一种脑电波的诱发方法及装置
阅读：736发布：2020-10-08
专利汇可以提供一种脑电波的诱发方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种脑电波的诱发方法及装置，通过采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波；预设目标脑电波，并提取目标脑电波的 特征向量 ；提取样本脑电波的特征向量，并计算样本脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量之间的第一相似度；根据第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本，解决了现有基于 诱发电位 产生的脑电波不够稳定和规范的技术问题，实现了根据目标脑电波获取与目标脑电波对应的脑部刺激样本，从而能获取与预设的目标脑电波一致的脑电波 信号 ，且通过第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本，能产生稳定可靠，并且规范的脑电波，从而为后续采用该脑电波信号作为 控制信号 的 脑机 接口 控制系统提供了保障。，下面是一种脑电波的诱发方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种脑电波的诱发方法，其特征在于，包括：
采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与所述训练样本对应的样本脑电波；
预设目标脑电波，并提取所述目标脑电波的特征向量；
提取所述样本脑电波的特征向量，并计算所述样本脑电波的特征向量与所述目标脑电波的特征向量之间的第一相似度；
根据所述第一相似度选取用于测试者产生所述目标脑电波的脑部刺激样本。
2.根据权利要求1所述的脑电波的诱发方法，其特征在于，采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与所述训练样本对应的样本脑电波包括：
将脑电电极安装在多个训练者的头皮上枕骨隆突的位置；
针对每一个所述训练者，在屏幕上按照与多个训练样本各自对应的刺激显示时间依次显示多个所述训练样本，并在多个所述训练样本显示之间设置预设的休息间隔时间；
根据所述休息间隔时间，将每一个所述训练者对于多个所述训练样本产生的样本脑电波进行分段截取，并将每一个所述训练样本对不同训练者进行脑部刺激产生的样本脑电波的平均值作为与每一个所述训练样本对应的平均样本脑电波；
通过频谱分析方法，获得与每一个所述训练样本对应的平均样本脑电波的主要频率成分，并将所述主要频率成分作为与每一个所述训练样本对应的样本脑电波。
3.根据权利要求2所述的脑电波的诱发方法，其特征在于，获得与每一个所述训练样本对应的平均样本脑电波的主要频率成分之前包括：
对与每一个所述训练样本对应的平均样本脑电波进行预处理，所述预处理包括去噪、滤波、放大处理中的一种或多种操作。
4.根据权利要求1-3任一所述的脑电波的诱发方法，其特征在于，根据所述第一相似度选取用于测试者产生所述目标脑电波的脑部刺激样本包括：
选取最大的所述第一相似度对应的样本脑电波对应的训练样本，作为用于测试者产生所述目标脑电波的脑部刺激样本。
5.根据权利要求1-3任一所述的脑电波的诱发方法，其特征在于，根据所述第一相似度选取用于测试者产生所述目标脑电波的脑部刺激样本包括：
按所述第一相似度由大至小的顺序选取与其对应的样本脑电波对应的训练样本对测试者进行脑部刺激，并同时计算根据所述训练样本产生的脑电波的特征向量与所述目标脑电波的特征向量的第二相似度；
选取所述第二相似度大于预设相似度阈值对应的训练样本，作为用于所述测试者产生所述目标脑电波的脑部刺激样本。
6.根据权利要求5所述的脑电波的诱发方法，其特征在于，所述训练样本的类型为文本、图片、表情、动画、音频及视频类型中的任意一种或多种组合。
7.一种脑电波的诱发装置，其特征在于，包括：
训练装置，用于采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与所述训练样本对应的样本脑电波；
目标预设装置，用于预设目标脑电波，并提取所述目标脑电波的特征向量；
第一相似度计算装置，用于提取所述样本脑电波的特征向量，并计算所述样本脑电波的特征向量与所述目标脑电波的特征向量之间的第一相似度；
脑部刺激样本选取装置，用于根据所述第一相似度选取用于测试者产生所述目标脑电波的脑部刺激样本。
8.根据权利要求7所述的脑电波的诱发装置，其特征在于，所述训练装置包括：
电极安装装置，用于将脑电电极安装在多个训练者的头皮上枕骨隆突的位置；
训练样本设置装置，用于针对每一个所述训练者，在屏幕上按照与多个训练样本各自对应的刺激显示时间依次显示多个所述训练样本，并在多个所述训练样本显示之间设置预设的休息间隔时间；
