CN104853286A - 一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，包括耳机本体和电脑终端，耳机本体通过无线网络或数据线与电脑终端连接，第一信息提取模块首先对其收到的脑电波信号进行滤波优化处理，再将脑电波信号与第一数据库进行比对，判断在第一数据库中是否有其所对应的字符，若存在，则提取出该字符，并按相应顺序将提取到的字符组合为字符信号，再通过无线通信模块或数据线把该字符信号发送给第二信息提取模块；第二信息提取模块将其收到的字符信号与第二数据库进行对比匹配，判断在第二数据库中是否有与该字符信号所对应的事件，若存在，则将其发送给事件执行模块；事件执行模块根据该事件执行命令在电脑终端进行相应的控制动作。

Description

一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统

技术领域

本发明涉及耳机与电脑终端交互通信领域，特别是涉及一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统。

背景技术

随着脑电波检测技术的发展越来越完善，我们可以将脑电波检测技术应用到电脑终端交互领域中，通过脑电波感应耳机，直接将用户的想法传输到电脑终端上，电脑终端直接受理，进行用户想法的操作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，使得用户可直接通过脑电波控制电脑终端完成音频配置等动作，操控方便，耳机本体便于携带。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，包括耳机本体和电脑终端，耳机本体通过无线网络或音频控制数据线与电脑终端连接，所述耳机本体包括脑电波感应器、滤波放大电路、处理器、第一无线通信模块和第一音频控制接口，所述电脑终端包括第二音频控制接口、第二无线通信模块、第一信息提取模块、第一数据库、第二信息提取模块、第二数据库和事件执行模块，第一音频控制接口通过音频控制数据线与第二音频控制接口连接。

本发明中，所述脑电波感应器用于采集用户的脑电波信号，滤波放大电路用于对该脑电波信号进行滤波放大处理，处理器将处理后的脑电波信号通过无线网络或音频控制数据线发送给第一信息提取模块，当耳机本体通过音频控制数据线与电脑终端连接时，将自动断开无线网络。

本发明中，所述第一数据库存储有脑电波信号与字符信息的对应关系数据表。

本发明中，所述第一信息提取模块将其收到的脑电波信号与第一数据库进行比对，判断在第一数据库中是否有该脑电波信号所对应的字符，若存在，则提取出该脑电波信号所对应的字符，并按相应顺序将提取到的字符组合为字符信号，再把该字符信号发送给第二信息提取模块。

本发明中，所述第二数据库存储有字符信息与音量匹配事件的对应关系数据表。

本发明中，所述第二信息提取模块用于将其收到的字符信号与第二数据库进行对比匹配，判断在第二数据库中是否有该字符信号所对应的事件，若存在，则将该事件执行命令发送给事件执行模块。

本发明中，所述事件执行模块用于接收事件执行命令，并根据该命令在电脑终端进行相应的控制动作。

本发明中，所述第二数据库存储有字符信息与音量匹配事件的对应关系数据表。

本发明中，所述第二信息提取模块用于将其收到的字符信号与第二数据库进行对比匹配，判断在第二数据库中是否有该字符信号所对应的事件，若存在，则将该事件执行命令发送给事件执行模块。

本发明中，所述事件执行模块用于接收事件执行命令，并根据该命令在电脑终端进行相应的控制动作。

本发明中，所述第一信息提取模块在判断第一数据库中是否有其接收到脑电波信号所对应的字符时，若某字符所对应的脑电波信号强度大于第一数据库所存储的相对应的预设脑电波信号强度时，第一信息提取模块将该字符设置为关键字。

本发明中，所述第二信息提取模块在判断第二数据库中是否有其接收到字符信号所对应的事件时，若该字符信号中存在关键字字符，则提取出该关键字字符所对应的事件信号。

本发明中，所述的事件执行命令包括音量调节命令、音频切换命令、播放进度控制命令和播放开关控制命令。

相应的，所述字符和脑电波信号包括与音量调节、音频切换、播放进度控制和播放开关控制相关的字符和脑电波信号。

本发明还包括适应不同用户间其脑电波信号存在的个体差异的学习模块，学习模块将待学习事件与经过多次验证采集得到的脑电波信号进行匹配，并将匹配的脑电波信号与其对应的字符信息的对应关系存入第一数据库，将该字符信息与该学习事件的对应关系存入第二数据库。

