光学脑机接口系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种光学脑机接口系统和方法，属于生物医学领域，采集单元基于预设接口从光学采集设备获取光学神经信号；预处理单元对光学神经信号进行预处理，得到第一神经图像数据；配准单元根据预设的第一配准算法和预设的第二配准算法对第一神经图像数据进行并行配准，得到配准后的第二神经图像数据；解码单元根据预设的感兴趣区域对第二神经图像数据进行解码，得到神经活动表征数据；反馈单元根据神经活动表征数据，得到反馈控制信号以进行闭环反馈。本发明专利技术通过接口从光学采集设备直接获取底层的光学神经信号，进行实时的预处理、配准、解码等步骤，通过神经活动表征数据得到反馈控制信号以进行闭环反馈。馈控制信号以进行闭环反馈。馈控制信号以进行闭环反馈。

【技术实现步骤摘要】
光学脑机接口系统和方法


[0001]本专利技术涉及生物医学
，尤其涉及一种光学脑机接口系统和方法。

技术介绍

[0002]脑机接口技术可以记录病患的神经信号，从神经信号中解读活动信息，反馈控制人造设备的运转。具体的，脑机接口技术需要通过电极技术获取神经元的信号，但是，植入电极会伤害神经组织，且仅能在个别脑区采集部分神经元的活动，同时缺乏神经元类型信息和长时间稳定跟踪记录能力，不能充分利用神经元进行环路运算。
[0003]为此，光学脑机接口技术通过光学记录方法追踪大规模神经元活动，结合光学信息更有效地了解利用神经环路运作和脑功能的规律，提高脑机接口的运动控制性能。
[0004]然而，光学记录手段的迅速发展，对光学神经信号处理提出了相当高的性能要求。不同的光学信息模态、同一模态下的不同传感设备都会产生各自不同的数据结构，虽然传感设备厂商通常会配备适当的数据采集软件，但是难以通过数据采集软件直接获取传感设备的底层数据，无法利用传感设备的底层数据追踪神经信号，光学神经信号处理过程实时性差，无法满足脑机接口系统闭环反馈的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种光学脑机接口系统和方法，用以解决现有技术中难以通过数据采集软件直接获取传感设备的底层数据，无法利用传感设备的底层数据追踪神经信号，光学神经信号处理过程实时性差，无法满足脑机接口系统闭环反馈的要求的缺陷。
[0006]本专利技术提供一种光学脑机接口系统，包括：
[0007]采集单元，用于基于预设接口从光学采集设备获取光学神经信号；
[0008]预处理单元，用于对所述光学神经信号进行预处理，得到第一神经图像数据，其中，所述第一神经图像数据包括至少一层图像数据；
[0009]配准单元，用于根据预设的第一配准算法和预设的第二配准算法对所述第一神经图像数据进行并行配准，得到配准后的第二神经图像数据；
[0010]解码单元，用于根据预设的感兴趣区域对所述第二神经图像数据进行解码，得到神经活动表征数据；
[0011]反馈单元，用于根据所述神经活动表征数据，得到反馈控制信号以进行闭环反馈。
[0012]根据本专利技术提供的一种光学脑机接口系统，所述对所述光学神经信号进行预处理，得到第一神经图像数据，包括：
[0013]基于所述光学采集设备的工作模式，对所述光学神经信号进行规整，得到所述第一神经图像数据。
[0014]根据本专利技术提供的一种光学脑机接口系统，所述预处理单元，还用于对所述第一神经图像数据进行编号。
[0015]根据本专利技术提供的一种光学脑机接口系统，所述预处理单元，还用于控制所述光
学采集设备的启停和工作模式。
[0016]根据本专利技术提供的一种光学脑机接口系统，所述根据预设的第一配准算法和预设的第二配准算法对所述第一神经图像数据进行并行配准，得到配准后的第二神经图像数据，包括：
[0017]对预先获取的参考图像数据进行预处理，得到参考图像预处理数据；
[0018]根据所述第一配准算法和所述参考图像预处理数据对所述第一神经图像数据进行全局配准；
[0019]根据所述第二配准算法和所述参考图像预处理数据对全局配准后的所述第一神经图像数据进行局部配准；
[0020]基于局部配准的配准结果，得到所述第二神经图像数据。
[0021]根据本专利技术提供的一种光学脑机接口系统，所述对预先获取的参考图像数据进行预处理，得到参考图像预处理数据，包括：
[0022]基于所述第一配准算法对所述参考图像数据进行全局预处理；
[0023]基于所述第二配准算法对所述参考图像数据进行局部预处理；
[0024]根据所述全局预处理的结果和所述局部预处理的结果，得到所述参考图像预处理数据。
[0025]根据本专利技术提供的一种光学脑机接口系统，所述配准单元，还用于基于预设的轮询驱动模式获取所述第一神经图像数据。
