專利名稱：一種語言中樞解碼方法、系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的鎖的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及腦神經(jīng)和近紅外譜技術領域，更具體地說，是涉及一種基于耳穴近紅外譜的語言中樞解碼方法和系統(tǒng)。
背景技術：
隨著近年來醫(yī)學科技的快速發(fā)展，對腦神經(jīng)的研究也越來越深入，通過研究可知人腦在工作的時候可以自己產(chǎn)生腦電波。該研究對解決腦神經(jīng)語言中樞解碼提供了進一步的技術支持，而針對語言中樞解碼對于腦康復以及腦控制實施有著重大的意義。在進行語言中樞解碼的過程中，主要采用BCI (Brain Computer Interface,腦機接口)是一種直接通信通道，通常設置于大腦和外設之間構成BCI系統(tǒng)，具體 可以分為三大模塊大腦、BCI (腦機接口)和外設。其中，BCI主要由腦信號采集、處理、識別與反饋和驅(qū)動等子模塊構成。在現(xiàn)有技術中基于腦機接口中的EEG (腦電圖)，fMRI (功能核磁共振成像)等方法主要進行的是視覺、聽覺和運動中樞解碼。上述神經(jīng)解碼的過程是通過模式識別手段，計算破解(產(chǎn)生于自發(fā)或響應外刺激的)神經(jīng)編碼的過程。當前針對腦神經(jīng)的前端研究則是怎樣實現(xiàn)對大腦的“閱讀”，也稱為“讀心術”，以通過神經(jīng)解碼幫助人腦更有效地工作與生活。但是，上述“讀心術”的研究始于EEG的發(fā)現(xiàn)與應用，在基于EEG進行神經(jīng)解碼，實現(xiàn)對大腦的閱讀的過程中，基于EEG的特性其需要考慮多傳感器的問題，通信效率的問題和正識率的問題，由此造成需要較為復雜的儀器才能實現(xiàn)，且針對視覺或聽覺中樞進行解碼，從本領域的各個單次實驗可知，其單次實驗正識率僅在50%左右，在進行神經(jīng)解碼的過程中正識率偏低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種語言中樞解碼方法、系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的鎖，以克服現(xiàn)有技術中的解碼設備復雜，且在進行神經(jīng)解碼的過程中正識率偏低的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案一種語言中樞解碼方法，包括依據(jù)近紅外收-發(fā)電路提取被測人左耳的耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，不同的電壓信號對應不同的被默想孤立漢字的特征信息；檢測并確定所述被默想孤立漢字的重復出現(xiàn)順序和重復周期，提取并構造包含韻母和聲母不同特征信息對應的電壓信號為環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條；依據(jù)預設信號采集時長，在所述環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條內(nèi)采集分別包含完整韻母和聲母特征的抽檢電壓信號并輸出；其中，所述信號采集時長依據(jù)所述被默想孤立漢字的重復周期設置；對所述抽檢電壓信號進行信號濾波和特征信息的抽取，確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息；
依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文字表中某一漢字。優(yōu)選地，所述被默想孤立漢字的重復周期的范圍是0. 25秒秒。優(yōu)選地，所述信號采集時長依據(jù)所述被默想孤立漢字的重復周期設置的過程包括設置所述信號采集時長是所述被默想孤立漢字的重復周期的2倍。優(yōu)選地，對所述抽檢電壓信號進行信號濾波的過程包括采用切比雪夫II型濾波器對所述抽檢電壓信號進行濾波；其中,所述預設頻率范圍為O. I赫茲"I千赫茲。優(yōu)選地，對進行信號濾波后的抽檢電壓信號進行特征信息的抽取的過程包括在預設頻帶寬度范圍內(nèi)，對進行信號濾波后的抽檢電壓信號進行平移窗口搜索；所述平移窗口對應的預設頻帶寬度范圍為3赫茲 18赫茲。優(yōu)選地，在確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息之后，在預設對應關系的文字表中查找比對之前還包括在所述預設頻率范圍內(nèi)，搜索與所述確定具有相同時域特征的特征信息偏移的特征信息，作為差異特征信息；比較所述差異特征信息與所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，獲取識別率。優(yōu)選地，依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文字表中某一漢字的過程包括依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息中包含的韻母，確定在預設對應關系的所述文字表中所要查找的查詢范圍；依據(jù)獲取到的所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息中包含的聲母，在所述查詢范圍內(nèi)查找對應所述聲母的漢字信息，確定所述文字信息為所述被默想孤立漢字對應的漢字；其中，預設對應關系的所述文字表中按照韻母與聲母的排列組合方式存儲對應的文字。