面向中高频SSVEP脑机接口的编解码算法研究
作者:许敏鹏; 吴乔逸; 熊文田; 肖晓琳; 明东
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基于稳态视觉诱发电位(SSVEPs)的脑-机接口系统(BCI脑-计算机接口)通常使用低频强闪烁刺激来诱发强特征性EEG信号。虽然相关的数据处理技术越来越成熟,但系统的舒适性较差,训练时间较长。增加刺激频率可以有效缓解受试者的视觉疲劳,提高系统的友好性。然而,现有的中高频SSVEP系统存在指令集数量少、信息传输率低(ITR)的缺陷。为了解决上述问题,本文基于SSVEP中高频脑电的特点,提出并使用了Code Words编码范式,包括空间编码和综合任务相关成分分析(Aristole)解码算法,并研究了这套编码和解码方法的适用性和可扩展性。本研究选取中高频段的四个频率(20、24、30和40Hz)分别构建大脑控制的字符拼写系统。单个频率的闪烁刺激可以独立构造多达六条控制指令。结合多个频率,理论上指令集的数量可以增加一倍。共有10名健康受试者参与了离线脑电图实验。采用18~60岁的带通滤波对脑电数据进行预处理,eTRCA算法进行特征识别。18指令集系统的理论平均分类准确率为96.71%1.69%,理论平均分类准确率为(86.946.07)比特/分钟。上述结果表明,本文提出的编码和解码算法能够有效地诱导和准确识别SSVEP中高频的时间特征。在此基础上,希望通过增加编码单元的频率类型、提高有效编码速率和改进解码算法来进一步提高系统性能。