CN103976733A - 一种多通道脑电波控制眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多通道脑电波控制眼镜，其包括：眼镜框架，眼镜框的中部设置有陀螺仪传感器，眼镜框上设置有电池模块及左、右眼眨眼电流探测器，左镜片上设置有瞳孔视点方向追踪器；左眼镜腿设置有语音话筒、语音控制开关、无线通讯模块、侧脑脑波信号探测器及脑波信号耳夹探测器；右眼镜腿设置太阳穴脑波信号探测器、微型扬声器；还包括脑波控制外接模块，脑波控制外接模块与无线通讯模块信号连接并接收检测的信号。本发明的有益效果是：通过集成多种传感器于一部眼镜上，多种采集到的信号数据可以完成复杂的设备操作任务，可以让用户只通过头部对设备进行多通道控制，突破了其它相关产品只限于简单娱乐的功能，让脑波控制真正的实用化。

Description

一种多通道脑电波控制眼镜

技术领域

本发明涉及脑电波控制的术领域，尤其涉及到一种多通道脑电波控制眼镜。

背景技术

目前的脑电波装置可以读取多种频率波段脑电波的电压大小数据，虽然理论上可以利用多个脑电波波段来控制多个通道的参数，但是对人的大脑来说这种数据是串行的，而且人脑很难直接从一个频率波段随意转换到另一个频率波段，即人很难控制大脑不停地在睡眠与兴奋的状态之间快速切换，所以在一个串行通道里通过转移脑电波频率波段来进行多功能的操作是不能实现的。市场上的脑电波产品能用到的领域有情绪改善、心理训练、心理测评、心理健康、教育研究等，可以描述出人的注意力与精神放松状态，但还做不到直接利用脑电波进行多通道复杂设备的操作。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种多通道脑电波控制眼镜。

本发明是通过以上技术方案实现：

本发明提供了一种多通道脑电波控制眼镜，该多通道脑电波控制眼镜包括：具有眼镜框及与所述眼镜框连接的左眼镜腿和右眼镜腿的眼镜框架，

所述眼镜框内设置有左镜片和右镜片，且所述眼镜框的中部设置有陀螺仪传感器，位于所述眼镜框朝向人头部的一侧设置有电池模块，所述电池模块上固定有眨眼探测器支架，所述眨眼探测器支架上分别设置有与人眼对应设置的右眼眨眼电流探测器和左眼眨眼电流探测器，所述左镜片上设置有瞳孔视点方向追踪器；

所述左眼镜腿沿远离眼镜框的方向依次设置有语音话筒、语音控制开关、无线通讯模块及侧脑脑波信号探测器，且所述左眼镜腿的端部还转动连接有镜腿延长耳夹臂，所述镜腿延长耳夹臂上固定设置有脑波信号耳夹探测器； 

所述右眼镜腿沿远离眼镜框的方向依次设置有瞳孔视点追踪开关、太阳穴脑波信号探测器、微型扬声器；

还包括脑波控制外接模块，所述脑波控制外接模块与所述无线通讯模块信号连接并接收所述陀螺仪传感器、右眼眨眼电流探测器、左眼眨眼电流探测器、瞳孔视点方向追踪器、脑波信号耳夹探测器、太阳穴脑波信号探测器及侧脑脑波信号探测器检测的信号。

优选的，所述电池模块上设置有控制所述电池模块打开和关闭的电源开关。

优选的，所述脑波控制外接模块包括外壳，设置在所述外壳上并与所述设置在左眼镜腿的无线通讯模块信号连接并用于显示陀螺仪传感器、右眼眨眼电流探测器、左眼眨眼电流探测器、瞳孔视点方向追踪器、脑波信号耳夹探测器、太阳穴脑波信号探测器检测及侧脑脑波信号探测器的信号的显示装置。

优选的，所述显示装置包括：β波强度显示屏、α波强度显示屏、θ波强度显示屏、无线通讯信号灯、语音指令信号灯、眨眼探测信号灯及系统状态指示灯。

优选的，还包括移动终端，所述移动终端与所述脑电波控制外接收模块信号连接。

优选的，所述移动终端为手机、平板、电脑。

本发明的有益效果是：本发明提供的多通道脑电波控制眼镜集成多种传感器于一部眼镜上，通过多种采集到的信号数据可以完成复杂的设备操作任务，可以让用户只通过头部对设备进行多通道控制，可以进行各种电脑游戏的操作，突破了其它相关产品只限于简单娱乐的功能，让脑波控制真正的实用化。

头部UI设计：通过陀螺仪传感器获取的空间方位数据来进行视场的变化控制。人可以通过头部上、下、左、右方向的轻微摆动来进行多个显示画面之间的切换，设置头部摆动超过某个角度后就进行画面的切换，或者在某一种3D场景中通过头部的偏转来进行观察视角的变化。当切换为需要画面时，可以通过眨眼方式、语音口令、集中注意力脑波等方式来进行所选画面的确认并进入。