一種語言中樞解碼系統(tǒng)，包括 輸入端與被測人左耳的耳額穴連接的近紅外收-發(fā)電路，所述近紅外收-發(fā)電路，用于提取所述被測人左耳的耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射的電壓信號；其中，不同的所述電壓信號對應不同的默想孤立漢字的特征信息；與所述近紅外收-發(fā)電路輸入端連接的被測人腦共同構成的構造單元，所述構造單元，用于檢測并確定被測人腦中所述被默想孤立漢字的重復出現(xiàn)順序和重復周期，提取并構造包含韻母和聲母不同特征信息對應的電壓信號為環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條；與所述近紅外收-發(fā)電路輸出端連接的采集單元，用于依據(jù)預設信號采集時長，在所述環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條內(nèi)分別包含完整韻母和聲母特征的抽檢電壓信號并輸出；其中，所述信號采集時長依據(jù)所述被默想孤立漢字的重復周期設置；與所述采集單元連接的濾波器，用于對所述抽檢電壓信號進行信號濾波和特征信息的抽取，確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息；
與所述濾波器連接的中央處理器，用于依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文字表中
某一漢字。優(yōu)選地，所述濾波器包括切比雪夫II型濾波器；其中，所述切比雪夫II型濾波器的頻帶寬度范圍為3赫茲 18赫茲；所述預設頻率范圍為O. I赫茲 I千赫茲。優(yōu)選地，所述采集單元由Agilent 54624A數(shù)字存儲示波器，鍵控同步采集單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D單元構成。一種鎖，其特征在于，包括上述公開的語言中樞解碼系統(tǒng)；與所述語言中樞解碼系統(tǒng)連接的觸發(fā)端；當需要開啟鎖時，使所述觸發(fā)端與開鎖人的左耳的額耳穴觸接，在所述語言中樞解碼系統(tǒng)中，將預存儲的文字信息與提取到的所述開鎖人當前語言中樞神經(jīng)信息反映的文字信息進行比對，當一致時，開啟所述鎖。經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明公開了一種語言中樞解碼方法、系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的鎖?；诙ńt外譜構造腦機接口，依據(jù)近紅外收-發(fā)電路提取被測人左耳的耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，并通過檢測確定被測人默想孤立漢字重復出現(xiàn)的順序和重復周期，提取并構造包含韻母和聲母不同特征信息對應的電壓信號為環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條；然后基于該環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條依據(jù)預設信號采集時長進行抽檢，并對包含有完整韻母和聲母特征信息的抽檢電壓信號進行信號濾波和特征信息的抽取，再確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息后，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文字表中某一漢字。通過上述直接利用耳穴信號采集接口電路，提取人們在默想不同漢字時信號特征的差異，能夠?qū)崿F(xiàn)在克服現(xiàn)有技術中的解碼設備復雜的同時，提高進行神經(jīng)解碼過程中的正識率的目的。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例一公開的一種語言中樞解碼方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實施例一公開的進行查詢比對的流程圖；圖3為本發(fā)明實施例二公開的一種語言中樞解碼方法的流程圖；圖4為本發(fā)明實施例四公開的一種語言中樞解碼系統(tǒng)的結構示意圖；圖5為本發(fā)明示例二中公開的語言中樞解碼方法對應的原理圖；圖6為本發(fā)明實施例五中公開的一種鎖的結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明基于耳穴近紅外譜構造腦機接口進行語言中樞解碼(或者神經(jīng)解碼)，其主要通過依據(jù)近紅外收-發(fā)電路提取被測人左耳的耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，并將對應電壓信號的重復默想的同一漢字的特征信息構造環(huán)形數(shù)據(jù)鏈，并在預設信號采集時長內(nèi)進行抽檢，并對所抽檢的抽檢電壓信號進行信號濾波和特征信息的抽取，在預設對應關系的文字表中對確定的具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息進行查找和比對，確定被測人默想孤立漢字為文字表中某一具體的漢字。