[0026]根据本专利技术提供的一种光学脑机接口系统，所述根据预设的感兴趣区域对所述第二神经图像数据进行解码，得到神经活动表征数据，包括：
[0027]根据预设的感兴趣区域，确定所述第二神经图像数据中的感兴趣区域；
[0028]计算所述第二神经图像数据中每个感兴趣区域的数值以及变化趋势，得到所述神经活动表征数据。
[0029]根据本专利技术提供的一种光学脑机接口系统，还包括：
[0030]存储单元，用于分隔存储所述第一神经图像数据和所述第二神经图像数据。
[0031]本专利技术还提供了一种光学脑机接口方法，包括：
[0032]基于预设接口从光学采集设备获取光学神经信号；
[0033]对所述光学神经信号进行预处理，得到第一神经图像数据；
[0034]根据预设的第一配准算法和预设的第二配准算法对所述第一神经图像数据进行并行配准，得到配准后的第二神经图像数据；
[0035]根据预设的感兴趣区域对所述第二神经图像数据进行解码，得到神经活动表征数据；
[0036]根据所述神经活动表征数据，得到反馈控制信号以进行闭环反馈。
[0037]本专利技术提供的光学脑机接口系统和方法，通过接口从光学采集设备直接获取底层的光学神经信号，无需通过厂家配备的数据采集软件，可以对底层的光学神经信号进行实时的预处理、配准、解码等追踪步骤，还可以根据解码后的神经活动表征数据得到反馈控制信号以进行闭环反馈。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1是本专利技术提供的光学脑机接口系统的结构示意图之一；
[0040]图2是本专利技术提供的采集单元和预处理单元的原理框图；
[0041]图3是本专利技术提供的预处理单元的程序模块示意图；
[0042]图4是本专利技术提供的光学脑机接口系统的结构示意图之二；
[0043]图5是本专利技术提供的模板图像窗口滑动示意图；
[0044]图6是本专利技术提供的待配准图像数据和参考图像数据的层间配准关系示意图；
[0045]图7是本专利技术提供的参考图像数据的传输示意图；
[0046]图8是本专利技术提供的待配准图像数据的传输示意图；
[0047]图9是本专利技术提供的ROI提取示意图；
[0048]图10为第10脑区一段时间内的ROI折线图示意图；
[0049]图11为第19脑区一段时间内的ROI折线图示意图；
[0050]图12为第2脑区一段时间内的ROI折线图示意图；
[0051]图13为第13脑区一段时间内的ROI折线图示意图，
[0052]图14是本专利技术提供的光学脑机接口方法的流程示意图之一；
[0053]图15是本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学脑机接口系统，其特征在于，包括：采集单元，用于基于预设接口从光学采集设备获取光学神经信号；预处理单元，用于对所述光学神经信号进行预处理，得到第一神经图像数据，其中，所述第一神经图像数据包括至少一层图像数据；配准单元，用于根据预设的第一配准算法和预设的第二配准算法对所述第一神经图像数据进行并行配准，得到配准后的第二神经图像数据；解码单元，用于根据预设的感兴趣区域对所述第二神经图像数据进行解码，得到神经活动表征数据；反馈单元，用于根据所述神经活动表征数据，得到反馈控制信号以进行闭环反馈。2.根据权利要求1所述的光学脑机接口系统，其特征在于，所述对所述光学神经信号进行预处理，得到第一神经图像数据，包括：基于所述光学采集设备的工作模式，对所述光学神经信号进行规整，得到所述第一神经图像数据。3.根据权利要求1所述的光学脑机接口系统，其特征在于，所述预处理单元，还用于对所述第一神经图像数据进行编号。4.根据权利要求1所述的光学脑机接口系统，其特征在于，所述预处理单元，还用于控制所述光学采集设备的启停和工作模式。5.根据权利要求1所述的光学脑机接口系统，其特征在于，所述根据预设的第一配准算法和预设的第二配准算法对所述第一神经图像数据进行并行配准，得到配准后的第二神经图像数据，包括：对预先获取的参考图像数据进行预处理，得到参考图像预处理数据；根据所述第一配准算法和所述参考图像预处理数据对所述第一神经图像数据进行全局配准；根据所述第二配准算法和所述参考图像预处理数据对全局配准后的所述第一神经图像数据进...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒿杰，杜久林，尚春峰，赵美婷，范秋香，吕志丰，穆宇，汪玙璠，
申请(专利权)人：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心广东人工智能与先进计算研究院，
类型：发明
国别省市：