[发明专利]基于P300和运动想象的智能门锁系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于P300和运动想象的智能门锁系统及其控制方法，属于人机交互技术领域。

背景技术

脑机接口技术是21世纪的一种新型的人机交互系统，该系统的特点在于可以不依赖于人的肢体的参与，通过检测大脑活动时产生的生物电，加以识别和分析，便可实现大脑与其他包括计算机在内的电子设备的通讯功能。有别于传统的控制方式，脑机接口技术为人类提供了一种新的控制思想。近几年随着计算机与通信技术，自动控制技术，生物学，人体解剖学，心理学和数学等技术的不断发展，人类大脑的活动方式和不同生物电产生的作用也越来越清晰，使得脑机接口技术得到了快速的发展。现阶段，脑机接口技术在，残疾人康复训练、生物医学、游戏娱乐、航天及军工等领域发挥着重要的作用。

P300电位是一种内源性的与人注意相关的事件相关诱发电位，该电位的产生主要依赖于人对于某种刺激的反应，而不依赖于人的身体状况。P300的优点在于，被试不用通过反复的训练就可以使用，是脑机接口技术常用的范式之一。P300是研究正常人、患者及哺乳动物认知加工及其脑机制的重要而广泛的电生理指标。

运动想象（Motor Imagery）是脑机接口技术中的重要的控制方法之一，该方法主要是人用大脑想象肢体的动作，但实际肢体并不动，根据运动记忆在大脑中激活相应的区域，通过设备检测相关区域的生物电信号并识别，而后电子设备实现预先设定好的相关功能。运动想象的优点在于，可以直接绕开肌肉和骨骼，实现大脑与电子设备的直接通信。现阶段运动想象在机械设备的控制，例如：机器手、机械臂、智能轮椅、智能汽车等，军工与航天与残障人士的康复训练等方面起着重要的作用。

区域显示（Region-based，RB）刺激范式是一种典型的P300刺激范式。RB刺激范式在用户使用时，先检测用户的事件诱发电位在哪个区产生变化，然后选定该区域，并将该区域内的所有选项在大屏幕上单独显示，供用户重新选择。这也的做法其优点在于避免了数据过多时单项刺激范式中的选项挨得过近，导致系统误判的情况。在RB刺激范式中，与SD刺激范式一样都是单个选项进行闪烁然后随机循环，但不与前面闪过的选项重复，直到全部所有选项闪完。

现阶段，基于运动想象的脑机接口技术需要被试进行大量相关的训练，使其能够掌握相应的控制方法。但是由于个体的心理活动的差异，以及周围环境的因素，使不同的被试在运动想象时产生的脑电质量有很大的差异，这直接影响了在线控制系统的质量好坏，使得在线系统不能够提取到稳定的特征信号，相关的特征分类变得困难，最终导致实际系统的运行状态达不到预定要求。因此目前的BCI技术仅停留在试验阶段，而未向大众推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于P300和运动想象的智能门锁系统及其控制方法，一方面可以避免SSVEP所带来的视觉疲劳，另一方面也可以解决一些单一的P300刺激范式控制所不能解决的问题。

本发明采用的技术方案是：一种基于P300和运动想象的智能门锁系统，包括脑电信号处理模块1、门2、无线脑电帽3、密码锁4、微型显示器5，无线脑电帽3由用户佩戴且自带蓝牙连接功能，脑电信号处理模块1安装在门2后面，密码锁4安装在门2前部且其上方装有微型显示器5，微型显示器5、密码锁4均与脑电处理模块1相连接，脑电信号处理模块1预先写入了针对运动想象控制的CCA处理程序、针对P300控制的CCA处理程序和解锁控制程序，微型显示器5负责显示P300刺激范式，用户根据微型显示器5显示的P300刺激范式通过无线脑电帽3将自己选择输入的密码传送给脑电信号处理模块1，脑电信号处理模块1用于接收并分析无线脑电帽3发送回来的数据，并将其分析结果以命令的形式传输进门内安置的密码锁4，完成相应的开门动作，同时脑电信号处理模块1还将分析结果发送至微型显示器5进行显示。

所述的脑电信号处理模块1通过内部的计时，并且加入时延使得用户脑电信号输入时的P300信号可以与同一时刻微型显示屏5所显示的刺激范式一一对应。

所述的无线脑电帽3的型号为加装蓝牙无线模块的BrainCap MR。