[发明专利]一种基于运动想象和稳态视觉诱发电位的二维光标运动控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于运动想象和稳态视觉诱发电位的二维光标运动控制系统，其特征是包括电极帽、脑电采集仪、系统控制单元、数据处理模块、光标控制模块以及视觉刺激器；其中系统控制单元、数据处理模块、光标控制模块在计算机中编程实现；视觉刺激器用于诱发稳态视觉诱发电位信号，以界面显示方式提供给用户；电极帽用于采集脑电信号，并输出给脑电采集仪，脑电采集仪用于对采集的脑电信号进行放大、滤波和模数转换，并将数字化的脑电信号通过数据线输入计算机；系统控制单元接收、保存脑电数据，启动系统工作界面，并控制视觉刺激器中的刺激键以设定的频率闪光；数据处理模块对运动想象脑电数据和视觉注意脑电数据分别进行实时预处理、特征提取和分类识别；光标控制模块根据分类识别的结果计算光标在水平和垂直方向的位移，控制光标进行连续的二维运动；光标运动过程作为视觉信息反馈给用户，帮助用户调整运动想象脑状态；

所述的视觉刺激器包含6个刺激键，分布于计算机屏幕四周；其中上边框中2个“up”刺激键以10Hz的频率闪光；下边框中的2个“down”刺激键以12Hz的频率闪光，左、右边框中各一个“stop”刺激键以15Hz的频率闪光。

2.权利要求1所述的基于运动想象和稳态视觉诱发电位的二维光标运动控制系统的控制方法，其特征是：

1）系统初始化：使用者穿戴电极帽，坐在计算机正前方，眼睛与屏幕保持大约0.6米的距离；电极按照“国际10/20标准导联系统”放置，记录运动想象数据的电极位于大脑初级运动传感区域和辅助运动区域，记录视觉注意数据的电极位于大脑枕部区域；给记录电极通道注入导电胶，并确保其与头皮接触良好；系统控制单元启动系统工作界面，在工作界面上随机产生光标和目标，启动视觉刺激器工作；

2）脑电信号采集：使用者根据工作界面指令的要求，在注视特定刺激键的同时，执行特定的运动想象任务，产生的头皮脑电信号通过电极帽采集，经过脑电采集仪放大、滤波和模数转换后，通过数据线将数字化的脑电数据输入计算机；系统控制单元接收脑电数据，按照电极的位置将两类脑电数据分开后，保存在指定的内存中；

3）脑电数据处理：数据处理模块分别对运动想象产生的脑电信号和视觉注意产生的脑电信号依次进行预处理、特征提取和分类识别，然后将分类识别的结果传输到光标控制模块；

4）光标运动控制：光标控制模块根据两类数据的分类结果，计算光标在水平和垂直方向的位移，控制光标在工作界面进行连续的二维运动；在光标移动过程中，使用者判断光标是否到达目标位置；如果光标到达目标位置，使用者停止操作，本次光标运动控制任务结束；如果光标未到达目标位置，使用者重复步骤2）和步骤3），继续控制光标移动。