【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及脑机接口，尤其涉及一种基于个性化空间相位编码调制的无闪烁脑机接口设计方法及系统。
技术介绍
1、脑机接口(bci)通过在大脑和外部设备之间建立直接的信息传输通道来替代、恢复或增强感知、认知和运动功能。稳态视觉诱发电位(ssvep)是指人脑对周期性视觉刺激的响应，基于ssvep的脑机接口系统是当前的研究热点。中、低频ssvep-bci系统有较高的信息传输速率(itr)，但强烈的闪烁感容易诱发视觉疲劳。高于临界闪烁阈值的刺激频率可以使用户将闪烁光感知成稳定光，具有较高的舒适度，但较低的信噪比导致信息解码难度增加。对于固定窗长的超高频无闪烁感ssvep-bci系统，目前已报道的最高itr仅为18.81bits/min。为了实现ssvep-bci系统性能和舒适度的兼顾，本研究致力于探究视觉空间编码的神经机制在增强ssvep响应强度方面的潜力。
2、初级视觉皮层的冠状切面具有典型的“十字形”几何结构，理想情况下，视觉空间上邻近的区域会投射到皮层表面邻近但方向相反的区域，导致它们诱发的ssvep具有180°的相差，产生相互抵消的效果，从而削弱响应强度。但不同受试者的初级视觉皮层结构具有显著的个体差异，实际情况比“十字形”模型所设想的复杂得多，脑沟回形状的变化会使上下、左右视野投影的总偶极矩偏离反相，故而信号间相互抵消的作用不一。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提出了一种根据用户初级视皮层结构和功能上的个体差异增强ssvep响应强度的个性化空间相位编码刺激调
2、本专利技术提供了一种脑机接口设计方法，包括：步骤a，将呈现给用户的视觉目标划分为多个视觉子区域，获取用户接受多个选定视觉子区域刺激的脑电响应；步骤b，根据多种预设相位编码参数，分别对多个选定视觉子区域的脑电响应进行相位编码，根据相位编码后的多个选定视觉子区域的脑电响应预测视觉目标刺激的脑电响应；步骤c，评估视觉目标刺激的脑电响应强度，搜索并得到增强稳态视觉诱发电位响应强度的视觉子区域的相位编码组合，实现对稳态视觉诱发电位响应强度的调控。
3、根据本专利技术的实施例，步骤a包括：在视觉目标中任意选择一选定视觉子区域，对选定视觉子区域提供黑白交替刺激信号，并获得对应的脑电响应，除选定视觉子区域之外的其它视觉子区域保持静止状态。
4、根据本专利技术的实施例，黑白交替刺激信号的初始相位为0°，时间频率为60hz。
5、根据本专利技术的实施例，步骤b包括：步骤b1，根据预设的视觉潜伏期提取多个选定视觉子区域的脑电响应；步骤b2，根据多种预设相位编码参数，对每个视觉子区域的脑电响应进行相位编码，得到多种视觉子区域不同相位编码的脑电响应；步骤b3，选取多种选定视觉子区域不同相位编码的脑电响应进行线性叠加，获得多种不同相位编码组合的视觉目标刺激的脑电响应。
6、根据本专利技术的实施例，步骤c包括：步骤c1，将每种相位编码组合的视觉目标刺激的脑电响应等量分为多组脑电响应数据段，得到每种相位编码组合的多组视觉目标刺激的脑电响应数据段；步骤c2，根据多种预设相位编码参数，对每种相位编码组合的多组视觉目标刺激的脑电响应数据段分别进行相移，得到每种相位编码组合的多组不同相移的视觉目标刺激的脑电响应数据段；步骤c3，基于任务相关成分分析算法，对每种相位编码组合的多组不同相移的视觉目标刺激的脑电响应数据段进行分类，并得到分类准确率；步骤c4，将所有相位编码组合的多组不同相移的视觉目标刺激的脑电响应数据段的分类准确率根据预设选取规则排序，得到增强或抑制稳态视觉诱发电位响应强度的视觉子区域的相位编码组合。
7、根据本专利技术的实施例，步骤c之后，还包括搭建脑机接口系统，其中，脑机接口系统包括：视觉刺激模块，向用户呈现具有同一种选定相位编码组合的多个视觉目标；采集模块，用于记录用户顶枕叶区域内的脑电信号；分析模块，根据不同视觉目标诱发的脑电信号的相位差异对脑电信号进行分类，进而判断用户注视的视觉目标。
8、根据本专利技术的实施例，视觉刺激模块包括多个视觉目标，每种视觉目标之间间隔预设间距，用于避免当用户注视一个视觉目标时，与一个视觉目标相邻的至少一个视觉目标对脑电响应的影响。
9、根据本专利技术的实施例，视觉刺激模块对多个视觉目标进行不同预设相位编码参数的相移，对每种视觉目标进行相移时，所有视觉子区域的相移参数相同，使得不同视觉目标诱发不同的脑电信号。
10、根据本专利技术的实施例，采集模块用于记录多种视觉目标在用户顶枕叶区域内的多个电极位置诱发的脑电信号。
