貝葉斯與狀態空間解碼

速度卡爾曼濾波器

速度卡爾曼濾波器是使皮質內游標控制得以實用的卡爾曼解碼器參數化方式。它不直接解碼位置,而是把速度視為主要的運動學狀態,並對其積分以移動游標。這之所以重要,是因為運動皮質的放電與動作方向、速度的相關遠比與絕對位置的相關穩健,故速度觀測模型能更好地捕捉神經訊號,且關鍵在於積分步驟為輸出施加了平滑性。

狀態通常為位置、速度與一常數偏移;動力學矩陣 A 編碼輕微的速度自相關(一階平滑先驗),而位置為速度之積分;觀測矩陣 C 的擬合使放電率主要載於速度。由於絕對位置從不被直接觀測,微小偏差會積分成緩慢漂移,這也是閉迴路與意圖校正變體之所以要釘住速度估計、而非信任解碼位置的原因。速度 KF 是 ReFIT 與閉迴路解碼器自適應所建構的基礎。

兩個解碼器讀取同一陣列。其一輸出解碼位置,隨神經元閃爍而跳動;另一輸出解碼速度,由於游標是該速度的平滑積分,即使底層神經估計同樣充滿雜訊,仍能平順地滑向目標。

解碼速度再積分,是現代游標 BCI 之所以有可控感的重要原因。

又称
velocity KFposition–velocity Kalman decoder速度 KF