平均样本脑电波获取装置，用于根据所述休息间隔时间，将每一个所述训练者对于多个所述训练样本产生的样本脑电波进行分段截取，并将每一个所述训练样本对不同训练者进行脑部刺激产生的样本脑电波的平均值作为与每一个所述训练样本对应的平均样本脑电波；
主要频率成分获取装置，用于获得与每一个所述训练样本对应的平均样本脑电波的主要频率成分，并将所述主要频率成分作为与每一个所述训练样本对应的样本脑电波。
9.根据权利要求8所述的脑电波的诱发装置，其特征在于，所述主要频率成分获取装置还包括：
预处理装置，用于对与每一个所述训练样本对应的平均样本脑电波进行预处理，所述预处理包括去噪、滤波、放大处理中的一种或多种操作。
10.根据权利要求9所述的脑电波的诱发装置，其特征在于，所述脑部刺激样本选取装置包括：
最大相似度选取装置，用于选取最大的所述第一相似度对应的样本脑电波对应的训练样本，作为用于测试者产生所述目标脑电波的脑部刺激样本。
一种脑电波的诱发方法及装置
技术领域
背景技术
[0002] 诱发电位(evoked potential，EP)是大脑对外界刺激的电活动的综合反应。诱发电位在临床医学、电生理学、心理学和认知科学等多个学科中具有重要意义。目前诱发电位根据刺激方式不同主要分成三种模态：听觉诱发电位(Auditory Evoked Potential，AEP)，视觉诱发电位(Visual Evoked Potential，VEP)和体感诱发电位(Somatosensory Evoked Potential，SEP)。
[0003] 但基于上述三种主要诱发电位产生的脑电波不够稳定和规范，例如同一套诱发装置针对不同的测试对象可能产生不同的脑电波，且针对同一测试对象诱发产生的脑电波也不稳定，从而导致基于诱发电位产生脑电波的脑机接口控制系统稳定性差，精确度不高。
发明内容
[0004] 本发明提供了一种脑电波的诱发方法及装置，以解决现有基于诱发电位产生的脑电波不够稳定和规范的技术问题。
[0005] 根据本发明的一方面，提供了一种脑电波的诱发方法，包括：
[0006] 采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波；
[0007] 预设目标脑电波，并提取目标脑电波的特征向量；
[0008] 提取样本脑电波的特征向量，并计算样本脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量之间的第一相似度；
[0009] 根据第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0010] 进一步地，采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波包括：
[0012] 针对每一个训练者，在屏幕上按照与多个训练样本各自对应的刺激显示时间依次显示多个训练样本，并在多个训练样本显示之间设置预设的休息间隔时间；
[0013] 根据休息间隔时间，将每一个训练者对于多个训练样本产生的样本脑电波进行分段截取，并将每一个训练样本对不同训练者进行脑部刺激产生的样本脑电波的平均值作为与每一个训练样本对应的平均样本脑电波；
[0015] 进一步地，获得与每一个训练样本对应的平均样本脑电波的主要频率成分之前包括：
[0016] 对与每一个训练样本对应的平均样本脑电波进行预处理，预处理包括去噪、滤波、放大处理中的一种或多种操作。
[0017] 进一步地，根据第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本包括：
[0018] 选取最大的第一相似度对应的样本脑电波对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0019] 进一步地，根据第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本包括：
[0020] 按第一相似度由大至小的顺序选取与其对应的样本脑电波对应的训练样本对测试者进行脑部刺激，并同时计算根据训练样本产生的脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量的第二相似度；
[0021] 选取第二相似度大于预设相似度阈值对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0022] 进一步地，训练样本的类型为文本、图片、表情、动画、音频及视频类型中的任意一种或多种组合。
[0023] 根据本发明的另一方面，提供了一种脑电波的诱发装置，包括：
[0024] 训练装置，用于采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波；
[0025] 目标预设装置，用于预设目标脑电波，并提取目标脑电波的特征向量；
[0026] 第一相似度计算装置，用于提取样本脑电波的特征向量，并计算样本脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量之间的第一相似度；
