【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ssvep检测，特别是涉及一种ssvep检测方法、装置及ssvep脑机接口。
技术介绍
1、脑机接口技术是一种利用计算机技术采集并分析人的脑电信号从而估计出人的意图来而实现大脑直接控制外部设备的技术。稳态视觉诱发电位的脑机接口，英文称ssvep脑机接口（steady-state visual evoked potential, ssvep），是一种可靠性高、易于实现的脑机接口。它的基本原理是，给用户一个周期性视觉刺激，比如让用户注释闪烁的led灯，则用户枕区脑电信号中可以检测出显著的与刺激相同的频率成分。不仅如此，对应频率成分信号的相位和视觉刺激的相位也具有稳定关系，即它们之间的相位延迟具有一个稳定的相位差。基于这种原理，研究者将不同刺激频率和不同相位相结合的方式进一步扩展ssvep选项的数量。在信号处理时，算法不仅对脑电信号中的频率进行提取还提取相位信息，实现对一个具体的频率和具体的相位进行识别，从而定位出被试者关注的具体的视觉目标，从而实现人机交互。ssvep脑机接口信号处理的流程是：首先对信号进行滤波去噪、去伪迹等预处理，然后使用快速傅里叶变换、典型相关分析、深度学习等方法对脑电信号中的频率成分以及相位进行分析，从而估计出人的选择。
2、在ssvep脑机接口中，信号的预处理以及ssvep检测算法涉及到浮点运算、矩阵求特征值、深度学习推理等计算，其计算量难以在微小型化、低功耗嵌入式计算平台上完成，目前行业内都是将脑电信号采集之后通过有线或者无线的方式传输到计算机，然后在计算机上完成所有的计算，这种方
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种ssvep检测方法、装置及ssvep脑机接口。
2、一种ssvep检测方法，所述方法包括：
3、根据非视觉刺激以及n个频率为f的视觉刺激构建元素序列，根据所述元素序列构建随机序列；所述随机序列中每一元素的数量为n；
4、获取所述随机序列中每一元素对应的原始脑电信号，对所述原始脑电信号进行差分放大，输出第一放大信号，将所述第一放大信号分别输入相位相差90度的第一锁相放大器和第二锁相放大器中，进行锁相放大后再依次进行低通滤波和比例放大，输出第一直流电压信号和第二直流电压信号；所述第一锁相放大器和所述第二锁相放大器的参考信号分别通过两路相位相差90度、频率为f的pwm波得到；
5、分别对所述第一直流电压信号和所述第二直流电压信号进行ad采样，根据采样结果提取脑电信号中ssvep的相位特征向量，根据每一元素的相位特征向量集得到对应的参考特征向量；
6、在线检测时，获取待检测原始脑电信号，提取所述待检测原始脑电信号的相位特征向量，并计算所述相位特征向量与各参考特征向量之间的匹配度，根据匹配度输出待检测原始脑电信号的ssvep检测结果。
7、在其中一个实施例中，还包括：根据所述第一直流电压信号和所述第二直流电压信号得到第一相位差和第二相位差；根据所述第一相位差和所述第二相位差的差值得到目标频率总响应幅值；分别计算第一相位差和第二相位差在目标频率总响应幅值中的占比，得到第一相位差分布和第二相位差分布；根据所述目标频率总响应幅值、所述第一相位差分布、所述第二相位差分布以及当前元素对应的元素编号，得到脑电信号中ssvep的相位特征向量。
8、在其中一个实施例中，还包括：计算每一元素对应的n个特征向量的几何中心，得到对应的参考特征向量。
9、在其中一个实施例中，还包括：所述n个频率为f的视觉刺激之间的相位相差90/（n-1）度。
10、一种ssvep检测装置，所述装置包括：
11、随机序列构建模块，用于根据非视觉刺激以及n个频率为f的视觉刺激构建元素序列，根据所述元素序列构建随机序列；所述随机序列中每一元素的数量为n；
12、选频放大模块，用于获取所述随机序列中每一元素对应的原始脑电信号，对所述原始脑电信号进行差分放大，输出第一放大信号，将所述第一放大信号分别输入相位相差90度的第一锁相放大器和第二锁相放大器中，进行锁相放大后再依次进行低通滤波和比例放大，输出第一直流电压信号和第二直流电压信号；所述第一锁相放大器和所述第二锁相放大器的参考信号分别通过两路相位相差90度、频率为f的pwm波得到；
13、特征获取模块，用于分别对所述第一直流电压信号和所述第二直流电压信号进行ad采样，根据采样结果提取脑电信号中ssvep的相位特征向量，根据每一元素的相位特征向量集得到对应的参考特征向量；
14、结果输出模块，用于在线检测时，获取待检测原始脑电信号，提取所述待检测原始脑电信号的相位特征向量，并计算所述相位特征向量与各参考特征向量之间的匹配度，根据匹配度输出待检测原始脑电信号的ssvep检测结果。