通過上述過程直接利用耳穴信號采集接口電路，提取人們在默想不同漢字時信號特征的差異，不僅能夠克服現(xiàn)有技術中進行神經(jīng)解碼的設備過于復雜的問題，同時還實現(xiàn)了提高進行神經(jīng)解碼或者語言中樞解碼的正識率的目的。具體過程通過本發(fā)明以下實施例進行詳細的說明。實施例一 由附圖I本發(fā)明公開的一種語言中樞解碼方法的流程圖可知，該語言中樞解碼方法包括以下步驟步驟S101，依據(jù)近紅外收-發(fā)電路提取被測人左耳的耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，不同的電壓信號對應不同的被默想孤立漢字的特征信息。在步驟SlOl中，根據(jù)提取被測人耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，來區(qū)別當前被測人默想孤立漢字的特征信息，該特征信息主要包括韻母和聲母信息。對于檢測到的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，以下簡稱電壓信號，其與被默想孤立漢字的特征之間的關系為不同的電壓信號對應不同的被默想孤立漢字的特征信息，也就是說，可以根據(jù)所檢測到的電壓信號的不同來區(qū)別被默想孤立漢字中的不同的特征信息，同樣的，也可以根據(jù)所檢測的電壓信號的相同來識別被默想孤立漢字中的相同的特征信息。步驟S102，檢測并確定所述被默想孤立漢字的重復出現(xiàn)順序和重復周期T，提取并構造包含韻母和聲母不同特征信息對應的電壓信號為環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條。在執(zhí)行步驟S102的過程中，隨著被測人不斷的重復被默想孤立漢字，由此進行的檢測可確定該被默想孤立漢字的重復出現(xiàn)順序，以及其重復的周期，通常情況下，所述被默想孤立漢字的重復周期T的范圍是0. 25秒秒。也就是說，在該步驟S102中實際上是檢測并確定被測人在每個O. 25秒 3秒中默想孤立漢字的重復出現(xiàn)的順序。在確定被默想孤立漢字的重復周期T以及重復出現(xiàn)順序后，提取該被默想孤立漢字對應的電壓信號對應的不同特征信息按照重復出現(xiàn)的順序構造成環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條。其中，特征信息包括韻母和聲母，該環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條也是由分別對應韻母和聲母的電壓信號采用環(huán)行的方式構成。在步驟S102中構造環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條是利用腦-耳穴映射的延遲特征，通過該特征可以方便后續(xù)執(zhí)行的測試與識別。步驟S103，依據(jù)預設信號采集時長t，在所述環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條內(nèi)分別采集包含完整韻母和聲母特征的抽檢電壓信號并輸出；其中，所述信號采集時長t依據(jù)所述被默想孤立漢字的重復周期T設置。在步驟S103中，為了保證在進行信號采樣的過程中，能夠采集到完整的韻母和聲母特征，該信號采集時長t依據(jù)所述被默想孤立漢字的重復周期T進行設置，設置的方式主要包括按照重復周期T的整數(shù)倍K設置信號采樣時長t，具體為t=KT，其中，整數(shù)倍K大于等于2。通常情況下，設置所述信號采集時長t是所述被默想孤立漢字的重復周期的2倍，即 t=2T。步驟S104，對所述抽檢電壓信號進行信號濾波和特征信息的抽取，確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息。其中，關聯(lián)維數(shù)是指在非線性分析中描述時域信號的確定規(guī)律及其程度的算法，相同關聯(lián)維數(shù)時域特征是指在該算法下具有相同確定規(guī)律和程度的時域信號的特征。在執(zhí)行步驟S104的過程中，對所述抽檢電壓信號進行信號濾波的過程包括采用切比雪夫II型濾波器對所述抽檢電壓信號進行濾波；其中，所述預設頻率范圍為O. I赫茲