[0027] 脑部刺激样本选取装置，用于根据第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0028] 进一步地，装置包括：
[0029] 电极安装装置，用于将脑电电极安装在多个训练者的头皮上枕骨隆突的位置；
[0030] 训练样本设置装置，用于针对每一个训练者，在屏幕上按照与多个训练样本各自对应的刺激显示时间依次显示多个训练样本，并在多个训练样本显示之间设置预设的休息间隔时间；
[0031] 平均样本脑电波获取装置，用于根据休息间隔时间，将每一个训练者对于多个训练样本产生的样本脑电波进行分段截取，并将每一个训练样本对不同训练者进行脑部刺激产生的样本脑电波的平均值作为与每一个训练样本对应的平均样本脑电波；
[0032] 主要频率成分获取装置，用于获得与每一个训练样本对应的平均样本脑电波的主要频率成分，并将主要频率成分作为与每一个训练样本对应的样本脑电波。
[0033] 进一步地，主要频率成分获取装置还包括：
[0034] 预处理装置，用于对与每一个训练样本对应的平均样本脑电波进行预处理，预处理包括去噪、滤波、放大处理中的一种或多种操作。
[0035] 进一步地，脑部刺激样本选取装置包括：
[0036] 最大相似度选取装置，用于选取最大的第一相似度对应的样本脑电波对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0037] 本发明具有以下有益效果：
[0038] 本发明提供了一种脑电波的诱发方法及装置，通过采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波；预设目标脑电波，并提取目标脑电波的特征向量；提取样本脑电波的特征向量，并计算样本脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量之间的第一相似度；根据第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本，解决了现有基于诱发电位产生的脑电波不够稳定和规范的技术问题，实现了根据目标脑电波获取与目标脑电波对应的脑部刺激样本，从而能获取与预设的目标脑电波一致的脑电波信号，且通过第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本，能产生稳定可靠，并且规范的脑电波，从而为后续采用该脑电波信号作为控制信号的脑机接口控制系统提供了保障。
[0041] 图1是本发明优选实施例的脑电波的诱发方法流程图；
[0042] 图2是本发明优选实施例针对一个具体实施例的脑电波的诱发方法流程图；
[0043] 图3是本发明优选实施例针对一个具体实施例的脑电波的诱发方法中采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波的方法流程图；
[0044] 图4是本发明优选实施例的脑电波的诱发装置结构示意图。
[0045] 附图标记说明：
[0046] 10、训练装置；20、目标预设装置；30、第一相似度计算装置；40、脑部刺激样本选取装置。
具体实施方式
[0048] 参照图1，本发明的优选实施例提供了一种脑电波的诱发方法，包括：
[0049] 步骤S101，采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波；
[0050] 步骤S102，预设目标脑电波，并提取目标脑电波的特征向量；
[0051] 步骤S103，提取样本脑电波的特征向量，并计算样本脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量之间的第一相似度；
[0052] 步骤S104，根据第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0053] 本发明提供的脑电波的诱发方法，通过采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波；预设目标脑电波，并提取目标脑电波的特征向量；提取样本脑电波的特征向量，并计算样本脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量之间的第一相似度；根据第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本，解决了现有基于诱发电位产生的脑电波不够稳定和规范的技术问题，实现了根据目标脑电波获取与目标脑电波对应的脑部刺激样本，从而能获取与预设的目标脑电波一致的脑电波信号，且通过第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本，能产生稳定可靠，并且规范的脑电波，从而为后续采用该脑电波信号作为控制信号的脑机接口控制系统提供了保障。
