[发明专利]实现针对P300成分的脑机接口界面的设备及其方法

说明书

一种实现针对P300成分的脑机接口界面的设备及其方法。所述设备包括：显示单元，向用户显示针对P300成分的脑机接口界面，其中，所述脑机接口界面包括多个待选项；待选项划分单元，按照各个待选项的使用频率，将所述多个待选项划分到N个子集，N为大于1的整数，其中，待选项的使用频率越高，其被划分到的子集的规模越小；闪烁单元，按照预定频率，每次促使脑机接口界面中的N个待选项来发光，使得用户感觉到各个待选项的闪烁，其中，从每个子集随机选取一个待选项以构成所述N个待选项。根据本发明，能够缩短识别时间，提高识别速度。

技术领域

本发明涉及脑机接口技术，更具体地讲，涉及一种实现针对P300成分的脑机接口界面的设备及其方法、针对P300成分的脑机接口设备及其方法。

背景技术

脑机接口(brain computer interface,BCI)是将大脑的思维活动转化为外围设备的控制信号。典型的BCI系统由数据采集、信号处理、设备控制三个部分组成。数据采集部分直接与大脑相连接，负责大脑神经活动的信号采集。信号处理部分将采集到的信号进行分析处理，识别出大脑意图并转换成控制指令，是BCI系统的核心部分，信号处理的好坏直接影响到系统的性能。设备控制部分根据控制指令来执行对外围设备的操作，可以实现诸如计算机输入、轮椅控制、机械手臂等操作，这也是BCI系统最终所能实现的功能。

现有的基于头皮脑电(electroencephalogram,EEG)的BCI系统中，最常用的脑电信号有：视觉诱发电位、慢皮层电位、运动想象电位以及事件相关电位中的P300成分，其中，事件相关电位中的P300成分是一种内源性的与人注意力相关的诱发电位，一般出现在刺激发生后300ms左右，具有时域波形特性，具有产生稳定、受试者无需训练等优点，主要用于BCI的字符输入系统研究。

P300成分的产生需要满足Oddball条件，所谓Oddball条件就是对同一感觉通道施加两种刺激，一种刺激出现概率很大，称为标准刺激，另一种刺激出现概率很小，称为偏差刺激。两种刺激出现的顺序随机。对受试者来说，偏差刺激的出现具有偶然性。在实验时，要求受试者关注偏差刺激，此时，出现概率较小且具有偶然性的偏差刺激可以诱发出P300成分。偏差刺激概率越小，诱发的单次P300电位幅度越大。且经过多次叠加后P300成分波形更加明显。

Farwell等最早将P300成分用于字符输入实验，提出了行和列随机闪烁的刺激范式。该刺激范式将36个字符排列成一个6×6的虚拟键盘矩阵，并随机闪烁其中一行或一列字符。受试者注视一个待输入的目标字符，如果屏幕上闪的那一行(列)含有目标字符，那么在受试者的脑电信号中就会出现P300成分。通过检测脑电信号中是否存在P300成分，就可以知道受试者所注视的行(列)，然后根据行列位置来确定目标字符。但是，使用这种刺激范式时存在邻接干扰和双闪问题。

为了解决这两个缺点提出了多种刺激范式，例如，在传统的行列刺激范式的基础上，对虚拟键盘矩阵进行规则的划分，以得到更多数量的子矩阵。但是，在实际应用中，使用基于子矩阵的刺激范式的脑机接口设备依然存在识别时间较长、识别效率低的问题。

发明内容

本发明示例性实施例的目的在于提供一种实现针对P300成分的脑机接口界面的设备及其方法，其能够缩短识别时间，提高识别速度。

本发明示例性实施例的一方面提供一种实现针对P300成分的脑机接口界面的设备，包括：显示单元，向用户显示针对P300成分的脑机接口界面，其中，所述脑机接口界面包括多个待选项；待选项划分单元，按照各个待选项的使用频率，将所述多个待选项划分到N个子集，N为大于1的整数，其中，待选项的使用频率越高，其被划分到的子集的规模越小；闪烁单元，按照预定频率，每次促使脑机接口界面中的N个待选项来发光，使得用户感觉到各个待选项的闪烁，其中，从每个子集随机选取一个待选项以构成所述N个待选项。

可选地，所述待选项是字符、图标、缩略图中的至少一种。