千赫茲。該信號濾波過程為頻域帶通濾波。對進行信號濾波后的抽檢電壓信號進行特征信息的抽取的過程包括在預設頻帶寬度范圍內(nèi)，對進行信號濾波后的抽檢電壓信號進行平移窗口搜索；所述平移窗口對應的預設頻帶寬度范圍為3赫茲 18赫茲。通過上述執(zhí)行步驟S104進行信號濾波和特征信息的抽取后，獲取具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息。步驟S105，依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文字表中某一漢字。通過執(zhí)行上述步驟SlOf步驟S105，直接利用耳穴信號采集接口電路，采集耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，不僅能夠克服現(xiàn)有技術中進行神經(jīng)解碼的設備過于復雜的問題。而且同時，依據(jù)不同的電壓信號對應不同的被測人默想孤立漢字的特征信息進行上述處理，最終依據(jù)提取到的被測人在默想不同漢字時信號特征的差異，確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，并在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文字表中某一漢字。也就是說，確定當前被測人所默想孤立漢字是哪一個漢字，通過上述確定具體漢字的過程還實現(xiàn)了提高進行神經(jīng)解碼或者語言中樞解碼的正識率的目的。需要說明的是，如圖2所示，在執(zhí)行步驟S105的過程中主要包括如下步驟步驟S1051，依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息中包含的韻母，確定在預設對應關系的所述文字表中所要查找的查詢范圍。步驟S1052，依據(jù)獲取到的所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息中包含的聲母，在所述查詢范圍內(nèi)查找對應所述聲母的漢字信息，確定所述文字信息為所述被默想孤立漢字對應的漢字。在執(zhí)行上述步驟S1051和步驟S1052的過程中涉及的預設對應關系的文字表，其按照韻母與聲母的排列組合方式存儲對應的文字。執(zhí)行上述過程，通過獲取到的具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息中包含的韻母和聲母在該文字表中，查找最終確定該韻母和聲母在該文字表內(nèi)對應的漢字，即為被默想孤立漢字對應的漢字。通過上述過程能夠較為準確的確定被測人默想孤立漢字到底是哪個字，從而提高進行神經(jīng)解碼或者語言中樞解碼的正識率。實施例二
在上述本發(fā)明公開的實施例一的基礎上，本發(fā)明還公開了一種語言中樞解碼方法，其流程圖如圖3所示，主要包括步驟S101，依據(jù)近紅外收-發(fā)電路提取被測人左耳的耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，不同的電壓信號對應不同的被默想孤立漢字的特征信息。步驟S102，檢測并確定所述被默想孤立漢字的重復出現(xiàn)順序和重復周期T，提取并構造包含韻母和聲母不同特征信息對應的電壓信號為環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條。步驟S103，依據(jù)預設信號采集時長t，在所述環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條 內(nèi)分別包含完整韻母和聲母特征的抽檢電壓信號并輸出；其中，所述信號采集時長t依據(jù)所述被默想孤立漢字的重復周期T設置。步驟S104，對所述抽檢電壓信號進行信號濾波和特征信息的抽取，確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息。步驟S106，在所述預設頻率范圍內(nèi)，搜索與所述確定具有相同時域特征的特征信息偏移的特征信息，作為差異特征信息；步驟S107，比較所述差異特征信息與所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，獲取識別率。步驟S105，依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文字表中某一漢字。該附圖3中公開的步驟S101、步驟S102、步驟S103、步驟S104和步驟S105與上述實施例一附圖I中公開的步驟SlOf步驟S105中的具體執(zhí)行過程一致，這里不再進行贅述。而本發(fā)明該實施例二公開增加與步驟S104與步驟S105之間的步驟S106和步驟S107，通過在同樣的預設頻率范圍內(nèi)(所述預設頻率范圍為O. I赫茲 I千赫茲)，通過獲取與具有相同時域特征的特征信息偏移的特征信息，也就是與步驟S104中確定的特征信息存在偏移或偏差的差異特征信息，然后比較該差異特征信息和具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，將預設的最小容忍范圍差異特征出現(xiàn)的次數(shù)與上述計算獲取到的差異特征信息出現(xiàn)的次數(shù)的比值作為識別率，該識別率即為正識率。其中，預設的最小容忍范圍差異特征出現(xiàn)的次數(shù)通過檢測情況以及外部檢測環(huán)境進行預設；通過增加的步驟S106和步驟S107能夠從數(shù)字角度出發(fā)獲取確切的執(zhí)行步驟SlOr步驟S105進行語言中樞解碼的正識率。實施例三為了更清楚的說明上述本發(fā)明實施例一和實施例二公開的語言中樞解碼方法，這里本發(fā)明還給出具體進行應用的實施例進行詳細說明。