[0054] 本实施例的脑电波的诱发方法是通过预先设定目标脑电波，并根据目标脑电波的特征向量寻找用于测试者产生该目标脑电波的脑部刺激样本，从而根据获取的脑部刺激样本实现针对大多数测试者都能产生与目标脑电波一致的脑电波的诱发方法，且根据获取的脑部刺激样本对测试者进行脑部刺激能得到相对稳定规范且可控的脑电波，解决了采用同一套诱发装置针对不同的测试对象可能产生不同的脑电波，且针对同一测试对象诱发产生的脑电波也不稳定，从而导致基于诱发电位产生脑电波的脑机接口控制系统稳定性差，精确度不高，大大提高了诱发电位的有效性和可靠性。
[0055] 此外，本实施例中的预设目标脑电波为用户自定义的任意形式的脑电波，通过预设目标脑电波，本实施例可以提供多种形式的脑电波，从而为需要多通道控制信号的脑机控制系统提供方便。本实施例中目标脑电波可以通过脑电波的波函数进行设定，也可以通过脑电波的特征项进行设定，例如周期值、频率值、波峰值、波峰频率值、相位信号值等等。
[0056] 本实施例中的第一相似度是指样本脑电波与目标脑电波之间的相似程度，通过与样本脑电波和目标脑电波对应的特征向量之间的距离来表示。两个特征向量的距离越短，说明该两个特征向量对应的相似度越大。常用的描述向量距离的方式有欧氏距离、余弦夹角等。通过计算两个特征向量的夹角余弦值来表示两个特征向量的相似度的计算公式为：其中，X、Y分别表示样本脑电波的特征向量X和目标脑电波的特征向量
Y。cosθ的取值范围为[0，1]，cosθ越接近1时，则表示样本脑电波和目标脑电波之间的相似度越高，反之，cosθ值越接近0，则表示样本脑电波和目标脑电波之间的相似度越低。
通过计算两个特征向量的夹角余弦值能够较为直观的反映出样本脑电波和目标脑电波的相似度。
Y。cosθ的取值范围为[0，1]，cosθ越接近1时，则表示样本脑电波和目标脑电波之间的相似度越高，反之，cosθ值越接近0，则表示样本脑电波和目标脑电波之间的相似度越低。
通过计算两个特征向量的夹角余弦值能够较为直观的反映出样本脑电波和目标脑电波的相似度。
[0057] 可选地，采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波包括：
[0058] 将脑电电极安装在多个训练者的头皮上枕骨隆突的位置；
[0059] 针对每一个训练者，在屏幕上按照与多个训练样本各自对应的刺激显示时间依次显示多个训练样本，并在多个训练样本显示之间设置预设的休息间隔时间；
[0060] 根据休息间隔时间，将每一个训练者对于多个训练样本产生的样本脑电波进行分段截取，并将每一个训练样本对不同训练者进行脑部刺激产生的样本脑电波的平均值作为与每一个训练样本对应的平均样本脑电波；
[0061] 通过频谱分析方法，获得与每一个训练样本对应的平均样本脑电波的主要频率成分，并将主要频率成分作为与每一个训练样本对应的样本脑电波。
[0062] 由于不同的训练者对同一个训练样本的脑部刺激产生的样本脑电波并不一定相同，故本实施例针对训练样本序列中的每一个训练样本对多个训练者进行脑部刺激，并将多个训练者进行脑部刺激产生的样本脑电波的平均值的主要频率成分作为与每一个训练样本对应的样本脑电波。通过将同一个训练样本对多个训练者进行脑部刺激，并取多个训练者进行脑部刺激产生的样本脑电波的平均值的主要频率成分作为与训练样本对应的样本脑电波，提高了样本脑电波的提取精度，使得提取的样本脑电波具有通用性，和可靠性。
[0063] 在具体的实施过程中，本实施例根据选取的训练样本的类型可以灵活计算与训练样本对应的刺激显示时间，例如可以根据文本类型的训练样本的字符长度计算出阅读完该文本类型的训练样本所需的阅读时间，并将该阅读时间作为该文本类型的训练样本在计算机上的刺激显示时间，而对于视频类型的训练样本，则可以将播放完该视频类型的训练样本所需的播放时间作为该视频类型的训练样本在计算机上的刺激显示时间。
[0064] 此外，本实施例可以采用傅里叶变换或快速傅里叶变换对平均样本脑电波进行频谱分析，从而获得平均样本脑电波的主要频率成分。本实施例中与每一个训练样本对应的样本脑电波分别对应一个控制信号通道，或是一个动作命令，或是直接的控制信号。通过采用频谱分析方法，获得平均样本脑电波的主要频率成分，并将主要频率成分作为与训练样本对应的样本脑电波，可以避免自发脑电波或外界噪声对训练样本产生的样本脑电波的影响，从而获得更真实和有效的样本脑电波。
[0065] 需要说明的是，本实施例采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波采用离线方式进行训练。在具体的实施过程中，本实施例还包括将这些离线训练好的训练样本以及与训练样本对应的样本脑电波存储在系统中，以便后续根据目标脑电波快速搜索与其匹配的训练样本。
[0066] 可选地，获得与每一个训练样本对应的平均样本脑电波的主要频率成分之前包括：对与每一个训练样本对应的平均样本脑电波进行预处理，预处理包括去噪、滤波、放大处理中的一种或多种操作。
[0067] 通过在获得平均样本脑电波的主要频率成分之前对平均样本脑电波进行预处理，可以去除噪音、过滤杂波，从而得到更清晰稳定的主要频率成分。