11、根据本专利技术的实施例，多个电极位置分别为pz、po3、po5、poz、po4、po6、o1、oz以及o2。
12、与现有技术相比，本专利技术提供的脑机接口设计方法，至少具有以下有益效果：
13、(1)本专利技术根据初级视皮层结构和功能上的个体差异，提出为用户个性化定制视觉目标的标准流程，可实现增强或削弱ssvep响应强度的双向调控；
14、(2)本专利技术中视觉目标均采用高于临界闪烁阈值的时间频率，用户无法察觉闪烁，有效缓解了长时间持续刺激诱发的视觉疲劳，从而获得更高的系统舒适度，保持系统在日常使用中的实用性和可靠性；
15、(3)相比于现有的超高频无闪烁感ssvep-bci系统，本系统设计方法采用了个性化空间相位编码调制的视觉目标，提高了ssvep的信噪比，获得比传统无调制视觉目标更高的系统性能。
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1.一种脑机接口设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述步骤A包括：
3.根据权利要求2所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述黑白交替刺激信号的初始相位为0°，时间频率为60Hz。
4.根据权利要求3所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述步骤B包括：
5.根据权利要求4所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述步骤C包括：
6.根据权利要求1所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述步骤C之后，还包括搭建脑机接口系统，其中，所述脑机接口系统包括：
7.根据权利要求6所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述视觉刺激模块包括多个视觉目标，每种所述视觉目标之间间隔预设间距，用于避免当用户注视一个视觉目标时，与所述一个视觉目标相邻的至少一个视觉目标对脑电响应的影响。
8.根据权利要求7所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述视觉刺激模块对多个所述视觉目标进行不同预设相位编码参数的相移，对每种所述视觉目标进行相移时，所有视觉子区域的相移参数相同，使得不同所述视
9.根据权利要求8所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述采集模块用于记录多种视觉目标在用户顶枕叶区域内的多个电极位置诱发的脑电信号。
10.根据权利要求9所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述多个电极位置分别为Pz、PO3、PO5、POz、PO4、PO6、O1、Oz以及O2。
...【技术特征摘要】
1.一种脑机接口设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述步骤a包括：
3.根据权利要求2所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述黑白交替刺激信号的初始相位为0°，时间频率为60hz。
4.根据权利要求3所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述步骤b包括：
5.根据权利要求4所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述步骤c包括：
6.根据权利要求1所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述步骤c之后，还包括搭建脑机接口系统，其中，所述脑机接口系统包括：
7.根据权利要求6所述的脑机接口设计方法，其特征在于，所述视觉刺激模块包括多个视觉目标，每种所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王毅军，明格格，裴为华，陈远方，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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