CN107669416A - 基于持续‑轻快运动想象神经解码的轮椅系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于持续‑轻快运动想象神经解码的轮椅系统及控制方法，该轮椅系统包括依次连接的脑电信号采集系统、解码装置及电动轮椅，脑电信号采集系统用于采集头皮脑电信号并对其进行放大、滤波及模数转换处理；解码装置内包括串行设置的持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块，两个模块分别用于对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号进行解码工作；电动轮椅处于静止状态时使用者进行持续运动想象，对应的脑电信号经持续运动想象脑电信号处理模块的解码后控制电动轮椅的前进或非前进以实现第一级控制，当电动轮椅前进时使用者进行轻快运动想象，对应的脑电信号经轻快运动想象脑电信号处理模块的解码后控制电动轮椅的运行状态以实现第二级控制。

Description

基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统及控制方法
技术领域
本发明涉及脑机接口及人工智能技术领域，更具体地，涉及一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统及控制方法。
背景技术
脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)的概念始于1973年，它是在人或动物脑与外部设备间建立的直接连接通路。BCI系统根据脑电信号(Electroencephalography,EEG)获取的方式，可分为侵入式和非侵入式。非侵入式BCI的研究，只需要通过设备在大脑皮层的表面直接进行脑电信号的采集和处理，而不需要外科手术的配合，是BCI研究的一个热点方向。脑电信号由于其时间分辨率高，采集设备容易携带，便于投入使用等优点，成为目前脑机接口应用于控制的主要方式。基于EEG的非侵入式BCI的研究，根据所考虑的神经生理学机理不同，主要有四种类型：基于运动想象(Motor imagery,MI)的BCI系统、基于视觉诱发电位(Visual evoked potentials,VEP)的BCI系统、基于事件相关电位(EventRelated Potential，ERP)的BCI系统和基于慢皮层电位(Slow cortical potentials,SCP)的BCI系统。
基于运动想象的BCI是研究最为广泛的一类。其显著特性为完全由受试者主动意愿控制。清醒的受试者在进行运动相关活动时(如想象左、右手)，感觉运动皮层区域能够检测到8-12Hz节律的脑电波，称为Mu节律。通常Mu节律出现的同时，伴随18-26Hz的Beta节律出现。Mu和Beta节律与脑的运动区域有关联，准备运动或实际运动伴随着对侧的Mu和Beta节律的下降，称为事件相关去同步(Event-Related Desynchronization,RED)，而运动的结束伴随着这两个节律的上升，称为事件相关同步(Event-Related Synchronization,ERS)。目前传统的运动想象脑机接口系统中多采用持续运动想象(Sustained Motor Imagery)的任务模式，即：受试者在实验中被要求做若干秒钟的持续运动想象任务，而ERS现象是发生在撤销任务后，逐渐放松过程中产生的，因此在传统的左、右手运动想象范式中，要求受试者需保持持续的运动想象状态，往往导致不能产生较强的ERS信号。
相对于持续运动想象，另一种想象方式是轻快运动想象(Brief Motor Imagery)。轻快运动想象任务要求受试者执行短暂但完整的运动想象任务，即在大脑发出运动任务启动(Move Onset)意愿之后，迅速释放(Move Offset)该运动意愿。而实际上轻快运动想象任务比持续运动想象任务来说是一种更加自然的运动模式，由于快速地完成运动想象任务，在该范式下会诱发出较强的ERS信号，因此ERD和ERS信息的同时利用可能会提高运动想象脑机接口系统的性能。但是，就目前运动想象脑机接口的研究来看，尚未有基于持续-轻快运动想象范式来实现多功能控制的文献。
就目前最新关于运动想象脑机接口的轮椅而言，“一种新型的基于运动想象脑电控制的智能轮椅系统”专利申请文件(专利号201010249134.9)采用了运动想象式，然而基于运动想象的脑控轮椅仅能实现左、右控制。目前已被证明实际可用的主要有左、右手，脚以及舌头这4种器官的运动想象任务，但研究成熟的仅有左、右手运动想象，且种类越多，分类准确率越低，因此能否解码出高效稳定的运动想象新模式至关重要。“基于SSVEP稳态视觉诱发电位的智能轮椅系统”专利申请文件(专利号201110268891.5)采用了运动想象实现轮椅左、右控制，进一步融合视觉相关电位进行轮椅多功能扩展。“基于多模态脑机接口的智能轮椅”专利申请文件(专利号201310163499.3)实现了轮椅的前、后、左、右控制。由于采用了视觉刺激器，该模式在户外强光的场合视觉刺激几乎失效。