本发明中，所述的无线网络为蓝牙无线网络、WiFi无线网络或移动通信无线网络中的一种或多种的组合。

本发明中，所述的脑电波感应器包括分布在大脑额区的第一传感器N1、分布在大脑颞区的第二传感器N2、分布在大脑顶区的第三传感器N3和分布在大脑枕区的第四传感器N4中的一种或多种。

本发明中，所述耳机本体还包括第一匹配模块，所述电脑终端还包括第二匹配模块，第一匹配模块与第一信息提取模块连接，第二匹配模块与第二信息提取模块连接，耳机本体和电脑终端通过匹配模块进行配对验证。

本发明的有益效果是：

1）本发明在耳机本体和电脑终端上增设脑电波感应器、第一信息提取模块、第一数据库、第二信息提取模块、第二数据库和事件执行模块，可直接通过脑电波控制电脑终端完成相应的动作，更加快捷方便的实现音频控制的操作。

2）本发明耳机本体通过无线网络直接与电脑终端进行实时交互，使得用户在不方便直接操控电脑终端的时候，可以通过想法命令电脑终端完成相应的动作。本发明耳机本体还可通过音频控制数据线直接与电脑终端进行实时交互，传输效率更高，响应速度更快，还可通过音频控制数据线为耳机提供电力，解决无线耳机续航能力差、通信时延高的困扰。

3）本发明可通过关键字来确定脑电波信号所对应的事件命令，有效提高事件执行的准确性。

4）本发明可设置四种脑电波感应传感器，信号采集更准确。

5）本发明中，耳机本体上仅设置有脑电波采集和初步处理单元，将脑电波分析单元设置在电脑终端上，有效减轻耳机本体的重量，减小耳机本体的体积，降低耳机本体的功耗，延长耳机本体的续航能力，有效提升耳机本体的续航能力。

附图说明

图1为本发明系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，包括耳机本体和电脑终端，耳机本体通过无线网络或音频控制数据线与电脑终端连接，所述耳机本体包括脑电波感应器、滤波放大电路、处理器、第一无线通信模块和第一音频控制接口，所述电脑终端包括第二音频控制接口、第二无线通信模块、第一信息提取模块、第一数据库、第二信息提取模块、第二数据库和事件执行模块，第一音频控制接口通过音频控制数据线与第二音频控制接口连接。脑电波感应器通过滤波放大电路与处理器连接，处理器通过第一无线通信模块与第二无线通信模块连接，处理器通过第一音频控制接口与第二音频控制接口连接。

本发明中，所述脑电波感应器用于采集用户的脑电波信号，滤波放大电路用于对该脑电波信号进行滤波放大处理，处理器将处理后的脑电波信号通过无线网络或音频控制数据线发送给第一信息提取模块，当耳机本体通过音频控制数据线与电脑终端连接时，将自动断开无线网络。

本发明中，所述第一数据库存储有脑电波信号与字符信息的对应关系数据表。

本发明中，所述第一信息提取模块将其收到的脑电波信号与第一数据库进行比对，判断在第一数据库中是否有该脑电波信号所对应的字符，若存在，则提取出该脑电波信号所对应的字符，并按相应顺序将提取到的字符组合为字符信号，再把该字符信号发送给第二信息提取模块。

本发明中，所述第二数据库存储有字符信息与音量匹配事件的对应关系数据表。

本发明中，所述第二信息提取模块用于将其收到的字符信号与第二数据库进行对比匹配，判断在第二数据库中是否有该字符信号所对应的事件，若存在，则将该事件执行命令发送给事件执行模块。

本发明中，所述事件执行模块用于接收事件执行命令，并根据该命令在电脑终端进行相应的控制动作。

本发明中，所述第二数据库存储有字符信息与音量匹配事件的对应关系数据表。

本发明中，所述第二信息提取模块用于将其收到的字符信号与第二数据库进行对比匹配，判断在第二数据库中是否有该字符信号所对应的事件，若存在，则将该事件执行命令发送给事件执行模块。

本发明中，所述事件执行模块用于接收事件执行命令，并根据该命令在电脑终端进行相应的控制动作。

本发明中，所述第一信息提取模块在判断第一数据库中是否有其接收到脑电波信号所对应的字符时，若某字符所对应的脑电波信号强度大于第一数据库所存储的相对应的预设脑电波信号强度时，第一信息提取模块将该字符设置为关键字。

