一种基于运动想象脑机接口二维光标运动的控制方法

摘要

本发明公开一种基于运动想象脑机接口二维光标运动的控制方法，只选取三类运动想象；其包含：1、受试者的脑电信号通过电极帽上的电极传输到信号放大设备；2、信号放大设备对信号进行放大和信号预处理；3、计算机端采用共同空间模式算法对脑电信号进行特征提取；4、使用支持向量机算法进行模式分类，得到三个输出概率；5、分类后的结果应用一种概率组合和映射成向量的控制方法进行控制命令分配和指令翻译；6、翻译后的控制指令传输至光标控制界面，根据控制指令显示光标的移动，完成整个控制过程。本发明采用三类的运动想象控制二维光标在平面内的移动，减轻受试者想象负担，方便了受试者的使用，拓宽了BCI系统的应用领域。

主权项

一种基于运动想象脑机接口二维光标运动的控制方法，其特征在于，该控制方法只选取三类运动想象；该控制方法包含以下步骤：步骤1、受试者戴上电极帽并进行三类运动想象，将受试者的脑电信号通过固定在其脑部的电极帽上的电极传输到信号放大设备；步骤2、信号放大设备对信号进行放大和信号预处理；步骤3、计算机端采用共同空间模式算法对脑电信号进行特征提取；步骤4、使用支持向量机算法进行模式分类，得到三个输出概率；步骤5、分类后的结果应用一种概率组合和映射成向量的控制方法进行控制命令分配和指令翻译；步骤5.1、分别定义向量机算法进行模式分类后的三个输出概率为第一输出概率(P1)、第二输出概率(P2)、第三输出概率(P3)，并跳转到步骤5.2；步骤5.2、第一输出概率(P1)、第二输出概率(P2)和第三输出概率(P3)根据其概率值的大小分别映射成一平面内的三个平面向量，且定义相邻向量间的夹角为120度，并跳转到步骤5.3；步骤5.3、分别将三个平面向量在该平面内计算其合向量，并将所得的合向量作为最终的想象结果输出，并跳转到步骤5.4；经过映射后的平面向量，其长度由各自对应的概率值大小决定；步骤5.4、合向量与光标进行同步的移动距离换算，确定光标移动的方向和距离，定义光标在水平方向的移动分量为dx，竖直方向的移动分量为dy，定义在屏幕上的最小单步步长为L；所述的步骤5.4进一步包含以下步骤：步骤5.4.1、计算光标在水平方向的移动分量dx，水平移动分量dx的计算公式如下：dx＝(p2‑p1)×cos30°×L其中，dx为光标在水平方向的移动分量，P2为第二输出概率，P1为第一输出概率，L为光标在屏幕上的最小单步步长；根据上式计算得光标在水平方向的移动分量dx，并跳转到步骤5.4.2；步骤5.4.2、判断光标在水平方向的移动分量dx的方向；若dx大于0，则定义光标向右移动；若dx等于0，则定义光标在水平方向上无位移；若dx小于0，则定义光标向左移动；确定光标在水平方向的移动方向，并跳转到步骤5.4.3；步骤5.4.3、计算光标在竖直方向上的移动分量dy，竖直移动分量dy的计算公式如下：dy＝[(p1+p2)×sin30°‑p3]×L其中，dy为光标在竖直方向的移动分量，P2为第二输出概率，P1为第一输出概率，P3为第三输出概率，L为光标在屏幕上的最小单步步长；根据上式计算得光标在竖直方向的移动分量dy，并跳转到步骤5.4.4；步骤5.4.4、判断光标在竖直方向的移动分量dy的方向；若dy大于0，则定义光标向上移动；若dy等于0，则定义光标在竖直方向上无位移；若dy小于0，则定义光标向下移动；确定光标在竖直方向的移动方向，并跳转到步骤6；步骤6、翻译后的控制指令传输至光标控制界面，根据控制指令显示光标的移动，完成整个控制过程。