因此目前基于脑控接口的轮椅存在以下不足：
1)基于运动想象脑机接口的轮椅控制指令单一，在实际应用中可以用的指令仅为左、右方向；
2)基于稳态视觉诱发或视觉事件相关电位的脑控轮椅，需要视觉注意来诱发脑电信号，因此当在户外运行时，强光直接回导致视觉刺激失效。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统，突破了传统运动想象及视觉刺激的限制，通过对脑电信号进行高效、精确解码，实现对电动轮椅的多功能指令控制。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统，包括依次连接的脑电信号采集系统、解码装置及电动轮椅，脑电信号采集系统与使用者的脑头皮相接用于采集头皮脑电信号并对该脑电信号进行放大、滤波及模数转换处理；解码装置内包括串行设置的持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块，两个模块分别用于对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号进行预处理、特征提取及分类识别的解码工作；电动轮椅处于静止状态时使用者进行持续运动想象，对应的脑电信号经持续运动想象脑电信号处理模块的解码后控制电动轮椅的前进或非前进以实现第一级控制，当电动轮椅前进时使用者进行轻快运动想象，对应的脑电信号经轻快运动想象脑电信号处理模块的解码后控制电动轮椅的运行状态以实现第二级控制。
解码装置为笔记本，可放置于电动轮椅的台面上；脑电信号采集系统包括依次连接的电极帽、信号放大器及模数转换模块；使用者头戴电极帽坐在电动轮椅上。
上述方案中，通过设置串行的持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块，使得持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号能被分别解码处理，以实现对电动轮椅处于静止状态时的第一级控制及电动轮椅处于运行状态时的第二级控制。本发明突破了传统运动想象及视觉刺激的限制，通过两级控制，实现对脑电信号的高效、精确解码，进而实现对电动轮椅的多功能指令控制。
优选地，持续运动想象和轻快运动想象均包括左手运动想象、右手运动想象、双手运动想象及空闲四种模式，每次进行运动想象时只使用一种模式，且持续运动想象时间大于轻快运动想象时间；在持续运动想象中，左手运动想象时解码装置控制电动轮椅的原地左转，右手运动想象时解码装置控制电动轮椅的原地右转，双手运动想象时解码装置控制电动轮椅的前进，空闲时使用者不进行运动想象，解码装置检测到空闲状态，电动轮椅维持原状态；在轻快运动想象中，左手运动想象时解码装置控制电动轮椅前进时的左转，右手运动想象时解码装置控制电动轮椅前进时的右转，双手运动想象时解码装置控制电动轮椅前进时的高效制动，空闲时使用者不进行运动想象电动轮椅继续前进；电动轮椅的静止状态包括电动轮椅的原地左转、原地右转及原地静止，电动轮椅的运行状态包括电动轮椅前进时的左转、右转及高效制动。解码装置通过对空闲模式的检测，即可对工作状态和空闲状态进行自动识别，实现异步控制，使得电动轮椅的控制更加自然；有突发情况发生时，高效制动为使用者的人身安全增加保障。
优选地，持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块均依次对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号进行脑电信号预处理、稀疏表示伪迹去除处理(Sparse Representation，SP)、共平均参考滤波处理(Common Average Reference，CAR)、Mu节律频带提取、共空域滤波特征提取(CommonSpatial Pattern，CSP)及分类处理。
优选地，分类处理为相关向量机分类处理(Relevant Vector Machine，RVM)。
优选地，在持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块中还包括对分类结果进行处理的模糊控制阈值机制，模糊控制阈值机制输出的结果用于控制电动轮椅动作。模糊控制阈值机制的设置使得输送给电动轮椅的信号的鲁棒性更好，便于使用者更稳定地控制电动轮椅。
本发明的另一个目的在于提供一种轮椅系统控制方法，使用上述基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统，包括如下控制步骤：
