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江欣悦1,2,王艺蓉1,2,郑坤宇1,2,姜春蓬1,王隆春1,殷明3,刘景全1
JIANG Xinyue1,2, WANG Yirong1,2, ZHENG Kunyu1,2, JIANG Chunpeng1, WANG Longchun1, Yin Ming3, LIU Jingquan1
摘要: 穿戴式脑机接口是一种为高位截瘫患者实现脑控字符拼写的有效技术,其对系统的高实时性与高准确率提出迫切需求,然而传统典型相关分析(CCA)方法在短时间窗下特征提取能力不足导致响应滞后,因此提出一种用于稳态视觉诱发电位(SSVEP)范式且基于Transformer架构的穿戴式脑机接口高速光标控制微系统。该系统首先针对Biosemi ActiveTwo脑电采集系统,设计了基于Cz导联的差分重参考预处理流程,有效解决了共模噪声干扰,显著增强了SSVEP的频域特征;其次,构建了SSVEP-Transformer网络,利用一维卷积层(1D-CNN)构建时间切片嵌入模块,实现对高频采样信号的特征降维与表征;第三,引入自注意力机制(Self-Attention)捕捉跨时间步长的全局相关性与谐波频率特征;最后,通过滑动窗口数据增强技术,将训练样本从96例扩展至3168个窗口以上,显著增强了模型对0.8 s短时间窗信号的解码性能。实验结果表明,该系统在0.8 s短时间窗下的识别准确率达到94.6%,相比于传统CCA方法,系统控制延迟降低了60%,为后续高性能脑机接口的临床工程化落地提供了一种可行的技术方案与基础。