[发明专利]基于脑电信号的特征提取方法及其检测提取系统

说明书

本专利申请属于于脑电的辅助听觉注意领域，旨在实现人对听觉对象的正确追踪功能，公开了一种基于脑电信号的检测提取系统，包括听觉刺激模块，用于诱导用户产生脑电；脑电信号采集模块，利用接触用户头表的电极，采集用户的脑电信号，并对脑电信号进行预处理；特征提取和训练模块，对预处理后的脑电信号进行特征提取，训练出模型；听觉追踪分类模块，将脑电特征的分类结果转化为分类值，根据分类值计算正确率，用于对注意力进行打分，特征提取和训练模块采用的特征提取方法，结合节律和信息熵的特点，能有效抑制噪声，使得到的脑电信号更准确。

技术领域

本发明基于脑电的辅助听觉注意领域，具体涉及一种基于脑电信号的注意力训练系统及其使用的特征提取方法。

背景技术

众所周知，提高注意力是提高学习效率的一种有效方法，有人甚至认为，注意力就是学习力。目前，针对听觉注意力方面的训练，已经诞生了许多趣味游戏，如“你听到了什么”，“看谁听得准”等等。然而这些游戏多是针对小孩子，而且往往需要多人参与，这明显会对训练的时间和外界条件有所限制，从而导致不易开展。另外，对于有运动障碍的人来说，由于自身的运动机能的限制，这些传统训练方式并不适合他们。随着脑机接口技术产生，使上述现状有了显著的改善，有效增强了有运动障碍的患者与外部环境的交流和控制，同时也突破了注意力训练中对时间和外界条件的限制。

脑机接口技术，是在人脑与电子设备之间建立连接的一种新兴技术，它直接通过脑来表达想法，减弱了语言和动作在设备操纵中的作用。而对于脑机接口技术而言，脑电信号特征的选择是一个极其重要的环节，目前在脑机接口领域中，一种较为常见技术的有基于SSVEP的脑机接口系统，中国专利CN201710237197.4公开了一种基于高速SSVEP智能轮椅的控制器系统及其控制方法，通过脑电信号的采集和处理，以达到控制电动轮椅的运动，然而该方法需要用户注视特定频率的闪烁，容易导致用户视觉疲劳，并不利于注意力的训练。而在脑机接口技术在人类的感官方面的研究，中国专利CN102541261B公开了一种基于脑电信号特征的影片剪辑筛选辅助仪及实现方法，主要包括脑电信号采集装置、脑电信号处理装置、脑电信号分析装置和输出响应装置，该发明可用于影片制作过程中进行影片剪辑，也可用于对影片内容分级和影片筛选；同时，该专利通过采集观看视频时人的脑电信号来评价影片内容，以克服主观经验的影响，使评价结果更客观。然而该专利虽然可以用于采集和分析观看者各个感官区域的脑电信号，但是只能反映观看者的真实感受，却不具备注意力训练以及听觉追踪分类功能，不能用于提高注意力，从而实现提供学习效率的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于脑电信号的注意力训练系统及其使用的特征提取方法，通过采集到的脑电听觉信号以进行注意力训练，实现人们对听觉对象是否正确追踪的分类功能，进而达到提高人们的注意力的目的，该系统还能有效排除用户猜对或操作错误的干扰，误差小，使得对人们注意力的测试更精确，且该专利的设计具有人性化，训练方式多样。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

基于脑电信号的检测提取系统，包括：

听觉刺激模块，以相同频率，同时产生多个声音，用于诱导用户产生脑电，同时用户进行按键操作；

脑电信号采集模块，利用接触用户头表的电极，采集用户因听觉诱导产生的脑电信号，并对所述脑电信号进行预处理，预处理中需要根据用户的按键操作情况来确定部分脑电信号的分类，然后将预处理后的脑电信号传送到特征提取和训练模块中；

特征提取模块和训练模块，对经脑电信号采集模块预处理后的脑电听觉信号进行特征提取，并根据已经确定好分类的脑电信号对应的特征来训练出能识别分类的分类模型，分类模型再识别未确定好分类的脑电信号的特征，进行自动分类；

听觉追踪分类模块，将上述分类的结果对应转化为分类值，根据分类值计算出正确率，用于对注意力进行打分。