S1.电动轮椅处于静止状态时使用者进行持续运动想象，脑电信号采集系统采集持续运动想象脑电信号并对该脑电信号进行放大、滤波及模数转换处理，持续运动想象脑电信号处理模块对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号进行解码以控制电动轮椅的前进或非前进以实现第一级控制；
S2.当电动轮椅前进时使用者进行轻快运动想象，脑电信号采集系统采集轻快运动想象脑电信号并对该脑电信号进行放大、滤波及模数转换处理，轻快运动想象脑电信号处理模块对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号进行解码以控制电动轮椅的运行状态以实现第二级控制；当电动轮椅非前进时使用者继续步骤S1，直到电动轮椅前进时再进行轻快运动想象。
本发明一种轮椅系统控制方法，突破了传统运动想象及视觉刺激的限制，通过两级控制，实现对脑电信号的高效、精确解码，进而实现对电动轮椅的多功能指令控制。
优选地，步骤S1中，使用者进行左手运动想象时，持续运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅原地左转；使用者进行右手运动想象时，持续运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅原地右转；使用者进行双手运动想象时，持续运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进；使用者不进行运动想象时，解码装置检测到空闲状态，电动轮椅维持原状态。
优选地，步骤S2中，使用者进行左手运动想象时，轻快运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进时的左转；使用者进行右手运动想象时，轻快运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进时的右转；使用者进行双手运动想象时，轻快运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进时的高效制动；使用者不进行运动想象时电动轮椅继续前进。
优选地，持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块均依次对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号进行脑电信号预处理、稀疏表示伪迹去除处理、共平均参考滤波处理、Mu节律频带提取、共空域滤波特征提取及分类处理。
优选地，在持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块中还包括对分类结果进行处理的模糊控制阈值机制，模糊控制阈值机制输出的结果用于控制电动轮椅动作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统，通过设置串行的持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块，使得持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号能被分别解码处理，以实现对电动轮椅处于静止状态时的第一级控制及电动轮椅处于运行状态时的第二级控制，本发明突破了传统运动想象及视觉刺激的限制，通过两级控制，实现对脑电信号的高效、精确解码，进而实现对电动轮椅的多功能指令控制。
2、解码装置通过对空闲模式的检测，即可对工作状态和空闲状态进行自动识别，实现异步控制，使得电动轮椅的控制更加自然；有突发情况发生时，高效制动为使用者的人身安全增加保障。
3、本发明完全受控于使用者，无需借助外界刺激诱发脑电信号，使得该轮椅系统能适用于户外场合，且可使使用者更专注于路况，便于保障使用者的安全。
附图说明
图1为本实施例一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统的示意图。
图2为本实施例一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统控制方法的流程图。
图3为持续运动想象训练任务设计图。
图4为轻快运动想象训练任务设计图。
图5为受试者1和受试者2执行运动想象右手、左手及双手时对应的脑地形图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例
本实施例一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统的示意图如图1所示，包括依次连接的脑电信号采集系统、解码装置及电动轮椅，脑电信号采集系统与使用者的脑头皮相接用于采集头皮脑电信号并对该脑电信号进行放大、滤波及模数转换处理；解码装置内包括串行设置的持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块，两个模块分别用于对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号进行预处理、特征提取及分类识别的解码工作；电动轮椅处于静止状态时使用者进行持续运动想象，对应的脑电信号经持续运动想象脑电信号处理模块的解码后控制电动轮椅的前进或非前进以实现第一级控制，当电动轮椅前进时使用者进行轻快运动想象，对应的脑电信号经轻快运动想象脑电信号处理模块的解码后控制电动轮椅的运行状态以实现第二级控制。