在測試的過程中使被測人或受試者處于平靜狀態(tài)下，使受試者同時默想漢語單字“你、我、他”，然后通過提取受試者耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，經(jīng)過電壓信號的采集后，利用MATLAB設計合適類型和參數(shù)的(例如切比雪夫II型)濾波器并進行濾波、抽取等處理獲取特征信號，在對該特征信號進行處理。具體步驟結合上述語言中樞解碼方法主要測試的過程包括首先，受試者分別默想單個漢字“你、我、他”，每次默想一個漢字，并以每個漢字默想的持續(xù)時間為O. 25秒秒(重復周期T)，不斷循環(huán)默想該字，并確定信號采集時長t為單個漢字默想時間的兩倍(t=2T)，以確保每次都能抓取到完整信號。同時，在該測試中設置默想每兩個不同漢字之間停頓的間隔時間為10秒。上述過程利用腦-耳穴映射的延遲特征，構造環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條，方便測試與識別。然后，采用MATLAB設計或選擇合適類型和參數(shù)的(例如切比雪夫II型)濾波器，并確定濾波窗口大小和抽檢電壓信號的搜尋范圍，對抽樣到的抽檢電壓信號進行平移窗口搜索，確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，即找出同一漢字的相同時域特征，且此時域特征與其它漢字的時域特征不同。其中，在該測試中濾波器的頻帶寬度(窗口)選擇在3Hz (赫茲廣18Hz之間，特征信號的搜索范圍在O. IHz^lkHz內(nèi)。然后，在前述頻率范圍內(nèi)找出不同漢字的特征差異信息后，對此頻率范圍內(nèi)的兩種時域信號進行觀察比對，及比較所述差異特征信息與所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的
特征信息，找出時域信號內(nèi)的其它特征(例如短時過零率和短時能量)，得出識別率。通過上述測試，該識別率及進行語言中樞解碼的正識率能夠達到70%，遠遠高于現(xiàn)有技術中的語言中樞解碼的正識率。最后，根據(jù)上述獲取到的確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文字表中某一漢字。假設在上述抽取的過程中抽取到的是包含有“我”這一漢字的韻母和聲母完整特征信息，此時，通過在按照韻母與聲母的排列組合方式存儲對應的文字的文字表中進行查找比對，能夠通過完整的韻母和聲母信息確定文字表中存在的“我”為受試者默想的孤立漢字。同樣的，如果抽取到的是“你”或者“他”對應的完整的韻母和聲母信息，也可以通過在按照韻母與聲母的排列組合方式存儲對應的文字的文字表中進行查找比對確定抽取的，受試者默想的孤立漢字。本發(fā)明結合腦-耳穴映射理論，選擇額耳穴，映射腦額區(qū)(額葉后側(cè)就是布洛馬區(qū))。其中，語言中樞(布洛馬區(qū))是最早發(fā)現(xiàn)的腦區(qū)定位實證，位于額葉后側(cè)，語言中樞針對發(fā)音器官的控制，可能通過與額葉呈現(xiàn)映(反)射關系的額耳穴，觀察得到。通過上述過程可知，直接利用實驗儀器輕便、簡易和成本低的耳穴信號采集接口電路進行檢測，基于重復默想同一漢字的方式，構造環(huán)形數(shù)據(jù)鏈，在默想漢字的重復周期的整數(shù)倍信號采樣時長內(nèi)進行采集，確保每次都能采集到完整的單個漢字或韻母信號；再通過對獲取到的具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息中包含的韻母和聲母在該文字表中，查找最終確定該韻母和聲母在該文字表內(nèi)對應的漢字，即為被默想孤立漢字對應的漢字。通過上述過程能夠較為準確的確定被測人默想孤立漢字到底是哪個字，從而提高進行神經(jīng)解碼或者語言中樞解碼的正識率。進一步的，通過本發(fā)明公開的上述語言中樞解碼方法，還可以將其應用于腦康復訓練中，例如使用耳朵說話，以及腦控制實施，例如基于思維開鎖中，基于本發(fā)明公開的語言中樞解碼方法，將大大擴展由于神經(jīng)解碼的可使用的應用場合。實施例四在上述本發(fā)明公開的一種語言中樞解碼方法的基礎上，本發(fā)明還對應公開了一種語言中樞解碼系統(tǒng)，如圖4所示，主要包括近紅外收-發(fā)電路101，構造單元102，采集單元103、濾波器104和中央處理器105。
近紅外收-發(fā)電路101的輸入端與被測人左耳的耳額穴A連接，用于提取所述被測人左耳的耳額穴A的氧合血紅蛋白近紅外透射的電壓信號。其中，不同的所述電壓信號對應不同的默想孤立漢字的特征信息。該構造單元102由與所述近紅外收-發(fā)電路101輸入端連接的被測人腦共同構成。該構造單元102，用于檢測并確定被測人腦中所述被默想孤立漢字的重復出現(xiàn)順序和重復周期T，提取并構造包含韻母和聲母不同特征信息對應的電壓信號為環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條。采集單元103與所述近紅外收-發(fā)電路101的輸出端連接，用于依據(jù)預設信號采集時長t，在所述環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條內(nèi)分別包含完整韻母和聲母特征的抽檢電壓信號并輸出；其中，所述信號采集時長t依據(jù)所述被默想孤立漢字的重復周期T設置。