[0068] 可选地，根据第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本包括：
[0069] 选取最大的第一相似度对应的样本脑电波对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0070] 本实施例通过刺激诱发可以获得与每一个训练样本对应的样本脑电波，故当需要产生与预设的目标脑电波对应的脑电波时，可以根据目标脑电波的特征向量与样本脑电波的特征向量的相似度获取产生目标脑电波的对应的脑部刺激样本。又由于本实施例的样本脑电波是通过多个训练者进行脑部刺激产生的平均样本脑电波的主要频率成分获取的，故针对获取的每一个样本脑电波，其都是经过了对多个训练对象进行训练得到的具有代表性的脑电波。故本实施例可以直接选取最大的第一相似度对应的样本脑电波对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。直接采用最大的第一相似度对应的样本脑电波对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本，具有代表性，并且能根据选择的脑部刺激样本得到与目标脑电波相似度最大的脑电波。
[0071] 可选地，根据第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本包括：
[0072] 按第一相似度由大至小的顺序选取与其对应的样本脑电波对应的训练样本对测试者进行脑部刺激，并同时计算根据训练样本产生的脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量的第二相似度；
[0073] 选取第二相似度大于预设相似度阈值对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0074] 由于直接将最大的第一相似度对应的样本脑电波对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本不一定能获取与目标脑电波最接近的实际脑电波，本实施例中的实际脑电波是指采用根据第一相似度获取的脑部刺激样本诱发得到的实际脑电波。针对该问题，本实施例按第一相似度由大至小的顺序选取与其对应的样本脑电波对应的训练样本对测试者进行脑部刺激，并同时计算根据训练样本产生的脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量的第二相似度，以及选取第二相似度大于预设相似度阈值对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。此外，本实施例之所以选取第二相似度大于预设相似度阈值对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本主要是为了减少计算量，具体地，本实施例在按第一相似度由大至小的顺序选取与其对应的样本脑电波对应的训练样本对测试者进行脑部刺激时，只要检测到根据训练样本产生的脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量的第二相似度大于预设相似度阈值对应的训练样本时并停止训练样本的更换，而直接将第二相似度大于预设相似度阈值对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0075] 本实施例通过计算根据训练样本产生的脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量的第二相似度，并选取第二相似度大于预设相似度阈值对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。不仅能获得与目标脑电波更接近的脑电波，而且计算量较之通过计算所有训练样本产生的脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量的第二相似度来选取作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本将大大的减小，从而提高了计算速度，加快了用于获取最接近目标脑电波的脑部刺激样本。
[0076] 可选地，训练样本的类型为文本、图片、表情、动画、音频及视频类型中的任意一种或多种组合。
[0077] 本实施例的训练样本的类型可以为文本、图片、表情、动画、音频及视频类型中的任意一种或多种组合，通过采用不同类型或其组合的训练样本可以诱发得到多种类型的脑电波，从而丰富了预设目标脑电波的种类，为后续利用目标脑电波作为脑机接口控制系统的控制信号提供了多个选择。
[0078] 下面针对一个具体的实施例对本发明实施例的脑电波的诱发方法的过程和原理进行具体说明。参考图2，针对该具体的实施例实现脑电波的诱发方法包括：
