机械工程学报

作者：任士鑫, 王卫群, 侯增广, 陈霸东, 石伟国, 王佳星, 梁旭

单位：1. 中国科学院自动化研究所 北京 100190;；2. 中国科学院大学 北京 100049;；3. 西安交通大学人工智能与机器人研究所 西安 710049

关键词：共空间模式,互相关熵诱导度量,脑机接口,运动想象；

基金：国家自然科学基金（91648208，91848110）、北京市自然科学基金（3171001，L172050）和中国科学院战略性先导科技专项（B类，XDB32000000）资助项目。

为提高脑卒中等神经损伤患者在下肢康复训练过程中的主动参与度，设计了基于人体下肢运动想象与视觉反馈的在线闭环脑机接口，并建立了基于互相关熵诱导度量与子频带分析的改进共空间模式算法，提高人体下肢运动意图的识别率。针对运动想象脑电信号信噪比低和难以精确识别等问题，在传统共空间模式算法基础上，利用互相关熵诱导度量准则改进其目标函数，实现了目标函数中距离项属性的动态调整，降低对噪声的敏感性，提高算法鲁棒性；利用脑电信号不同频段蕴含信息不同的特点，使用9个子频带滤波器对信号进行滤波，对每个子频带信号分别提取特征，并进行特征融合，建立基于互相关熵诱导度量与子频带分析的改进共空间模式算法。其次，基于人体下肢运动想象的脑控试验范式，收集下肢运动想象（空想、脚动和腿动）的脑电数据，采用支持向量机（SVM）建立分类模型，优化设计模型参数。在上述研究基础上，建立了以改进共空间模式为特征提取算法，SVM为分类器的脑机接口。进而，在被试执行运动想象的同时，通过虚拟现实场景中虚拟人物的肢体动作给予用户视觉反馈，构建了闭环的脑机交互系统。通过试验验证了改进共空间模式算法的有效性和闭环脑机接口的可行性，初步实现了闭环脑机交互接口。

来源：2019年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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