其中，所述采集單元103由數(shù)字存儲示波器(圖中未示出)，鍵控同步采集單元(圖中未示出)和模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D單元(圖中未示出)構成。其中，數(shù)字存儲示波器可選擇型號為Agilent 54624A的數(shù)字存儲示波器，但是，本發(fā)明對該數(shù)據(jù)存儲示波器的選擇并不僅限于此。在采集單元103采集電壓信號的過程中，由鍵控同步采集單元在預設信號采集時長t，采集環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條內(nèi)分別包含完整韻母和聲母特征的抽檢電壓信號，并將其通過模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D單元進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由數(shù)字存儲示波器上輸出，即將該抽檢電壓信號形象的顯示于數(shù)字存儲示波器上。濾波器104與所述采集單元103連接，用于對所述抽檢電壓信號進行信號濾波和特征信息的抽取，確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息。其中，該濾波器104可以為切比雪夫II型濾波器；其中，所述切比雪夫II型濾波器的頻帶寬度范圍為3赫茲 18赫茲；所述預設頻率范圍為O. I赫茲 I千赫茲。但是，本發(fā)明對于濾波器的選擇并不僅限于此，還可以利用MATLAB設計合適類型和參數(shù)的濾波器。中央處理器105與所述濾波器104連接，用于依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文
字表中某一漢字。上述本發(fā)明公開的一種語言中樞解碼系統(tǒng)中的近紅外收-發(fā)電路101，構造單元102，采集單元103、濾波器104和中央處理器105中的具體執(zhí)行過程以及執(zhí)行時所依據(jù)的原理與上述實施例一至實施例三中對應的部分相同，因此，這里不再進行贅述。通過上述本發(fā)明公開的系統(tǒng)，同樣直接利用輕便的實驗儀器構成的耳穴信號采集接口電路進行檢測，基于重復默想同一漢字的方式，構造環(huán)形數(shù)據(jù)鏈，在默想漢字的重復周期的整數(shù)倍信號采樣時長內(nèi)進行采集，確保每次都能采集到完整的單個漢字或韻母、聲母信號；再通過對獲取到的具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息中包含的韻母和聲母在該文字表中進行查找和比對，最終確定該韻母和聲母在該文字表內(nèi)對應的漢字。需要說明的是，在實際應用中對該語言中樞解碼系統(tǒng)的實際解碼過程進行檢測，并進一步通過示例對其是否能夠提高正識率進行說明。示例二基于上述公開的耳穴近紅外譜腦機接口的語言中樞解碼方法，采集被測人耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，通過軟件設計合適類型(切比雪夫II型)和參數(shù)的濾波器進行濾波和抽取，在時域信號內(nèi)查找出找出漢字“你、我、他”和單韻母“[i]、[O]、[a]”的特征差異。請參閱附圖5中示出的語言中樞解碼方法對應的原理圖，包括受試者的大腦1，受試者的耳額穴2，近紅外收-發(fā)電路3，構成環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條4，Agilent54624A的數(shù)字存儲示波器5和濾波器6。其中，大腦I中的A指代控制說話的區(qū)域，B指代控制閱讀的區(qū)域，C指代控制聽的區(qū)域，D指代控制嗅的區(qū)域，E指代控制視的區(qū)域。 測量過程中的條件為溫度22°C ±3°C，濕度55±10%。室內(nèi)空氣無明顯擾動，室外無強噪聲和電磁源。預實驗組4名被測人或受試者，3男I女，年齡在25歲 48歲之間。要求受試者狀態(tài)為靜坐閉目，不斷默想單個漢字，構成環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條4，循環(huán)測試一個漢字10次，再測量另一個漢字10次，兩個不同的漢字之間間隔10秒。在構成環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條4中針對一個漢字的默想周期T為O. 25s^3s ;后續(xù)進行檢測時的信號采集時長t則為t=2T。采集點為受試者的左耳的耳額穴。近紅外收-發(fā)電路3的設置875nm單波長，透射，傳感二極管軸向夾角0°。在測試的過程中，利用Agilent 54624A的數(shù)字存儲示波器5，鍵控同步采集單元(圖中未示出)和A/D單元(圖中未示出)，基于Excel 546000Toolbar軟件采集抽檢電壓信號。在采集到所需的抽檢電壓信號之后，使用MATLAB軟件設計合適參數(shù)的濾波器，或者切比雪夫II型濾波器，當使用切比雪夫II型濾波器時參數(shù)可選擇為階數(shù)n=9，通帶紋波rp=30。對于濾波器的頻帶寬度則選擇在3Ηζ 18Ηζ之間，同時對抽檢電壓信號在O. IHflkHz的頻率范圍內(nèi)平移搜索，找出特征區(qū)別明顯的頻段。