表面，被试者根据提示完成想象任务；获取脑机接口系统采集的被试者脑部血液动力学参数样本和脑部图片，被试者脑部血液动力学参数样本对应的脑部图片标记有编号；将根据编号调取对应的脑部图片模板和脑部血液动力学参数模板，所述脑部图片模板和脑部血液动力学参数模板设置有一个或多个信息框，每个信息框上对应有脑区名称；将脑部图片模板和脑部血液动力学参数模板覆盖于被试者脑部图片和脑部血液动力学参数样本上方，得到一个或多个脑区图片和脑区血液动力学参数样本，每个脑区图片和脑区血液动力学参数样本上标记有脑区名称；根据标记的脑区名称将脑区图片输入至对应的脑区图片标准库进行匹配，输出相匹配的标准脑区图片和标准脑区血液动力学参数；将标记的脑区血液动力学参数样本与标准脑区血液动力学参数进行匹配，输出脑区状态栏信息；对一个或多个脑区状态栏信息进行汇总，生成实验结果信息。2.根据权利要求1所述的基于功能近红外的脑机接口实验方法，其特征在于，所述采用脑机接口系统连接被试者头皮表面的步骤，具体包括：采用近红外探测仪和CT设备靠近被试者头部的头皮表面，分别用于采集脑部血液动力学参数样本和脑部图片。3.根据权利要求2所述的基于功能近红外的脑机接口实验方法，其特征在于，所述获取脑机接口系统采集的被试者脑部血液动力学参数样本的步骤，具体包括：被试者根据提示完成想象任务，近红外探测仪用于收集脑部血液动力学信号；用基于独立成分分析联合最小二乘法的近红外脑机接口的信号检测方法计算被试者脑部血液动力学参数；被试者根据提示完成想象任务若干次，近红外探测仪收集若干个脑部血液动力学信号，用基于独立成分分析联合最小二乘法的近红外脑机接口的信号检测方法计算出若干个被试者脑部血液动力学参数；对若干个脑部血液动力学参数进行汇总，生成被试者脑部血液动力学参数样本。4.根据权利要求3所述的基于功能近红外的脑机接口实验方法，其特征在于，所述将根据编号调取对应的脑部图片模板和脑部血液动力学参数模板的步骤，具体包括：将被试者脑部参数样本对应的编号输入至信息框中；输出对应的脑部图片模板和脑部血液动力学参数模板。5.根据权利要求4所述的基于功能近红外的脑机接口实验方法，其特征在于，所述根据标记的脑区名称将脑区图片输入至对应的脑区图片标准库中进行匹配的步骤，具体包括：根据标记的脑区名称将脑区图片输入至对应的脑区图片标准库中进行匹配，每一个脑区名称对应一个脑区图片标准库；根据标记有脑区名称的脑区图片与脑区参数标准库中的标准脑区图片进行匹配，得到若干个匹配值；输出匹配值最高的标准脑区图片，同时输出所述标准脑区图片对应的标准血液动力学参数样本信息。
6.根据权利要求2所述的基于功能近...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘化东，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：