基于高频双频SSVEP的脑-机接口编码方法研究

摘要：

目的:通过高频刺激提升基于稳态视觉诱发电位（SSVEP）的脑-机接口（BCI）的用户舒适度，同时结合双频编码，克服高频导致的解码准确率下降问题。方法:基于25.5~39.6 Hz频率设计了左右视野和棋盘格视觉刺激的2种60指令双频高频编码范式。共采集了13名受试者的数据，针对SSVEP信号进行频域空域特征分析，并根据频域诱发成分优化滤波器组参数。分别采用滤波器组的扩展典型相关分析（eCCA）、集成任务相关成分分析（eTRCA）以及任务判别模式分析（TDCA）等算法进行SSVEP识别以验证范式可行性。结果:左右视野和棋盘格范式均成功诱发了稳定的SSVEP，左右视野基频及其谐波信噪比高，互调成分信噪比较弱，而棋盘格2个刺激频率的互调成分
f1+
f2的信噪比则明显高于30 Hz以上的二次谐波成分，同时还存在
f2?
f1成分和2
f1?
f2成分。结合脑地形图可以看出左右视野的
f1和
f2响应成分分别位于视野的对侧，而棋盘格则均集中于枕区中央。对于脑地形图振幅和信噪比的偏侧，左右视野刺激频率下PO3和PO4信噪比平均值符合对侧响应特征。5
fb?1方法为最优滤波器组设置方法，左右视野TDCA的识别正确率最高，而棋盘格eTRCA和TDCA的识别正确率比较差异没有统计学意义（
P>0.05），3种算法的信息传输速率均随数据长度的增加先升高后降低。
结论:设计的双频高频SSVEP-BCI范式能够较好平衡性能和舒适度，为实用性的大指令集BCI设计方法提供依据。

关键词：脑-机接口、中高频稳态视觉诱发电位、双频编码、脑电图

所属期刊栏目：46

资助基金：国家自然科学基金项目62276184;National Natural Science Foundation of China62276184

在线出版日期：2024-01-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：288-299