(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210069099.5 (22)申请日 2022.01.21 (71)申请人 上海大学 地址 200444 上海市宝山区上 大路99号 (72)发明人 杨帮华　张栋　王照坤　 (74)专利代理 机构 上海上大专利事务所(普通 合伙) 3120 5 专利代理师 何文欣 (51)Int.Cl. G06F 3/01(2006.01) G06F 9/451(2018.01) (54)发明名称 一种基于SSVEP的异步脑机接口系统及异步 脑机交互方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于SSVEP的异步脑机接 口系统及异步脑机交互方法， 本发 明系统包括脑 电采集设备、 电脑、 人机交互界面、 SSVEP异步解 码单元和外部设备。 所述脑电采集设备实时采集 用户脑电信号发送至电脑端的SSVEP异步解码单 元进行处理； 所述人机交互界面， 通过诱发用户 产生稳态视觉诱发脑电信号进行人机交互； 所述 SSVEP异步解码单元用于识别系统 “空闲态”和 “任务态”， 若为“任务态”则发送控制指令给外部 设备。 本发 明通过先识别人机交互界面上各刺激 区块对应的相关系数， 再在相关系数的基础上进 行贝叶斯估计判断用户当前状态， 实现异步BCI 系统。 本发明相较于同步脑机接口系统， 可以更 好的应用于实际生活中。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114489334 A 2022.05.13 CN 114489334 A 1.一种基于SSVEP的异步脑机接口系统， 包括脑电采集设备(1)、 电脑(2)、 人机交互界 面(3)、 SSVEP异步解码单元(4)和外部设备(5)， 其特征在于： 所述脑电采集设备(1)实时采 集用户脑电信号并发送至电脑(2)端的SSVEP异步解码单元(4)进行处理； 所述人机交互界 面(3)通过诱发用户产生稳态视觉诱发脑电信号， 进行人机交互； 所述SSVEP异步解码单元 (4)用于识别系统 “空闲态”和“任务态”， 若为“任务态”则发送控制指令给外部设备(5)； SSVEP异步解码单元(4)通过先识别人机交互界面(3)上各刺激区块对应的相关系数， 再在 相关系数的基础上进行贝叶斯估计判断用户当前状态， 实现异步脑机交 互BCI系统。 2.根据权利要求1所述基于SSVEP的异步脑机接口系统， 其特征在于： 所述脑电采集设 备(1)为8、 16、 24、 32或64个的导联脑电信号采集设备， 通过有线或无线的信号连接方式与 计算设备 连接， 实时采集、 放大和发送 脑电信号。 3.根据权利 要求1所述基于SSVEP的异步脑机接口系统， 其特征在于： 所述电脑(2)连接 着人机交互界面(3)和SSVEP异步解码单元(4)， 人机交互界面(3)用于人机交互， SSVEP异步 解码单元(4)用于分析解码脑电信号。 4.根据权利要求1所述基于SSVEP的异步脑机接口系统， 其特征在于： 所述人机交互界 面(3)为稳态视觉诱 发电位刺激界面， 通过固定频率的刺激闪烁， 诱 发用户大脑产生稳态视 觉诱发电位脑电信号； 刺激界面通常含有若干区块， 每个区块频率各不相同， 区块个数、 颜 色、 位置、 大小根据用户需求进行调整。 5.根据权利要求1所述基于SSVEP的异步脑机接口系统， 其特征在于： 所述SSVEP异步解 码单元(4)对用户的脑电信号首先进 行预处理， 然后采用FBCCA滤波器组典型相关分析算法 求的各频率对应的相关系 数， 最终对所得的相关系 数进行贝叶斯估计， 判断估计结果是否 大于训练所得阈值， 判断系统处于 “任务态”还是“空闲态”， 若为“任务态”则将最大相关系 数对应频率的指令发送给外部设备， 若为 “空闲态”则系统继续获取数据进行实时分析判 断。 6.根据权利要求5所述基于SSVEP的异步脑机接口系统， 其特征在于： 所述SSVEP异步解 码单元(4)中的训练阈值， 是用户在使用异 步系统前进 行若干组同步系统实验采集的数据， 进行贝叶斯估计所 得。 7.根据权利要求5所述基于SSVEP的异步脑机接口系统， 其特征在于： 所述SSVEP异步解 码单元(4)采用滑动时间窗对脑电数据进行分析， 两次滑动窗口计算所得的最大相关系数 对应频率相同则输出 结果。 8.根据权利 要求1所述基于SSVEP的异步脑机接口系统， 其特征在于： 所述外部设备(5) 为机械臂、 轮椅、 智能家居或音频设备， 通过人机交互方式， 辅助有肢体运动功能障碍人士 的日常生活的活动的实现。 9.根据权利 要求1所述基于SSVEP的异步脑机接口系统， 其特征在于： 每0.5秒或更短时 间判断一次用户状态， 进行实现异步脑机交 互。 10.一种基于SSVEP的异步脑机交互方法， 利用权利 要求1所述基于SSVEP的异步脑机接 口系统实施电脑端程序流程， 电脑端程序分为SSVEP异步解码单元和人机交互界面两个部 分， 以SSVEP异步解码单元为处理器， 人机交互界面为刺激器； 脑电信号通过脑电帽采集后 发送至电脑端的处理器即SSVEP异步解码单元， 处理器和刺激器通过TCP/IP通讯， 交互数 据；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114489334 A 2作为处理器的SSVEP异步 解码单元程序流 程： 1)初始化系统脑电相关参数， 包括脑电采集设备的采样频率、 算法处理所需数据长度、 脑电通道选择、 生成正 余弦标准模板， 建立TCP/IP通讯， 以便为刺激器提供传输数据通道； 2)判断是否收到刺激器发来的起始信号， 若没有收到起始信号， 则系统等待； 3)若收到初始信号， 则系统每0.5秒或更短时间计算一次相关系数， 并通过贝叶斯估计 预测结果， 预测结果的准确率与预设阈值进行比较， 判断系统 处于“空闲态”还是“任务态”； 4)若系统处于任务态， 则发送最大相关系数对应频率所对应的指令给刺激器用于显示 和控制外 部设备； 若为空 闲态， 则过0.5秒或更短时间滑动时间窗口重新判断系统状态； 5)发送完结果， 等待刺激器显示和控制外部设备后， 收到下一次起始信号后， 处理器继 续解码分析； 作为刺激器的人机交 互界面程序流程： a.初始化人机交互界面各区块大小、 位置、 频率， 连接处理器产生的TCP/IP， 以便接收 处理器处理所得的数据， 绘制刺激范式界面即人机交 互界面； b.发送起始信号给处 理器， 使得处 理器开始进行 数据获取和分析； c.刺激范式界面产生刺激信号， 用于诱发用户大脑产生稳态视 觉诱发电位； d.等待接收处理器处理所得数据， 若一直没有收到解码数据则系统一直闪烁， 即系统 处于空闲态时， 界面 一直处于视觉诱发状态； e.若收到解码结果， 刺激界面显示所处 理的结果， 并控制外 部设备。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114489334 A 3