本实施例中，解码装置为笔记本，可放置于电动轮椅的台面上；脑电信号采集系统包括依次连接的电极帽、信号放大器及模数转换模块；使用者头戴电极帽坐在电动轮椅上。
通过设置串行的持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块，使得持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号能被分别解码处理，以实现对电动轮椅处于静止状态时的第一级控制及电动轮椅处于运行状态时的第二级控制。本发明突破了传统运动想象及视觉刺激的限制，通过两级控制，实现对脑电信号的高效、精确解码，进而实现对电动轮椅的多功能指令控制。
其中，持续运动想象和轻快运动想象均包括左手运动想象、右手运动想象、双手运动想象及空闲四种模式，每次进行运动想象时只使用一种模式，且持续运动想象时间大于轻快运动想象时间；在持续运动想象中，左手运动想象时解码装置控制电动轮椅的原地左转，右手运动想象时解码装置控制电动轮椅的原地右转，双手运动想象时解码装置控制电动轮椅的前进，空闲时使用者不进行运动想象，解码装置检测到空闲状态，电动轮椅维持原状态；在轻快运动想象中，左手运动想象时解码装置控制电动轮椅前进时的左转，右手运动想象时解码装置控制电动轮椅前进时的右转，双手运动想象时解码装置控制电动轮椅前进时的高效制动，空闲时使用者不进行运动想象电动轮椅继续前进；电动轮椅的静止状态包括电动轮椅的原地左转、原地右转及原地静止，电动轮椅的运行状态包括电动轮椅前进时的左转、右转及高效制动。解码装置通过对空闲模式的检测，即可对工作状态和空闲状态进行自动识别，实现异步控制，使得电动轮椅的控制更加自然；有突发情况发生时，高效制动为使用者的人身安全增加保障。
另外，持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块均依次对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号进行脑电信号预处理、稀疏表示伪迹去除处理(Sparse Representation，SP)、共平均参考滤波处理(Common Average Reference，CAR)、Mu节律频带提取、共空域滤波特征提取(CommonSpatial Pattern，CSP)及分类处理。
本实施例中，分类处理为相关向量机分类处理(Relevant Vector Machine，RVM)。
其中，在持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块中还包括对分类结果进行处理的模糊控制阈值机制，模糊控制阈值机制输出的结果用于控制电动轮椅动作。模糊控制阈值机制的设置使得输送给电动轮椅的信号的鲁棒性更好，便于使用者更稳定地控制电动轮椅。
本实施例中，为了更好地控制该轮椅系统，需要进行持续运动想象训练及轻快运动想象训练。
如图3所示为持续运动想象训练任务设计图，本持续运动想象训练任务中，要求受试者依照“提示”执行左手、右手、双手及空闲四类持续运动想象任务。单次实验由100trial组成，每个trial持续时间为8秒，一个trial由休息、提示、执行任务组成，上述三个时间段对应的时间长度分别是：2秒、2秒、4秒。具体为：0-2秒，屏幕没有目标，为休息期；2-4秒，屏幕出现“+”并持续2秒，提示相关任务马上开始；4-8秒为任务执行期，若出现“×”则表示空闲状态，受试者应不需要执行任何任务，若出现“↑”，受试者应执行想象双手的任务，若出现“→”，受试者应执行想象右手的任务，若出现“←”，受试者应执行想象左手的任务。任务执行期为4秒，上述四个任务随机出现，各任务均为25个。利用采集的数据集训练多类共空域滤波器、相关向量机模型。
如图4所示为轻快运动想象训练任务设计图，本轻快运动想象训练任务中，要求受试者依照“提示”执行左手、右手、双手及空闲四类轻快运动想象任务。单次实验由100trial组成，每个trial持续时间为5.5秒，一个trial由休息、提示、执行任务组成，上述三个时间段对应的时间长度分别是：2秒、2秒、1.5秒。具体为：0-2秒，屏幕没有目标，为休息期；2-4秒，屏幕出现“+”并持续2秒，提示相关任务马上开始；4-5.5秒为任务执行期，若出现“×”则表示空闲状态，受试者应不需要执行任何任，若出现“↑”，受试者应执行想象双手的任务，若出现“→”，受试者应执行想象右手的任务，若出现“←”，受试者应执行想象左手的任务。任务执行期为1.5秒，上述四个任务随机出现，各任务均为25个。利用采集的数据集训练多类共空域滤波器、相关向量机模型。