[0079] 步骤S201，采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波。本实施例采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，采集与训练样本对应的样本脑电波是采用离线方式进行训练的。且本实施例采用文本类型的训练样本对训练者进行脑部刺激。假设本实施例的训练样本数目为100，训练者的数目为10。具体地，本实施例采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波包括以下步骤：
[0080] 步骤S2011，将脑电电极安装在多个训练者的头皮上枕骨隆突的位置。由于本实施例采用文本类型的训练样本对训练者进行脑部刺激，其产生的脑电波属于视觉诱发类型的脑电波，故将脑电电极安装在训练者的头皮上枕骨隆突的位置可以获得准确和可靠的脑电波信号。
[0081] 步骤S2012，针对每一个训练者，在屏幕上按照与多个训练样本各自对应的刺激显示时间依次显示多个训练样本，并在多个训练样本显示之间设置预设的休息间隔时间。在具体的实施过程中，与每一个训练样本对应的刺激显示时间按照文本类型的训练样本的长度进行设定，也即可以通过检测文本类型的训练样本长度灵活计算出与其对应的刺激显示时间，例如对于一段100个字符的文本类型的训练样本，系统可以根据成年人的平均阅读水平40字符/秒，计算出与该训练样本对应的刺激显示时间为2.5秒。
[0082] 本实施例在每一个训练样本刺激显示之间设置预设的休息间隔时间是为了方便后续针对同一个训练样本，计算其对不同训练者进行脑部刺激产生的脑电波的平均值。
[0083] 步骤S2013，根据休息间隔时间，将每一个训练者对于多个训练样本产生的样本脑电波进行分段截取，并将每一个训练样本对不同训练者进行脑部刺激产生的样本脑电波的平均值作为与每一个训练样本对应的平均样本脑电波。具体地，本实施例可以设置每一个训练者对于不同训练样本产生的脑电波的截取时间为休息间隔时间的中点值，这样不仅有效区分了不同训练样本产生的脑电波，而且充分考虑了训练者阅读文本类型的训练样本存在的反应时间。
[0084] 步骤S2014，通过频谱分析方法，获得与每一个训练样本对应的平均样本脑电波的主要频率成分，并将主要频率成分作为与每一个训练样本对应的样本脑电波。
[0085] 此外，本实施例选取文本类型的训练样本对训练者进行脑部刺激，其中，文本类型可以包括多种类型的文本，例如按照幽默程度划分的文本类型，按照不同兴趣点划分的文本类型、以及按照不同行业、不同领域划分的文本类型等等。
[0086] 步骤S202，预设目标脑电波，并提取目标脑电波的特征向量。常用的特征提取方法有自回归AR模型、小波变换、独立分量分析和共空间模式等等。本实施例采用小波变换的方法提取目标脑电波的特征向量。小波变换是一种时域信号处理方法。与傅里叶变换相比，小波变换是时间频率的局部化分析，它通过伸缩平移运算对信号逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，解决了傅里叶变换的困难问题。特别是在缺乏先验知识的条件下，小波变换能够有效地检测出脑电信号中短时、低能量的瞬时脉冲，其最大的优点是采用可变的时频窗口去分析信号的不同频率成分。
[0087] 假设本实施例的目标脑电波用M表示，且假设M的特征向量表示为m＝(m1m2.mi.mr)，其中，r代表M的特征向量的维数。本实施例后续针对样本脑电波的特征向量的维数与目标脑电波的特征向量的维数相同。
[0088] 步骤S203，提取样本脑电波的特征向量，并计算样本脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量之间的第一相似度。具体地，假设根据步骤S201提供的100个训练样本得到与该100个训练样本对应的样本脑电波序列为S＝(S1S2.Si.S100)，其中Si代表第i个训练样本产生的样本脑电波，且针对每个样本脑电波提取的特征向量为si＝(si1si2.sii.sir)，其中si代表第i个训练样本产生的样本脑电波的特征向量。
[0089] 由于本实施例的目标脑电波为已知量，故通过小波变换可以得到目标脑电波的特征向量m＝(m1m2.mi.mr)，且样本脑电波的特征向量也可以通过对样本脑电波进行小波变换而获得，这样不难计算出目标脑电波的特征向量与样本脑电波的特征向量的第一相似度N＝(N1N2.Ni.N100)，其中Ni代表第i个训练样本产生的样本脑电波的特征向量si与目标脑电波的特征向量m之间的相似度。具体地，本实施例通过计算两个特征向量的夹角余弦值求取相似度。
[0090] 步骤S204，按第一相似度由大至小的顺序选取与其对应的样本脑电波对应的训练样本对测试者进行脑部刺激，并同时计算根据训练样本产生的脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量的第二相似度。
