1.一种多模态人体参数同步采集系统,其特征在于:包括多模态信息采集硬件系统、上位机软件系统以及无线网络传输部分;
1)所述多模态信息采集硬件系统包括计算机、脑电‑脑氧信息同步采集装置、脑电信息采集及传输部分、脑氧信息采集及传输部分、肌氧信息采集及传输部分、肌电及运动信息采集及传输部分、同步触发部分;所述脑电‑脑氧信息同步采集装置包括脑电采集传感器和近红外光源探头的位置及布置采集通道,脑电‑脑氧信息同步采集装置穿戴在使用者头部,采集大脑皮层脑电信号和大脑血氧信号;所述脑电‑脑氧信息同步采集装置内里适当填充有海绵,在近红外光源探头位置处设置有薄层塑料层;还包括黑色隔光布辅助装备;
2)上位机软件系统基于MATLAB的GUI环境进行开发,包括使用者基本信息采集模块、多类刺激任务呈现界面模块、同步触发打标模块、多模态信息接收模块、数据文件保存模块、数据预处理模块、信号波形实时显示模块;所述上位机软件系统中的数据预处理模块包括一个基于ICA的综合滤波器,以去除获取到的脑电、脑氧、肌氧、肌电及运动信息原始信号中的伪影及噪声干扰;基于ICA的综合滤波器去除脑电信号的基线漂移、肌电、眼电、心电以及
50Hz工频及谐波信号的伪影成分,获取带宽为0.1‑100Hz的有效EEG信号;去除肌电信号中的50Hz工频及谐波信号、电磁辐射以及内在的伪影,获取带宽为0.5‑250Hz的有效EMG信号;
去除脑氧信号中的运动伪影、非目标脑功能活动的信号成分,进而基于修正后的Beer‑Lambert定律计算出脑氧浓度信号;去除肌氧信号中由于运动造成的干扰成分得到局部血氧饱和度信号;去除运动信息中的基线漂移以及幅值异常运动信息采集数据点,并分别提取每块肌肉处x、y、z三轴的角速度和加速度信号;
3)无线网络传输部分,基于Wi‑Fi组建无线局域网,基于Wi‑Fi无线网络将所述硬件系统中的各个信号采集及传输部分硬件采集装置节点化,并通过数据流同步的方式实现运动过程中多模态脑电、脑氧、肌氧、肌电及运动信号的实时采集及传输。
2.一种基于权利要求1所述的多模态人体参数同步采集系统的人体参数同步采集方法,其特征在于:硬件系统中的脑电‑脑氧信息同步采集装置用于采集大脑皮层脑电和脑氧信号,首先将64导湿电极类型的脑电采集传感器根据国际10‑20系统布置在覆盖全脑的额区、枕区、顶区及颞区的相应位置,将24个光源*16个探头的近红外光源探头传感器根据国际10‑20系统布置在覆盖与任务相关的额区和运动区相应位置,监测44通道大脑皮层的脑氧信息变化;然后,在近红外光源探头传感器之间布置3cm薄层塑料层,便于透气及减少近红外探头的抖动;最后,安装脑电采集传感器和近红外光源探头传感器部件,脑电‑脑氧信息同步采集装置内里可适当填充海绵,外围可覆盖黑色隔光布用于遮挡过强光线,减少近红外信号中的干扰成分,保证采集到的的近红外信号质量;
包括以下步骤:
1)通过理论分析得到脑电与功能近红外同步测量的传感器通道布置模型;
2)根据步骤1)所获得的布置模型,将脑电‑脑氧信息同步采集装置设计实现,标记脑电传感器及标记近红外光源探头传感器的位置,进行传感器器件安装,将脑电传感器及近红外光源探头传感器布置就位;所述近红外光源探头传感器内衬3cm薄层塑料层,外遮有黑色隔光布;
3)搭建人体运动功能检测的多模态人体参数同步采集系统中的多模态信息同步采集硬件系统和上位机软件系统,通过同步触发模块及无线网络传输部分将硬件系统和上位机软件系统连接进行信息传输及处理,实现包括多类刺激任务选择及呈现、同步触发及标定、多模态信息采集、保存、处理及实时显示的功能;
4)使用者佩戴好步骤2)所获得的脑电‑脑氧信息同步采集装置,将步骤3)中多模态信息采集硬件系统中的肌氧采集传感器和肌电‑运动信息电极布置在使用者肢体肌肉组织上,准备就绪后接通所有设备,等待系统调试稳定后开始正式采集,在上位机软件系统中选择刺激任务进行运动任务,同时实现多模态皮层脑电、脑氧、肌氧、肌电及运动信息的采集及时间序列的同步打标;
5)将采集到的多模态信息在上位机软件系统中进行数据保存、预处理及实时显示。