眼球UI设计：通过瞳孔视点方向追踪器3来观察眼球的转动变化，对某一个画面或场景中的某个对象进行选择。选择完成后可以通过眨眼方式、语音口令、集中注意力脑波等方式来进行面向对象的操作。

触发通道设计：α波作为一种自发脑电波，与视觉皮层的闲散节律相对应，睁眼、思考问题或接受其它刺激时α波消失，如果又安静闭目则α波又重新出现。通过左眼眨眼电流探测器5、右眼眨眼电流探测器4可以读取人在眨眼时产生的微电流，利用α波的阻断现象，可以在特定的操作环境设定所需要的指令，当监测到眨眼行为时就可以触发命令，适合可重复的操作。经过眨眼训练可以做到左眼触发、右眼触发与双眼触发，构成3种逻辑行为的组合。

附图说明

图1是本发明实施例提供的多通道脑电波控制眼镜的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的脑波控制外接模块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的多通道脑电波控制眼镜的使用状态参考图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以右结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1、图2和图3，图1是本发明实施例提供的多通道脑电波控制眼镜的结构示意图；图2是本发明实施例提供的脑波控制外接模块的结构示意图；图3是本发明实施例提供的多通道脑电波控制眼镜的使用状态参考图。

本发明实施例提供了一种多通道脑电波控制眼镜，该多通道脑电波控制眼镜包括：该多通道脑电波控制眼镜包括：具有眼镜框及与所述眼镜框连接的左眼镜腿和右眼镜腿的眼镜框架12，

所述眼镜框内设置有左镜片和右镜片，且所述眼镜框的中部设置有陀螺仪传感器9，位于所述眼镜框朝向人头部的一侧设置有电池模块2，所述电池模块2上固定有眨眼探测器支架13，所述眨眼探测器支架13上分别设置有与人眼对应设置的右眼眨眼电流探测器4和左眼眨眼电流探测器5，所述左镜片上设置有瞳孔视点方向追踪器3；

所述左眼镜腿沿远离眼镜框的方向依次设置有语音话筒11、语音控制开关15、无线通讯模块10及侧脑脑波信号探测器7，且所述左眼镜腿的端部还转动连接有镜腿延长耳夹臂14，所述镜腿延长耳夹臂14上固定设置有脑波信号探测器8； 

所述右眼镜腿沿远离眼镜框的方向依次设置有瞳孔视点追踪开关16、太阳穴脑波信号探测器6、微型扬声器17；

还包括脑波控制外接模块，所述脑波控制外接模块与所述无线通讯模块10信号连接并接收所述陀螺仪传感器9、右眼眨眼电流探测器4、左眼眨眼电流探测器5、瞳孔视点方向追踪器3、脑波信号探测器8、太阳穴脑波信号探测器6及侧脑脑波信号探测器7检测的信号。

其中，所述电池模块2上设置有控制所述电池模块2打开和关闭的电源开关1。

其中的脑波控制外接模块包括外壳201，设置在所述外壳201上并与所述设置在左眼镜腿的无线通讯模块10信号连接并用于显示陀螺仪传感器9、右眼眨眼电流探测器4、左眼眨眼电流探测器5、瞳孔视点方向追踪器3、脑波信号探测器8、太阳穴脑波信号探测器6及侧脑脑波信号探测器7检测的信号的显示装置。具体的，所述显示装置包括：β波强度显示屏204、α波强度显示屏205、θ波强度显示屏206、无线通讯信号灯207、语音指令信号灯208、眨眼探测信号灯209及系统状态指示灯210。

为了方便对本发明实施例提供的多通道脑电波控制眼镜的理解，下面结合附图对本发明实施例提供的多通道脑电波控制眼镜进行详细说明。

图1所示为本发明所述实施方式的一种多通道脑电波控制眼镜立体图。结构上包含：电源开关1；眼镜框架12；眨眼探测器支架13；镜腿延长耳夹臂14；语音控制开关15；瞳孔视点追踪开关16。采用的探测器包含：瞳孔视点方向追踪器3；右眼眨眼电流探测器4；左眼眨眼电流探测器5；太阳穴脑波信号探测器6；侧脑脑波信号探测器7；脑波信号探测器8；陀螺仪传感器9。其它功能模块包含：为上述探测器供电的电池模块2；与上述探测器信号连接并用于传输信号的无线通讯模块10；接收语音的语音话筒11；接收声音的微型扬声器17。

