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基于視覺刺激的腦電信號(hào)采集方法、裝置、設(shè)備以及介質(zhì)

專利號(hào)
CN119344753B
公開日期
2025-03-25
申請(qǐng)人
小舟科技有限公司(廣東省珠海市橫琴新區(qū)環(huán)島東路3000號(hào)1708辦公)
發(fā)明人
李寶寶; 徐洪凱; 朱方坤
IPC分類
A61B5/378; A61B5/369; A61B5/00; G06F3/01
技術(shù)領(lǐng)域
刺激,目標(biāo),圖片,電信號(hào),相位,輪椅,確定,視覺,顯示器,采集
地域: 廣東省 廣東省珠海市

摘要

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于視覺刺激的腦電信號(hào)采集方法、裝置、設(shè)備以及介質(zhì),屬于腦電技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括:確定視覺刺激的初始刺激目標(biāo),并確定初始刺激目標(biāo)關(guān)聯(lián)的初始刺激圖片;設(shè)置初始刺激圖片對(duì)應(yīng)的目標(biāo)頻率和目標(biāo)相位;根據(jù)目標(biāo)頻率和目標(biāo)相位確定初始刺激圖片在目標(biāo)顯示器中對(duì)應(yīng)的初始刺激參數(shù);其中,初始刺激參數(shù)用于表征初始刺激圖片在目標(biāo)顯示器中顯示播放時(shí)對(duì)應(yīng)的參數(shù);根據(jù)初始刺激目標(biāo)、初始刺激圖片和初始刺激參數(shù)建立刺激映射表;獲得被試對(duì)象對(duì)應(yīng)的當(dāng)前刺激目標(biāo),并根據(jù)刺激映射表確定當(dāng)前刺激目標(biāo)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)刺激圖片和目標(biāo)刺激參數(shù);采集被試對(duì)象在目標(biāo)刺激圖片和目標(biāo)刺激參數(shù)在當(dāng)前顯示器進(jìn)行視覺刺激下對(duì)應(yīng)的目標(biāo)腦電信號(hào)。

