[发明专利]基于SSVEP和P300综合刺激的脑电轮椅控制方法

说明书

本发明公开了一种基于SSVEP和P300综合刺激的脑电轮椅控制方法，属于智能控制技术领域。所述方法通过修正Fisher准则函数迭代收敛隶属度阈值来优化线性判别分析算法，解决了在脑控轮椅中用户目标识别前需要对用户进行大量的脑电信号采集构建个人数据库，耗费大量的时间和人力成本且不具有普适性的问题，达到了脑电轮椅控制系统识别准确性高，可快速适配不同的用户使用的效果；同时，本申请采用并行模式综合，刺激目标在同一个闪烁方块内，SSVEP和P300信号同时诱发。解决了在小尺寸屏幕上多目标之间干扰大，指令集数目小，多级混合刺激范式分层显示，操作繁琐的问题。

技术领域

本发明涉及基于SSVEP和P300综合刺激的脑电轮椅控制方法，属于智能控制技术领域。

背景技术

脑-计算机接口(Brain-Computer Interface,BCI)简称脑-机接口，是一种将采集设备采集到的脑电信号转换为指令的控制系统。人脑对接电脑这一技术的出现与发展，成为了一种崭新的信息交换与控制方式，为残障人士提高生活自理能力做出了极大贡献。

BCI系统通常借助不同的刺激范式，有效采集使用者表达的意图或指令，将其准确转换成相关指令并对外界进行输出。诱发范式常用于传统基于脑电图(Electroencephalogram，EEG)的单一范式BCI系统，可以达到较高的识别正确率和信息传输速率，但因思维类型单一、控制指令集太小且很难在指令集数目，刺激干扰和分类精度之间平衡，信息传输速率尚低而难以满足实用需求。为增加思维模式种类、扩展指令规模并进一步提高BCI的信息传输速率与系统性能，研究开发了由多个单一思维类型BCI系统组合而成的混合范式脑机接口系统，其兼具各种脑电优势特征并具有扩充指令集能力，使其能在执行多任务的情况下进一步提高系统工作效率。

混合模式BCI按照其混合控制的方式可以分成两种基本类型：串行模式和并行模式。串行模式中两种不同的感觉模式按先后顺序进行控制，如基于P300和SSVEP的串行连接，利用SSVEP作为系统开关信号，再利用P300信号进行指令输出.这种串行连接方式降低系统的假阳性率，但系统繁琐且提高了具体指令的时间代价；而并行模式则是两种感觉模式同时协同进行控制，相当于增加了系统可识别的任务数，但在P300和SSVEP信号的混合刺激中SSVEP信号仍常作为一种系统开关信号，不能提高具体指令的输出效率，可识别的任务数降低。

P300和SSVEP信号的混合刺激范式的呈现方式多为矩阵式密集排布，不同维度信号的呈现综合程度不高，这样的排布方式增加了各个刺激目标对信号的干扰，还会使得被试者容易疲惫，从而影响患者的思维集中，影响脑信号质量。另外，现有的混合刺激范式呈现受限于显示面积和场景。密集排布式的刺激呈现方式在小尺寸可携带式BCI系统的情况下，随着刺激显示面积的减小，刺激的干扰逐步增加，BCI的分类精度和指令集数目成倍减少。

异步BCI是相对于同步BCI而言的它可以判断用户使用BCI时候的状态并且只有在用户具有输出意图时才实现指令输出，而同步BCI则认为用户始终处于意图输出的状态。例如在使用传统的刺激范式中，即使用户不注视BCI界面，系统依旧会输出字符，造成误触发。传统的解决方案通常是采用一种信号作为“脑开关”控制串行输出，但这种做法限制了操作灵活性。也有研究是通过利用控制态和空闲态下诱发的脑电特征的差别来实现异步控制。

目前对于BCI系统的研究多停留在实验室研究层面，而忽视了具体应用场景下的情况。在便携可移动等实际生活场景中，很多刺激范式的设计和控制方案都不能适配，且由于脑电个体存在差异性，不同个体的脑电特征相差很大。现有的脑电分类算法需要提前对每个被试进行大量的脑电信号采集构建个人数据库，耗费大量的时间成本和人力成本且不具有普适性，不适用于量产性的大规模使用。

发明内容

为了解决现有的脑电轮椅控制方法需要针对每个被试进行大量的脑电信号采集构建个人数据库，耗费大量的时间成本和人力成本且不具有普适性的问题，本发明提供了基于SSVEP和P300综合刺激的脑电轮椅控制方法，所述方法包括：