场景通道：通过陀螺仪传感器9获取的空间方位数据来进行视场的变化控制。人可以通过头部上、下、左、右方向的轻微摆动来进行多个显示画面之间的切换，设置头部摆动超过某个角度后就进行画面的切换，或者在某一种3D场景中通过头部的偏转来进行观察视角的变化。当切换为需要画面时，可以通过眨眼方式、语音口令、集中注意力脑波等方式来进行所选画面的确认并进入。

坐标通道：通过瞳孔视点方向追踪器3来观察眼球的转动变化，对某一个画面或场景中的某个对象进行选择。选择完成后可以通过眨眼方式、语音口令、集中注意力脑波等方式来进行面向对象的操作。

触发通道：α波作为一种自发脑电波，与视觉皮层的闲散节律相对应，睁眼、思考问题或接受其它刺激时α波消失，如果又安静闭目则α波又重新出现。通过左眼眨眼电流探测器5、右眼眨眼电流探测器4可以读取人在眨眼时产生的微电流，利用α波的阻断现象，可以在特定的操作环境设定所需要的指令，当监测到眨眼行为时就可以触发命令，适合可重复的操作。经过眨眼训练可以做到左眼触发、右眼触发与双眼触发，构成3种逻辑行为的组合。

脑波通道：通过太阳穴脑波信号探测器6、侧脑脑波信号探测器7与脑波信号探测器8来获取脑波电压数据。因为电波控制眼镜的作用是控制和操作设备，所以不需要睡眠状态的δ波，只需要4Hz到30Hz范围内的θ波、α波与β波，每个波段上附载有多种频率的脑电波，当人的精神状态处于其中一个波段时，精神力越强则对应的脑波电压幅度越大。从生理上来讲，人不能随意从一个波段快速切换到另一个波段，频繁切换很难控制而且也对身体健康有坏处。因此这几种脑电波适合百分比、数量、程度方面的指标及参数控制。

语音通道：通过语音话筒11与微型扬声器17可以构建双工语音控制通道，辅助进行语音方面简单的命令操作。

眼镜通讯：通过眼镜集成的各种传感器，对脑电波数据进行实时采集和分析处理，解析出注意力集中度、放松度等心理状态，闭眼α波，扭头抬头变化，眼球视点变化，语音命令等参数，采用蓝牙、射频及其它无线通讯方式将数据发送脑波控制外接模块，或者直接发送到带有无线接收功能的电脑、手机等智能设备。

图2所示为本发明所述实施方式的脑波控制外接模块立体图。此外接模块作为脑电波控制眼镜的附件，主要起扩展设备连接与通信状态显示功能。外观结构上包括：外壳201；USB接口202。脑波强度显示包括：β波强度显示屏204；α波强度显示屏205；θ波强度显示屏206；通讯功能包括：无线通讯模块203。指示灯包括：无线通讯信号灯207；语音指令信号灯208；眨眼探测信号灯209；系统状态指示灯210。

USB连接：脑波控制外接模块通过标准USB接口与其它设备相连接，如手机、平板电脑、笔记本电脑及其它仪器设备，方便没有无线接收功能的电子设备使用，扩大脑波意念眼镜的使用范围。

无线通讯：采用蓝牙、射频及其它与脑电波眼镜相匹配的无线通讯方式，接收由脑电波眼镜发送过来的信号数据，进行部分中间环节的处理，并在USB脑波控制外接模块上以分布条状显示出脑电波大致数值大小，以闪烁灯的亮灭来显示眨眼、语音、连接及系统功能状态的情况。

脑波显示：在外接模块上以分布条状显示出脑电波中β波、α波与θ波的大致电压数值大小，为每种脑电波设置一个电压分布区间，当脑波电压小于电压最低值时没有灯带亮，当脑波电压等于或高于最大值时灯带全亮，当脑波电压介于电压分布区间时按百分比的情况来点亮部分灯带。

提示灯：用闪烁灯的亮灭来显示眨眼、语音、连接及系统功能状态的情况，每个灯对应一种状态。当有眨眼数据接收到时，眨眼提示灯就会被点亮。当有语音指令被正确识别并接收到时，语音提示灯就会被点亮。当外接模块与脑电波眼镜无线连接匹配上时，连接指示灯就会常亮，如果匹配失败则以一定的闪烁方式进行提醒。当模块工作正常时，系统状态指示灯会常亮，如果出现功能故障则以一定的闪烁方式进行提醒。

该多通道脑电波控制眼镜还包括的移动终端与所述脑电波控制外接收模块信号连接。具体点的所述移动终端为手机、平板或电脑。

其使用如图3所示，图3所示为本发明所述实施方式的多通道脑电波控制眼镜的使用状态参考图。

通过外接模块的连接：脑电波控制眼镜与脑波控制外接模块之间通过无线通讯的方式传输各种采集到的数据，外接模块通过USB接口以有线的方式连接到其它设备上，这样脑电波眼镜就可以把数据传输到其它终端设备上，进行设备的控制和操作。