本实施例中，控制指令(控制意图)与执行精神任务的关系如表1所示。
图5为受试者1和受试者2执行运动想象右手、左手及双手时对应的脑地形图(空间模式在头皮表面的权重)，反映了空间信号源在各个导联处的活动情况。通过空间模式分布图进一步验证了三类运动想象动作范式(右手、左手及双手)诱发脑电特征在全脑区的分布情况，凸显了本发明的符合神经生理的合理性和高可分性。
本实施例还提供了一种轮椅系统控制方法，使用上述基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统，其流程图如图2所示，包括如下控制步骤：
S1.电动轮椅处于静止状态时使用者进行持续运动想象，脑电信号采集系统采集持续运动想象脑电信号并对该脑电信号进行放大、滤波及模数转换处理，持续运动想象脑电信号处理模块对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号进行解码以控制电动轮椅的前进或非前进以实现第一级控制；
S2.当电动轮椅前进时使用者进行轻快运动想象，脑电信号采集系统采集轻快运动想象脑电信号并对该脑电信号进行放大、滤波及模数转换处理，轻快运动想象脑电信号处理模块对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号进行解码以控制电动轮椅的运行状态以实现第二级控制；当电动轮椅非前进时使用者继续步骤S1，直到电动轮椅前进时再进行轻快运动想象。
本发明一种轮椅系统控制方法，突破了传统运动想象及视觉刺激的限制，通过两级控制，实现对脑电信号的高效、精确解码，进而实现对电动轮椅的多功能指令控制。
其中，步骤S1中，使用者进行左手运动想象时，持续运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅原地左转；使用者进行右手运动想象时，持续运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅原地右转；使用者进行双手运动想象时，持续运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进；使用者不进行运动想象时，解码装置检测到空闲状态，电动轮椅维持原状态。
另外，步骤S2中，使用者进行左手运动想象时，轻快运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进时的左转；使用者进行右手运动想象时，轻快运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进时的右转；使用者进行双手运动想象时，轻快运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进时的高效制动；使用者不进行运动想象时电动轮椅继续前进。
其中，持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块均依次对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号进行脑电信号预处理、稀疏表示伪迹去除处理、共平均参考滤波处理、Mu节律频带提取、共空域滤波特征提取及分类处理。
另外，在持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块中还包括对分类结果进行处理的模糊控制阈值机制，模糊控制阈值机制输出的结果用于控制电动轮椅动作。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统，其特征在于，包括依次连接的脑电信号采集系统、解码装置及电动轮椅，脑电信号采集系统与使用者的脑头皮相接用于采集头皮脑电信号并对该脑电信号进行放大、滤波及模数转换处理；解码装置内包括串行设置的持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块，两个模块分别用于对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号进行预处理、特征提取及分类识别的解码工作；电动轮椅处于静止状态时使用者进行持续运动想象，对应的脑电信号经持续运动想象脑电信号处理模块的解码后控制电动轮椅的前进或非前进以实现第一级控制，当电动轮椅前进时使用者进行轻快运动想象，对应的脑电信号经轻快运动想象脑电信号处理模块的解码后控制电动轮椅的运行状态以实现第二级控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统，其特征在于，持续运动想象和轻快运动想象均包括左手运动想象、右手运动想象、双手运动想象及空闲四种模式，每次进行运动想象时只使用一种模式，且持续运动想象时间大于轻快运动想象时间；在持续运动想象中，左手运动想象时解码装置控制电动轮椅的原地左转，右手运动想象时解码装置控制电动轮椅的原地右转，双手运动想象时解码装置控制电动轮椅的前进，空闲时使用者不进行运动想象，解码装置检测到空闲状态，电动轮椅维持原状态；在轻快运动想象中，左手运动想象时解码装置控制电动轮椅前进时的左转，右手运动想象时解码装置控制电动轮椅前进时的右转，双手运动想象时解码装置控制电动轮椅前进时的高效制动，空闲时使用者不进行运动想象电动轮椅继续前进；电动轮椅的静止状态包括电动轮椅的原地左转、原地右转及原地静止，电动轮椅的运行状态包括电动轮椅前进时的左转、右转及高效制动。
