[发明专利]基于双脑脑机接口系统的在线身份认证方法

说明书

基于双脑脑机接口系统的在线身份认证方法，两名离线数据采集用户分别头戴便携式脑电设备静坐在电脑面前，根据运动想象提示信息进行想象，采集到初始脑电数据集A；算法部分采用带通滤波器和改进的独立分量分析方法对所述脑电信号数据进行预处理，以便提取到较为纯净的脑电数据集；使用公共空间模式对上述脑电数据集进行特征提取，获取特征提取后的脑电数据集D；将特征提取后的脑电数据集D采用支持向量机的方法进行分类，识别出用户的想象动作；最后进入在线测试阶段，每次根据两名被试用户的运动想象识别结果控制初始鼠标点上下左右移动，当初始鼠标点与目标鼠标点位置重合时两人身份即得到验证。

技术领域

本发明属于机器学习和信息安全交叉领域，具体涉及一种基于双脑脑机接口系统的在线身份认证方法，旨在保障用户身份认证的安全性。

背景技术

脑机接口（brain-computer interface, BCI）是在大脑与外部设备之间建立的直接的交流通道。以往的研究证明，基于脑电图(electroencephalorgraph, EEG)的脑机接口是严重运动失能患者与外界通信的有效手段，近年来，BCI技术在走出实验室应用于日常生活中取得巨大进展。为提高脑机接口系统（BCIs）性能，研究人员通常通过设计、改善算法或融合多种EEG来提高正确率和信息传输速率。目前大部分脑机接口是单被试使用的脑机接口，即一名被试控制一套脑机接口设备。然而随着时代的发展，得益于计算能力的提高，在线处理多名被试EEG逐渐成为一种可能。

多人协作脑机接口，即在同一脑机接口系统内同时采集处理多名被试的EEG与外界设备建立交流控制通道。相对于单被试脑机接口系统，多人协作脑机接口系统性能易受多种因素影响，例如设备成本、实验协作范式、系统结构、信号处理融合算法等方面。当前对多人协作脑机接口系统的研究还比较少，开展这方面的研究有助于促进脑机接口技术的发展。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种基于双脑脑机接口系统的在线身份认证方法，该方法通过便携式脑电设备采集用户的脑电信号数据，经过处理分析之后，将得到的脑电数据用于在线的身份认证，相对于单被试的情况，双脑的认证技术提高了身份认证的安全性。

基于双脑脑机接口系统的在线身份认证方法，其特征在于：在线身份认证方法包括如下步骤：

步骤1，脑电数据集的离线建模；

步骤1-1，两名离线数据采集用户分别头戴便携式脑电设备静坐在电脑面前，保持注意力集中，根据运动想象提示信息进行想象，采集到初始脑电数据集A；

步骤1-2，采用带通滤波器和改进的独立分量分析方法对脑电信号数据进行预处理后提取到较为纯净的脑电数据集；

步骤1-3，使用公共空间模式CSP对上述脑电数据集进行特征提取，获取特征提取后的脑电数据集D；

步骤1-4，将特征提取后的脑电数据集D采用支持向量机SVM的方法进行分类，识别出用户的想象动作，如想象物件A或想象物件B，为后续在线身份认证做准备；

步骤2，被试用户的在线测试步骤；每次根据两名被试用户的运动想象识别结果控制初始鼠标点上下左右移动，当初始鼠标点与目标鼠标点位置重合时身份即得到验证。

进一步地，步骤1-1中两名离线数据建模被试用户同时根据提示信息采集脑电数据用于后续的分析处理。

进一步地，步骤1-2中，脑电信号数据包括delta频段（1～4Hz）、theta频段（4～8Hz）、alpha频段（8～12Hz）、beta 频段（18～26Hz）和gamma频段（36～44Hz）等5个频段数据，对应使用的带通滤波器的频率为1Hz~44Hz。