[发明专利]基于神经反馈的运动想象脑-机接口交互训练系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信息交互系统的训练系统及训练方法，特别涉及一种基于神经反馈的运动想象脑-机接口交互训练系统及方法。

背景技术

脑-机接口（BCI）提供了一种新的与外界交流的通道，它是不依赖于大脑正常输出通路（外周神经系统及肌肉组织）的全新的信息交互系统。当进行肢体运动想象时，对应的运动皮层区域会出现事件相关去同步现象(Event Related Desynchronization, ERD)，这一现象被用来建立运动想象的脑-机接口系统。这类脑-机接口的基础是需要受试能够有效的进行脑电信号的调制，所以需要建立相应的训练系统来帮助受试掌握调制脑电信号的方法。训练是一个双向的过程，一方面需要训练受试来学习如何调制脑电信号。对于受试的训练，通常通过反馈系统让受试者学习如何调整自己的脑信号。由于不同的脑电状态会产生不同的结果进而会产生不同的反馈信号，受试者根据当前的反馈信号来自适应学习如何自如地控制系统反馈从而达到控制脑电信号的目的。但是，该训练过程通常需要长期的训练如几个月时间，耗时过长，而且系统的识别率过低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于神经反馈的运动想象脑-机接口交互训练方法，实现了受试者与训练系统的双向训练过程，提高了训练效率，大大缩短了训练时间，并且提高了分类准确度。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于神经反馈的运动想象脑-机接口交互训练系统，包含：

电极帽；

若干个电极，所述的若干个电极设置在所述的电极帽中，通过将电极帽佩戴在受试者的头上，该若干个电极能够接收到运动想象的脑电信号；

信号处理设备，所述的信号处理设备的输入端通过电路与电极相连，该信号处理设备放大和处理电极所采集到的脑电信号；

计算机，所述的计算机的输入端通过数据线与信号放大设备的输出端相连，该计算机中的训练软件的界面会显示受试者的运动想象信号经训练软件分类后的结果反馈图。

所述的电极的个数为13个。

一种基于神经反馈的运动想象脑-机接口交互训练方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤1：通过电极帽中的若干个电极采集到受试者运动想象的脑电信号，将该脑电信号传输到信号处理设备；

步骤2：信号处理设备对该脑电信号进行放大处理，并对该脑电信号进行滤波；

步骤3：将经过滤波后的脑电信号输入计算机，计算机对滤波后的脑电信号进行特征提取和分类，并从分类的结果中获得该运动想象的脑电信号的想象强度的信息，再将这种强度信息实时转换成图像反馈在计算机上显示出来，以让受试者及时知道当前运动想象的质量；

步骤4：计算机对受试者不同的运动想象的脑电信号进行追踪，并通过动态调整分类器的输出参数和不同的权重进行择优选择特征训练并更新分类模型。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、实现了受试者与训练系统的双向训练过程，提高了训练效率，大大缩短了训练时间；

2、提高了分类准确度。

附图说明

图1为本发明一种基于神经反馈的运动想象脑-机接口交互训练系统的系统框图；

图2为本发明一种基于神经反馈的运动想象脑-机接口交互训练方法的系统训练原理图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种基于神经反馈的运动想象脑-机接口交互训练系统，包含：电极帽1、若干个电极2、信号处理设备3、计算机4；其中，若干个电极2设置在电极帽1中，在本实施例中，电极帽1选用64导联的电极帽，电极2的个数为13个，通过将电极帽1佩戴在受试者的头上，13个电极2能够接收到运动想象的脑电信号。

信号处理设备3的输入端通过电路与电极2相连，该信号处理设备3放大和处理电极2所采集到的脑电信号。

计算机4的输入端通过数据线与信号放大设备3的输出端相连，该计算机4中的训练软件的界面会显示受试者的运动想象信号经训练软件分类后的结果反馈图。

利用上述的基于神经反馈的运动想象脑-机接口交互训练系统，所采用的交互训练方法，包含如下步骤：

步骤1：通过电极帽1中的13个电极2采集到受试者运动想象的脑电信号，将该脑电信号传输到信号处理设备3；在本实施例中，电极2是采用256Hz进行数据采样的。