[发明专利]基于诱发式脑机接口的多移动目标选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及脑机接口技术，具体涉及一种基于诱发式脑机接口的多移动目标选择方法。

背景技术

脑机接口(brain computer interface，BCI)是一种不通过外周神经和肌肉，实现大脑与外界直接通信的新兴技术，它通过检测并判别大脑神经信号中对应不同大脑活动所体现出来的时空模式来识别人的意图，从而实现人脑与外界交流和控制。BCI不需要人的肢体活动或语言表达的参与，是无动作、非接触的，它的研究初衷是服务于运动神经疾病患者。目前，BCI在助残、康复工作以及武器装备研发、娱乐等领域有着广泛的应用前景，已经受到国内外研究学者的广泛关注。

根据信号检测的方式不同，BCI可分为侵入式和非侵入式两种基本形式。侵入式BCI使电极直接和大脑皮层接触或进入大脑皮层，测量的信号噪声小，损失低，但由于涉及外科手术，操作复杂，需要具有专业技术的操作人员，对用户伤害较大。非侵入式BCI具有操作简单、安全等优点，其有利于BCI系统的推广，但电极距离信号源较远，噪声较大。目前，随着人们对大脑功能不断深入的研究以及信号处理技术的不断进步，头皮脑电图(Electroencephalograph, EEG)信号的处理技术已经达到一定水平，并常应用于光标控制、机械臂控制等方面BCI技术的研究，这为非侵入式BCI的推广应用提供了技术基础。

BCI技术逐步被应用于多种信息交互和实体设备控制系统中。随着BCI系统应用领域的拓展，利用BCI系统实现人与外界的信息交互以及对外部设备的控制越来越依赖对环境信息的获取，例如利用BCI控制智能轮椅避开障碍、到达目的地的过程需要依托对实际环境信息的获取和判断；利用脑控机械臂完成物体抓取等动作需要得到物体的位置信息。已经有许多研究者展开了关于BCI系统中人与环境交互的研究，如将环境中的实物作为待选择的目标。

通常利用诱发式脑机接口选择实际环境中的目标时，范式布局在单次目标选择过程中一般是固定的，即用户在完成单次选择时交互界面中的待选目标以及范式是静态的，用户与外界的信息交互过程就被BCI范式离散化。面对动态的世界，传统静态的BCI范式提供的环境信息比较有限，需要用户在交互界面与实际场景切换来完成信息交互与外设控制，其灵活性和操作友好性受到很大限制，影响用户体验；并且信息更新不及时，不利于用户掌握动态环境的全局状态。另一方面，当BCI技术需要以第一视角从实际环境中选择目标时，这些目标可能是静态的，但更可能的它们是移动的。比如对监控视频中的可疑人物、车辆，战场上的敌方士兵、武器装备等。在脑控操作者自身移动时，即使静止目标也会存在相对运动，例如从汽车等移动平台视角来看，道路上的人或物是相对运动的。对于这些移动目标的选择，静态BCI系统的的应用受到很大制约，因此将BCI技术与动态应用场景相结合对于脑机接口技术的进一步应用和推广有着重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够使用户以第一视角观察和选择移动目标、能够提升多移动目标选择操作友好性、通用性强、原理简单、操作方便的基于诱发式脑机接口的多移动目标选择方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于诱发式脑机接口的多移动目标选择方法，步骤包括：

1）通过摄像机采集实际环境信息，并确定画面中目标的数量和坐标；

2）将诱发式BCI动态范式的视觉刺激叠加显示在移动的目标上；

3）在用户关注目标的同时，利用脑电采集设备检测用户的EEG信号，判断出用户希望选择的目标并对该目标进行标记，完成目标选择。

步骤2）的详细步骤包括：

2.1A）在一次目标选择之前，首先确定此时画面中的目标数量并进行编号，将编号叠加在相应移动目标上；

2.2A）根据目标数量生成随机刺激序列，编号按照随机序列瞬时变色来生成随机闪烁刺激事件，通过用户对闪烁刺激“预期到达”的心理响应诱发脑电成分P300；在一轮选择周期内，刺激的坐标根据每一帧目标检测与跟踪结果实时更新。