没有外接模块的连接：脑电波控制眼镜直接通过无线通讯方式把采集到的数据传输给与眼镜无线通讯匹配好的终端设备上，直接进行设备的控制和操作。

通过上述描述可以看出，本实施例提供的多通道脑电波控制眼镜集成多种传感器于一部眼镜上，通过多种采集到的信号数据可以完成复杂的设备操作任务，可以让用户只通过头部对设备进行多通道控制，可以进行各种电脑游戏的操作，突破了其它相关产品只限于简单娱乐的功能，让脑波控制真正的实用化。

头部UI设计：通过陀螺仪传感器9获取的空间方位数据来进行视场的变化控制。人可以通过头部上、下、左、右方向的轻微摆动来进行多个显示画面之间的切换，设置头部摆动超过某个角度后就进行画面的切换，或者在某一种3D场景中通过头部的偏转来进行观察视角的变化。当切换为需要画面时，可以通过眨眼方式、语音口令、集中注意力脑波等方式来进行所选画面的确认并进入。

眼球UI设计：通过瞳孔视点方向追踪器3来观察眼球的转动变化，对某一个画面或场景中的某个对象进行选择。选择完成后可以通过眨眼方式、语音口令、集中注意力脑波等方式来进行面向对象的操作。

触发通道设计：α波作为一种自发脑电波，与视觉皮层的闲散节律相对应，睁眼、思考问题或接受其它刺激时α波消失，如果又安静闭目则α波又重新出现。通过左眼眨眼电流探测器5、右眼眨眼电流探测器4可以读取人在眨眼时产生的微电流，利用α波的阻断现象，可以在特定的操作环境设定所需要的指令，当监测到眨眼行为时就可以触发命令，适合可重复的操作。经过眨眼训练可以做到左眼触发、右眼触发与双眼触发，构成3种逻辑行为的组合。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多通道脑电波控制眼镜，其特征在于，包括：具有眼镜框及与所述眼镜框连接的左眼镜腿和右眼镜腿的眼镜框架（12），所述眼镜框内设置有左镜片和右镜片，且所述眼镜框的中部设置有陀螺仪传感器（9），位于所述眼镜框朝向人头部的一侧设置有电池模块（2），所述电池模块（2）上固定有眨眼探测器支架（13），所述眨眼探测器支架（13）上分别设置有与人眼对应设置的右眼眨眼电流探测器（4）和左眼眨眼电流探测器（5），所述左镜片上设置有瞳孔视点方向追踪器（3）；所述左眼镜腿沿远离眼镜框的方向依次设置有语音话筒（11）、语音控制开关（15）、无线通讯模块（10）及侧脑脑波信号探测器（7），且所述左眼镜腿的端部还转动连接有镜腿延长耳夹臂（14），所述镜腿延长耳夹臂（14）上固定设置有脑波信号耳夹探测器（8）； 所述右眼镜腿沿远离眼镜框的方向依次设置有瞳孔视点追踪开关（16）、太阳穴脑波信号探测器（6）及微型扬声器（17）；还包括脑波控制外接模块，所述脑波控制外接模块与所述无线通讯模块（10）信号连接并接收所述陀螺仪传感器（9）、右眼眨眼电流探测器（4）、左眼眨眼电流探测器（5）、瞳孔视点方向追踪器（3）、脑波信号耳夹探测器（8）、太阳穴脑波信号探测器（6）及侧脑脑波信号探测器（7）检测的信号。

2.根据权利要求1所述的多通道脑电波控制眼镜，其特征在于，所述电池模块（2）上设置有控制所述电池模块（2）打开和关闭的电源开关（1）。

3.根据权利要求1所述的多通道脑电波控制眼镜，其特征在于，所述脑波控制外接模块包括外壳（201），设置在所述外壳（201）上并与所述设置在左眼镜腿的无线通讯模块信号连接并用于显示所述陀螺仪传感器（9）、右眼眨眼电流探测器（4）、左眼眨眼电流探测器（5）、瞳孔视点方向追踪器（3）、脑波信号耳夹探测器（8）、太阳穴脑波信号探测器（6）及侧脑脑波信号探测器（7）检测的信号的显示装置。

4.根据权利要求3所述的多通道脑电波控制眼镜，其特征在于，所述显示装置包括：β波强度显示屏（204）、α波强度显示屏（205）、θ波强度显示屏（206）、无线通讯信号灯（207）、语音指令信号灯（208）、眨眼探测信号灯（209）及系统状态指示灯（210）。

5.根据权利要求1所述的多通道脑电波控制眼镜，其特征在于，还包括移动终端，所述移动终端与所述脑电波控制外接收模块信号连接。

6.根据权利要求5所述的多通道脑电波控制眼镜，其特征在于，所述移动终端为手机、平板、电脑。