[0091] 步骤S205，选取第二相似度大于预设相似度阈值对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0092] 具体地，本实施例首先选取最大的第一相似度对应的训练样本对测试者进行脑部刺激，并同时计算根据该训练样本产生的脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量的第二相似度。然后选取第二相似度大于预设相似度阈值对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本，本实施例预先定义相似度阈值为0.9(相似度阈值范围为0-1)。这样，当根据训练样本产生的脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量的第二相似度大于0.9时，直接将此时对应的训练样本作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。由此可见，本实施例通过根据第二相似度的计算最终能选取针对不同的测试者产生与目标脑电波相似度高的脑电波。从而避免了同一套诱发装置针对不同的测试对象可能产生不同的脑电波，以及针对同一测试对象诱发产生的脑电波也不稳定的问题。需要说明的是，本实施例计算第二相似度的方法与计算第一相似度的方法相同。
[0093] 可选地，本实施例也可以选取最大的第一相似度对应的样本脑电波对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。具体地，本实施例也可以选取第一相似度N＝(N1N2.Ni.N100)中最大的值对应的样本脑电波对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0094] 本发明实施例提供的脑电波的诱发方法，通过采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与训练样本对应的样本脑电波；预设目标脑电波，并提取目标脑电波的特征向量；提取样本脑电波的特征向量，并计算样本脑电波的特征向量与目标脑电波的特征向量之间的第一相似度；根据第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本，解决了现有基于诱发电位产生的脑电波不够稳定和规范的技术问题，实现了根据目标脑电波获取与目标脑电波对应的脑部刺激样本，从而能获取与预设的目标脑电波一致的脑电波信号，且通过第一相似度选取用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本，能产生稳定可靠，并且规范的脑电波，从而为后续采用该脑电波信号作为控制信号的脑机接口控制系统提供了保障。
[0095] 参照图4，本发明的优选实施例提供的脑电波的诱发装置，包括：
[0096] 训练装置，用于采用预先设定的训练样本对训练者进行脑部刺激，并采集与所述训练样本对应的样本脑电波；
[0097] 目标预设装置，用于预设目标脑电波，并提取所述目标脑电波的特征向量；
[0098] 第一相似度计算装置，用于提取所述样本脑电波的特征向量，并计算所述样本脑电波的特征向量与所述目标脑电波的特征向量之间的第一相似度；
[0099] 脑部刺激样本选取装置，用于根据所述第一相似度选取用于测试者产生所述目标脑电波的脑部刺激样本。
[0100] 可选地，训练装置包括：
[0101] 电极安装装置，用于将脑电电极安装在多个训练者的头皮上枕骨隆突的位置；
[0102] 训练样本设置装置，用于针对每一个训练者，在屏幕上按照与多个训练样本各自对应的刺激显示时间依次显示多个训练样本，并在多个训练样本显示之间设置预设的休息间隔时间；
[0103] 平均样本脑电波获取装置，用于根据休息间隔时间，将每一个训练者对于多个训练样本产生的样本脑电波进行分段截取，并将每一个训练样本对不同训练者进行脑部刺激产生的样本脑电波的平均值作为与每一个训练样本对应的平均样本脑电波；
[0104] 主要频率成分获取装置，用于获得与每一个训练样本对应的平均样本脑电波的主要频率成分，并将主要频率成分作为与每一个训练样本对应的样本脑电波。
[0105] 可选地，主要频率成分获取装置还包括：
[0106] 预处理装置，用于对与每一个训练样本对应的平均样本脑电波进行预处理，预处理包括去噪、滤波、放大处理中的一种或多种操作。
[0107] 可选地，脑部刺激样本选取装置包括：
[0108] 最大相似度选取装置，用于选取最大的第一相似度对应的样本脑电波对应的训练样本，作为用于测试者产生目标脑电波的脑部刺激样本。
[0109] 本发明实施例中的屏幕可以是移动终端设备的屏幕，也可以是计算机的屏幕，其中移动终端设备可以是台式电脑、平板电脑、个人数字助理、手机、电视机、车载电脑、可穿戴通信设备等。本实施例的脑电波的诱发装置的具体工作过程和工作原理可参照本实施例中的脑电波的诱发方法的工作过程和工作原理。
[0110] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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