獲取到的特征為對于同一受測者，漢字“你、我、他”和單韻母“[i]、[O]、[a]”之間特征不同，區(qū)別明顯；對于不同的受測者，同一漢字“你、我、他”的特征也有差異。通過測試獲取到的識別率為對于4名受測者，經(jīng)由基于上述本發(fā)明公開的方法和系統(tǒng)對近紅外收-發(fā)電路3檢測到的電壓信號進行處理后，四名受測者默想漢字“你、我、他”的識別率分別為70%、70%、50% ；30%,30%,60% ；60%,70%,60% ;70%、50%、70%。由以上數(shù)據(jù)能夠看出，有一位受測者的識別率較低，為30%，其余受測者的識別率均達到50%以上，相較于現(xiàn)有技術中的識別率而言，本發(fā)明在簡化設備的同時同樣能夠獲取較高的識別率，降低了語言中樞解碼過程的復雜程度和成本。實施例五基于上述本發(fā)明公開的一種語言中樞解碼方法和系統(tǒng)的基礎上，本發(fā)明還對應公開了一種基于上述語言中樞解碼方法和系統(tǒng)的鎖，如圖6所示，主要包括實施例四中所公開的語言中樞解碼系統(tǒng)61，以及與所述語言中樞解碼系統(tǒng)61連接的觸發(fā)端62。當需要開啟鎖時，使所述觸發(fā)端62與開鎖人的左耳的額耳穴A觸接，在所述語言中樞解碼系統(tǒng)61中，將預存儲的文字信息與提取到的所述開鎖人當前語言中樞神經(jīng)信息反映的文字信息進行比對，當一致時，開啟所述鎖。通過上述過程，結合本發(fā)明上述實施例一至實施例四中公開的語言中樞解碼方法和該方法對應的語言中樞解碼系統(tǒng)，能夠通過預先設置的方式將開啟鎖所需要的文字信息存儲于語言中樞解碼系統(tǒng)中，當該語言中樞解碼系統(tǒng)檢測到被測人所默想的文字信息與預先存儲的文字信息一致時，開啟設置有該語言中樞解碼系統(tǒng)的鎖，從而提高該鎖的安全性倉泛。綜上所述通過上述直接利用耳穴信號采集接口電路，提取人們在默想不同漢字時信號特征的差異，能夠?qū)崿F(xiàn)在克服現(xiàn)有技術中的解碼設備復雜的同時，提高進行神經(jīng)解碼過程中的正識率的目的。進一步的，通過本發(fā)明公開的上述語言中樞解碼方法和系統(tǒng)，還可以將其應用于腦康復訓練中，例如使用耳朵說話，以及腦控制實施，例如基于思維開鎖中，基于本發(fā)明公開的語言中樞解碼方法，將大大擴展由于神經(jīng)解碼的可使用的應用場合。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置
而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術領域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種語言中樞解碼方法，其特征在于，包括 依據(jù)近紅外收-發(fā)電路提取被測人左耳的耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，不同的電壓信號對應不同的被默想孤立漢字的特征信息； 檢測并確定所述被默想孤立漢字的重復出現(xiàn)順序和重復周期，提取并構造包含韻母和聲母不同特征信息對應的電壓信號為環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條； 依據(jù)預設信號采集時長，在所述環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條內(nèi)采集分別包含完整韻母和聲母特征的抽檢電壓信號并輸出；其中，所述信號采集時長依據(jù)所述被默想孤立漢字的重復周期設置； 對所述抽檢電壓信號進行信號濾波和特征信息的抽取，確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息； 依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文字表中某一漢字。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述被默想孤立漢字的重復周期的范圍是0. 25秒 3秒。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述信號采集時長依據(jù)所述被默想孤立漢字的重復周期設置的過程包括 設置所述信號采集時長是所述被默想孤立漢字的重復周期的2倍。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，對所述抽檢電壓信號進行信號濾波的過程包括 采用切比雪夫II型濾波器對所述抽檢電壓信號進行濾波； 其中，所述預設頻率范圍為O. I赫茲千赫茲。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，對進行信號濾波后的抽檢電壓信號進行特征信息的抽取的過程包括 在預設頻帶寬度范圍內(nèi)，對進行信號濾波后的抽檢電壓信號進行平移窗口搜索； 所述平移窗口對應的預設頻帶寬度范圍為3赫茲 18赫茲。