3.根据权利要求1所述的一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统，其特征在于，持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块均依次对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号进行脑电信号预处理、稀疏表示伪迹去除处理、共平均参考滤波处理、Mu节律频带提取、共空域滤波特征提取及分类处理。
4.根据权利要求3所述的一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统，其特征在于，分类处理为相关向量机分类处理。
5.根据权利要求3所述的一种基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统，其特征在于，在持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块中还包括对分类结果进行处理的模糊控制阈值机制，模糊控制阈值机制输出的结果用于控制电动轮椅动作。
6.一种轮椅系统控制方法，其特征在于，使用权利要求1中所述的基于持续-轻快运动想象神经解码的轮椅系统，包括如下控制步骤：
S1.电动轮椅处于静止状态时使用者进行持续运动想象，脑电信号采集系统采集持续运动想象脑电信号并对该脑电信号进行放大、滤波及模数转换处理，持续运动想象脑电信号处理模块对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号进行解码以控制电动轮椅的前进或非前进以实现第一级控制；
S2.当电动轮椅前进时使用者进行轻快运动想象，脑电信号采集系统采集轻快运动想象脑电信号并对该脑电信号进行放大、滤波及模数转换处理，轻快运动想象脑电信号处理模块对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号进行解码以控制电动轮椅的运行状态以实现第二级控制；当电动轮椅非前进时使用者继续步骤S1，直到电动轮椅前进时再进行轻快运动想象。
7.根据权利要求6所述的一种轮椅系统控制方法，其特征在于，步骤S1中，使用者进行左手运动想象时，持续运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅原地左转；使用者进行右手运动想象时，持续运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅原地右转；使用者进行双手运动想象时，持续运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进；使用者不进行运动想象时，解码装置检测到空闲状态，电动轮椅维持原状态。
8.根据权利要求6所述的一种轮椅系统控制方法，其特征在于，步骤S2中，使用者进行左手运动想象时，轻快运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进时的左转；使用者进行右手运动想象时，轻快运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进时的右转；使用者进行双手运动想象时，轻快运动想象脑电信号处理模块控制电动轮椅前进时的高效制动；使用者不进行运动想象时电动轮椅继续前进。
9.根据权利要求6所述的一种轮椅系统控制方法，其特征在于，持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块均依次对脑电信号采集系统传输来的持续运动想象脑电信号及轻快运动想象脑电信号进行脑电信号预处理、稀疏表示伪迹去除处理、共平均参考滤波处理、Mu节律频带提取、共空域滤波特征提取及分类处理。
10.根据权利要求9所述的一种轮椅系统控制方法，其特征在于，在持续运动想象脑电信号处理模块及轻快运动想象脑电信号处理模块中还包括对分类结果进行处理的模糊控制阈值机制，模糊控制阈值机制输出的结果用于控制电动轮椅动作。
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