[发明专利]视觉刺激系统、视觉刺激产生方法及BCI系统

说明书

本发明公开了一种视觉刺激系统、视觉刺激产生方法及BCI系统。视觉刺激系统包括第一显示屏系统和第二显示屏系统。第一显示屏系统包括第一显示屏和与其连接的第一控制主机，第一显示屏为以LCD为基础的透明显示器。第二显示屏系统包括第二显示屏和与其连接的第二控制主机。第二显示屏设置在第一显示屏的正后方与第一显示屏具有间距，第二显示屏于第一显示屏上的正投影完全落入第一显示屏内，第二显示屏射出的光的偏振角度与第一显示屏面对第二显示屏的一侧的光偏振角度一致。本发明通过采用可透视的透明显示器，将前后两个视觉刺激叠加在一起对受试者进行刺激，不仅拓展了视觉刺激的多样性，且不同的视觉刺激组合在一起还可以产生新的刺激种类。

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，具体涉及一种视觉刺激系统、视觉刺激产生方法及BCI系统。

背景技术

手机和电脑正在逐渐改变人们的生活习惯，对这两者的时间投入开始超过了传统的电视和书本。而且随着科技的发展，越来越多的衍生品例如ipad，kindle等不断涌现。在围绕手机和电脑发展的诸多技术中，操作类型或操作方式是最引人注目的一环。对于手机，从开始的按键控制过渡到笔触控制，最后进入了手指触控的时代。对于电脑，键盘和鼠标的组合一直为使用者提供方便的操作体验，后期出现的无线鼠标，红外控制技术也让电脑操作变得更加方便灵活。然而，传统的操作控制，无论是基于键盘或鼠标，还是基于手写或手势，都需要健全的手指才能实现，对于那些遭受运动功能障碍以至于双上肢残疾的患者，这些方法都无能为力。

为了实现不依赖于人手操作控制，人们发明了适合双上肢残疾的患者使用的设备，如，脑机接口(brain-computer interface，BCI)系统。

在过去的十几年中，脑机接口(BCI)的研究群体迅速壮大。第一次和第二次脑机接口国际研讨会分别于1999和2002召开。第一次会议有来自六个国家的22个研究组参加，第二次会议有来自北美、欧洲和中国的38个研究组参加。目前，世界上已经有很多家实验室实现了真正意义上的脑机接口。

在我国，清华大学程明、高上凯教授带领的团队设计了基于SSVEP(稳态视觉诱发电位，英文全称steady-status visual evoked potential，指当人受到某一特定频率视觉刺激时，大脑会反馈出与刺激频率相关的脑电信号)的环境控制系统，测试结果显示该系统能区分至少48个目标，并且已成功实现了对周围电子设备的控制。此外，他们还设计了基于SSVEP的电话拨号实验系统，解读用户的意图，并将用户的意图转换为外部命令。

作为一种新的、非肌肉的通信通道，BCI能够使人直接通过大脑来表达思想或操纵设备，而不需要借助语言或肢体动作。对于严重的运动残疾患者，BCI能够将他们的意图传送到外部装置，比如计算机、家用电器、护理设备以及神经假体等，从而改进他们的生活质量。但是，用于BCI的脑电信号离不开视觉刺激，目前的视觉刺激大多由单一的视觉刺激屏提供，视觉刺激种类少，且容易产生错误的指令。

因此，如何提供复合视觉刺激并检测生理信号反应，以扩大视觉刺激种类的范围就成了亟待解决的技术问题。

发明内容

为了至少部分地解决上述技术问题，本发明提供一种视觉刺激系统，包括第一显示屏系统以及第二显示屏系统。所述第一显示屏系统包括第一显示屏和与所述第一显示屏连接的第一控制主机，所述第一显示屏为以LCD为基础的透明显示器。所述第二显示屏系统包括第二显示屏和与所述第二显示屏连接的第二控制主机。其中，所述第二显示屏设置在所述第一显示屏的正后方与所述第一显示屏具有间距，所述第二显示屏于所述第一显示屏上的正投影完全落入所述第一显示屏内，所述第二显示屏射出的光的偏振角度与所述第一显示屏面对第二显示屏的一侧的光偏振角度一致。

优选地，所述第一显示屏具有显示区域和边框区域，所述第一显示屏系统还包括背光源，所述背光源设置在所述边框区域内，所述第二显示屏于所述第一显示屏上的正投影完全落入所述显示区域内。