6.根據(jù)權利要求廣5中任意一項所述的方法，其特征在于，在確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息之后，在預設對應關系的文字表中查找比對之前，還包括 在所述預設頻率范圍內(nèi)，搜索與所述確定具有相同時域特征的特征信息偏移的特征信息，作為差異特征信息； 比較所述差異特征信息與所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，獲取識別率。
7.根據(jù)權利要求Γ5中任意一項所述的方法，其特征在于，依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文字表中某一漢字的過程包括 依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息中包含的韻母，確定在預設對應關系的所述文字表中所要查找的查詢范圍； 依據(jù)獲取到的所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息中包含的聲母，在所述查詢范圍內(nèi)查找對應所述聲母的漢字信息，確定所述文字信息為所述被默想孤立漢字對應的漢字； 其中，預設對應關系的所述文字表中按照韻母與聲母的排列組合方式存儲對應的文字。
8.一種語言中樞解碼系統(tǒng)，其特征在于，包括 輸入端與被測人左耳的耳額穴連接的近紅外收-發(fā)電路，所述近紅外收-發(fā)電路，用于提取所述被測人左耳的耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射的電壓信號；其中，不同的所述電壓信號對應不同的默想孤立漢字的特征信息； 與所述近紅外收-發(fā)電路輸入端連接的被測人腦共同構成的構造單元，所述構造單元，用于檢測并確定被測人腦中所述被默想孤立漢字的重復出現(xiàn)順序和重復周期，提取并構造包含韻母和聲母不同特征信息對應的電壓信號為環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條； 與所述近紅外收-發(fā)電路輸出端連接的采集單元，用于依據(jù)預設信號采集時長，在所述環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條內(nèi)分別包含完整韻母和聲母特征的抽檢電壓信號并輸出；其中，所述信號采集時長依據(jù)所述被默想孤立漢字的重復周期設置； 與所述采集單元連接的濾波器，用于對所述抽檢電壓信號進行信號濾波和特征信息的抽取，確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息； 與所述濾波器連接的中央處理器，用于依據(jù)所述具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定所述被默想孤立漢字為所述文字表中某一漢字。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波器包括切比雪夫II型濾波器； 其中，所述切比雪夫II型濾波器的頻帶寬度范圍為3赫茲 18赫茲；所述預設頻率范圍為O. I赫茲"I千赫茲。
10.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集單元由Agilent54624A數(shù)字存儲示波器，鍵控同步采集單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D單元構成。
11.一種鎖，其特征在于，包括 權利要求8 10中任意一項所述語言中樞解碼系統(tǒng)； 與所述語言中樞解碼系統(tǒng)連接的觸發(fā)端； 當需要開啟鎖時，使所述觸發(fā)端與開鎖人的左耳的額耳穴觸接，在所述語言中樞解碼系統(tǒng)中，將預存儲的文字信息與提取到的所述開鎖人當前語言中樞神經(jīng)信息反映的文字信息進行比對，當一致時，開啟所述鎖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種語言中樞解碼方法、系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的鎖。依據(jù)近紅外收-發(fā)電路提取被測人左耳的耳額穴的氧合血紅蛋白近紅外透射電壓信號，通過檢測確定被測人默想孤立漢字重復出現(xiàn)的順序和重復周期，提取并構造包含韻母和聲母不同特征信息對應的電壓信號為環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條；并基于該環(huán)形數(shù)據(jù)鏈條依據(jù)預設信號采集時長進行抽檢，經(jīng)頻域帶通濾波，確定具有相同關聯(lián)維數(shù)時域特征的特征信息后，在預設對應關系的文字表中查找比對，確定被默想孤立漢字為文字表中某一漢字。通過上述直接利用耳穴信號采集接口電路，提取被測人默想不同漢字時信號特征的差異，能夠?qū)崿F(xiàn)在克服現(xiàn)有技術中的解碼設備復雜的同時，提高進行神經(jīng)解碼過程中的正識率的目的。
文檔編號E05B49/00GK102880656SQ201210315559
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權日2012年8月30日
發(fā)明者李文石, 李雷, 錢重陽 申請人:蘇州大學