說明書

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[0033] 2011年,丹麥奧爾胡斯大學(xué)的?Kidmose?P.?等人率先提出了在耳內(nèi)采集腦電的方法。電極放置于耳朵內(nèi)部用于記錄腦電信號(hào),將這種記錄方式稱之為?Ear?EEG。Kappel等人將二氧化銥?涂敷在根據(jù)耳朵的解剖形狀定制的軟耳機(jī)上以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的接觸,對(duì)四種?EEG范式進(jìn)行了評(píng)估,分別為聽覺穩(wěn)態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位、失匹配負(fù)波和α波。該研究認(rèn)為干接觸式耳電極是一種可行的腦電信號(hào)記錄技術(shù)。2023年趙慧慶等人進(jìn)一步提升耳電極在基于SSVEP實(shí)驗(yàn)中的性能,通過實(shí)驗(yàn)對(duì)耳電極的通道數(shù)、刺激頻率、數(shù)據(jù)處理的算法分別進(jìn)行比對(duì)優(yōu)化,優(yōu)化后的耳電極可以實(shí)現(xiàn)最佳的信息傳輸速率。 [0034] 對(duì)于大部分的腦電信號(hào)來說,最佳的電極位置應(yīng)該位于頭皮。當(dāng)腦電信號(hào)從響應(yīng)皮層傳輸?shù)蕉鋮^(qū)域時(shí),信號(hào)衰減是非常大的。例如SSVEP,穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的響應(yīng)皮層位于視覺皮層,它是在后枕區(qū)的。當(dāng)我們使用耳電極采集?SSVEP時(shí),信號(hào)通常會(huì)衰減10?20?dB。 [0035] 人腦具有一定的功能分區(qū)特性,以往研究表明:枕葉負(fù)責(zé)視覺加工、顳葉負(fù)責(zé)聲音、情緒、長期記憶等,頂葉負(fù)責(zé)觸覺、壓力、身體意識(shí)和味覺等,額葉負(fù)責(zé)記憶、情緒、嗅覺、語言和注意力等。 [0036] 對(duì)于大多數(shù)腦電信號(hào)而言,頭皮是放置電極的理想位置,然而,在耳部(耳周或耳內(nèi))采集腦電信號(hào)能夠促進(jìn)腦機(jī)接口的實(shí)用化,因此,現(xiàn)有的技術(shù)常采用耳電極來采集腦電信號(hào)。然而,當(dāng)腦電信號(hào)從響應(yīng)皮層傳輸?shù)蕉鋮^(qū)域時(shí),信號(hào)會(huì)經(jīng)歷顯著的衰減。以穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(SSVEP)為例,其響應(yīng)皮層位于視覺皮層,主要分布在后枕區(qū)。在這種情況下,使用耳電極采集SSVEP信號(hào)時(shí),信號(hào)可能會(huì)衰減10?20db。因此,在使用耳部采集腦電信號(hào)保證信息傳輸速率的同時(shí),也亟需解決耳電極采集SSVEP時(shí)的信號(hào)衰減問題。 [0037] 下面結(jié)合附圖,對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施例作詳細(xì)說明。在不沖突的情況下,下述的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。 [0038] 請(qǐng)參照?qǐng)D1,圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于視覺刺激的腦電信號(hào)采集方法的流程示意圖。 [0039] 如圖1所示,該基于視覺刺激的腦電信號(hào)采集方法包括步驟S101至步驟S106。 [0040] 步驟S101、確定視覺刺激對(duì)應(yīng)的初始刺激目標(biāo),并確定所述初始刺激目標(biāo)關(guān)聯(lián)的初始刺激圖片。 [0041] 示例性地,視覺刺激對(duì)應(yīng)的初始刺激目標(biāo)可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的應(yīng)用需求進(jìn)行確定,例如,對(duì)于癱瘓病人坐輪椅的應(yīng)用場(chǎng)景下可以確定的初始刺激目標(biāo)可以為輪椅前進(jìn)、輪椅后退、輪椅左拐、輪椅右拐等。初始刺激目標(biāo)與應(yīng)用場(chǎng)景下的應(yīng)用需求有關(guān)。 [0042] 示例性地,利用兩張相反語義或者語義相差較大的圖片確定為初始刺激目標(biāo)關(guān)聯(lián)的初始刺激圖片。例如,將如圖2所示類似太陽的圖片和如圖3所示的類似月亮的圖片確定為初始刺激目標(biāo)關(guān)聯(lián)的初始刺激圖片。類似的初始刺激圖片還可以為上和下、男和女、左和右等語義相反的圖片,每組相反語義的兩張圖片對(duì)應(yīng)一個(gè)初始刺激目標(biāo)。 [0043] 步驟S102、設(shè)置所述初始刺激圖片對(duì)應(yīng)的目標(biāo)頻率和目標(biāo)相位。 [0044] 示例性地,根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)或者歷史經(jīng)驗(yàn)設(shè)置初始刺激圖片對(duì)應(yīng)的目標(biāo)頻率和目標(biāo)相位。 [0045] 例如,初始刺激目標(biāo)為8個(gè)目標(biāo)時(shí),例如,輪椅前進(jìn)、輪椅后退、輪椅左拐、輪椅右拐、輪椅停止、輪椅加速、輪椅減速、輪椅速度調(diào)節(jié)等等,則目標(biāo)頻率可以依次為4.5、5、5.5、 6、4.7、5.2、5.7、6.2,目標(biāo)相位可以依次為0、?0、0、0、0.35、0.35、0.35、0.35。 [0046] 步驟S103、根據(jù)所述目標(biāo)頻率和所述目標(biāo)相位確定所述初始刺激圖片在目標(biāo)顯示器中對(duì)應(yīng)的初始刺激參數(shù);其中,所述初始刺激參數(shù)用于表征所述初始刺激圖片在所述目標(biāo)顯示器中顯示播放時(shí)對(duì)應(yīng)的參數(shù)。 [0047] 示例性地,目標(biāo)頻率是指視覺刺激呈現(xiàn)的速率,目標(biāo)相位是指視覺刺激呈現(xiàn)的模式,例如刺激開始的時(shí)間點(diǎn)或刺激的周期性變化情況,進(jìn)而根據(jù)目標(biāo)頻率和目標(biāo)顯示器的刷新率,計(jì)算初始刺激圖片的呈現(xiàn)時(shí)間間隔。例如,如果目標(biāo)頻率為10?Hz,而目標(biāo)顯示器刷新率為60?Hz,則每6個(gè)刷新周期顯示一次刺激圖片(60?Hz?/?10?Hz?=?6)。根據(jù)目標(biāo)相位,確定刺激開始的時(shí)間點(diǎn)。例如,如果目標(biāo)相位為0度(同步開始),則在每次刷新周期的起始點(diǎn)開始顯示刺激圖片。從而在目標(biāo)顯示器上模擬刺激圖片的呈現(xiàn),檢查是否符合預(yù)期的目標(biāo)頻率和目標(biāo)相位。通過觀察刺激的閃爍模式或呈現(xiàn)順序,確認(rèn)參數(shù)設(shè)置是否正確。 [0048] 示例性地,利用目標(biāo)頻率和目標(biāo)相位確定初始刺激圖片在目標(biāo)顯示器中對(duì)應(yīng)的初始刺激參數(shù),初始刺激參數(shù)包括但不限于圖片亮度、圖片對(duì)比度等。

權(quán)利要求

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信號(hào)采集模塊,用于采集所述被試對(duì)象在所述目標(biāo)刺激圖片和所述目標(biāo)刺激參數(shù)在當(dāng)前顯示器進(jìn)行視覺刺激下對(duì)應(yīng)的目標(biāo)腦電信號(hào),其中,獲得所述目標(biāo)腦電信號(hào)之后,當(dāng)所述目標(biāo)腦電信號(hào)無需進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),基于先驗(yàn)的頻率編碼信息生成對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)腦電信號(hào);將所述目標(biāo)腦電信號(hào)與所述預(yù)設(shè)腦電信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算獲得所述目標(biāo)腦電信號(hào)與所述預(yù)設(shè)腦電信號(hào)之間的目標(biāo)相關(guān)值;根據(jù)所述目標(biāo)相關(guān)值確定所述目標(biāo)腦電信號(hào)對(duì)應(yīng)的注視圖片;當(dāng)所述目標(biāo)腦電信號(hào)需要進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),對(duì)所述目標(biāo)腦電信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)分析獲得目標(biāo)校準(zhǔn)信號(hào);利用目標(biāo)分類模型對(duì)所述目標(biāo)校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)分類,獲得所述目標(biāo)腦電信號(hào)對(duì)應(yīng)的所述注視圖片;根據(jù)所述注視圖片確定所述被試對(duì)象對(duì)應(yīng)的當(dāng)前注視結(jié)果。 6.一種終端設(shè)備,其特征在于,所述終端設(shè)備包括處理器、存儲(chǔ)器; 所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序; 所述處理器用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序并在執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至 4中任一項(xiàng)所述的基于視覺刺激的腦電信號(hào)采集方法。 7.一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì),用于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ),其特征在于,所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有一個(gè)或者多個(gè)程序,所述一個(gè)或者多個(gè)程序可被一個(gè)或者多個(gè)處理器執(zhí)行,以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的基于視覺刺激的腦電信號(hào)采集方法的步驟。
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