15、一种ssvep脑机接口，所述脑机接口包括仪表放大器、选频放大单元以及信号处理单元；
16、所述仪表放大器包括第一脑电电极和第二脑电电极，用于对原始脑电信号进行差分放大，输出第一放大信号至所述选频放大单元；
17、所述选频放大单元包括第一支路和第二支路，每一支路包括锁相放大器、低通滤波器和比例放大器，分别用于对第一放大信号依次进行锁相放大、低通滤波和比例放大，输出第一直流电压信号和第二直流电压信号；不同支路锁相放大器的相位相差90度，且各自的参考信号通过信号处理单元输出的两路相位相差90度、频率为目标频率的pwm波得到；
18、所述信号处理单元用于对第一直流电压信号和第二直流电压信号进行ad采样，根据采样结果提取脑电信号中ssvep的相位特征向量。
19、在其中一个实施例中，还用于根据所述第一直流电压信号和所述第二直流电压信号得到第一相位差和第二相位差；根据所述第一相位差和所述第二相位差的差值得到目标频率总响应幅值；分别计算第一相位差和第二相位差在目标频率总响应幅值中的占比，得到第一相位差分布和第二相位差分布；根据所述目标频率总响应幅值、所述第一相位差分布、所述第二相位差分布以及当前元素对应的元素编号，得到脑电信号中ssvep的相位特征向量。
20、在其中一个实施例中，所述ssvep脑机接口还用于对待检测原始脑电信号进行在线检测，在线检测时，所述信号处理单元还用于计算所述待检测原始脑电信号的相位特征向量与各参考特征向量之间的匹配度，根据匹配度输出待检测原始脑电信号的ssvep检测结果。
21、在其中一个实施例中，所述信号处理单元包括mcu、dsp、fpga或arm。
22、上述ssvep检测方法、装置及ssvep脑机接口，通过对原始脑电信号进行差分放大得到第一放大信号，利用相位相差90度的第一锁相放大器和第二锁相放大器对第一放大信号进行锁相放大后再依次进行滤波和比例放大，输出对应的直流电压信号，锁相放大器能够从强背景噪声信号中提取和放本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种SSVEP检测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据采样结果提取脑电信号中SSVEP的相位特征向量包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每一元素的相位特征向量集得到对应的参考特征向量包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N个频率为f的视觉刺激之间的相位相差90/（N-1）度。
5.一种SSVEP检测装置，其特征在于，所述装置包括：
6.一种应用于权利要求1所述SSVEP检测方法的SSVEP脑机接口，其特征在于，所述脑机接口包括仪表放大器、选频放大单元以及信号处理单元；
7.根据权利要求6所述的SSVEP脑机接口，其特征在于，所述根据采样结果提取脑电信号中SSVEP的相位特征向量包括：
8.根据权利要求6所述的SSVEP脑机接口，其特征在于，所述SSVEP脑机接口还用于对待检测原始脑电信号进行在线检测，在线检测时，所述信号处理单元还用于计算所述待检测原始脑电信号的相位特征向量与各参考特征向量之间的匹配度，根据匹配度
9.根据权利要求6所述的SSVEP脑机接口，其特征在于，所述信号处理单元包括MCU、DSP、FPGA或ARM。
...【技术特征摘要】
1.一种ssvep检测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据采样结果提取脑电信号中ssvep的相位特征向量包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每一元素的相位特征向量集得到对应的参考特征向量包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述n个频率为f的视觉刺激之间的相位相差90/（n-1）度。
5.一种ssvep检测装置，其特征在于，所述装置包括：
6.一种应用于权利要求1所述ssvep检测方法的ssvep脑机接口，其特征在于，所述脑机接口包括仪表放...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐景昇，周宗潭，卢惠民，徐明，郭瑞斌，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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