本发明中，所述第二信息提取模块在判断第二数据库中是否有其接收到字符信号所对应的事件时，若该字符信号中存在关键字字符，则提取出该关键字字符所对应的事件信号。

本发明中，所述的事件执行命令包括音量调节命令、音频切换命令、播放进度控制命令和播放开关控制命令。

相应的，所述字符和脑电波信号包括与音量调节、音频切换、播放进度控制和播放开关控制相关的字符和脑电波信号。

本发明还包括适应不同用户间其脑电波信号存在的个体差异的学习模块，学习模块将待学习事件与经过多次验证采集得到的脑电波信号进行匹配，并将匹配的脑电波信号与其对应的字符信息的对应关系存入第一数据库，将该字符信息与该学习事件的对应关系存入第二数据库。

本发明中，所述的无线网络为蓝牙无线网络、WiFi无线网络或移动通信无线网络中的一种或多种的组合。通过蓝牙无线网络，使得耳机与电脑终端间的响应效率高，功耗小，提高耳机的持续使用时长。通过WiFi无线网络，使得网络传输效率高，实现远程交互控制。通过移动通信无线网络，地域限制更小，能随时随地地进行远程交互控制。

本发明中，所述的脑电波感应器包括分布在大脑额区的第一传感器N1、分布在大脑颞区的第二传感器N2、分布在大脑顶区的第三传感器N3和分布在大脑枕区的第四传感器N4中的一种或多种。本发明根据大脑的活跃区域，将多个脑电波传感器设置在耳机本体或附加结构上，使得脑电波感应器接收到更准确的脑电波信号。其中，第一传感器N1主要用于检测β波，第三传感器N3、第四传感器N4主要用于检测α波。

本发明中，所述耳机本体还包括第一匹配模块，所述电脑终端还包括第二匹配模块，第一匹配模块与第一信息提取模块连接，第二匹配模块与第二信息提取模块连接，耳机本体和电脑终端通过匹配模块进行配对验证。

本发明中，耳机本体的滤波放大电路包括多组与传感器一一对应连接的滤波放大单元、多路选择开关，第一传感器N1、第二传感器N2、第三传感器N3和第四传感器N4均分别通过滤波放大单元与多路选择开关连接，多路选择开关再通过模数转换器和处理器连接。

其中，滤波放大单元包括依次连接的第一放大器、50Hz陷波器、低通滤波器和第二放大器。传感器检测感应脑电波信号，并将该脑电波信号发送给第一放大器进行初步放大处理，再经过50Hz陷波器滤除50Hz的干扰和噪声，最后通过低通滤波器和第二放大器进行进一步滤波和放大处理，输出优化后的脑电波信号。

多路脑电波信号经多路选择开关离散成一路串行的脉冲信号，再经过模数转换后，由处理器进行数据转发。

所述第一放大器为包括OP-07放大芯片的高输入阻抗差分放大器。

Claims (8)

1.一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，其特征在于：包括耳机本体和电脑终端，耳机本体通过无线网络或音频控制数据线与电脑终端连接，所述耳机本体包括脑电波感应器、滤波放大电路、处理器、第一无线通信模块和第一音频控制接口，所述电脑终端包括第二音频控制接口、第二无线通信模块、第一信息提取模块、第一数据库、第二信息提取模块、第二数据库和事件执行模块，第一音频控制接口通过音频控制数据线与第二音频控制接口连接；

所述脑电波感应器用于采集用户的脑电波信号，滤波放大电路用于对该脑电波信号进行滤波放大处理，处理器将处理后的脑电波信号通过无线网络或音频控制数据线发送给第一信息提取模块，当耳机本体通过音频控制数据线与电脑终端连接时，将自动断开无线网络；

所述第一数据库存储有脑电波信号与字符信息的对应关系数据表；

所述第一信息提取模块将其收到的脑电波信号与第一数据库进行比对，判断在第一数据库中是否有该脑电波信号所对应的字符，若存在，则提取出该脑电波信号所对应的字符，并按相应顺序将提取到的字符组合为字符信号，再把该字符信号发送给第二信息提取模块；

所述第二数据库存储有字符信息与音量匹配事件的对应关系数据表；

所述第二信息提取模块用于将其收到的字符信号与第二数据库进行对比匹配，判断在第二数据库中是否有该字符信号所对应的事件，若存在，则将该事件执行命令发送给事件执行模块；

所述事件执行模块用于接收事件执行命令，并根据该命令在电脑终端进行相应的控制动作。

2.根据权利要求1所述的一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，其特征在于：所述第一信息提取模块在判断第一数据库中是否有其接收到脑电波信号所对应的字符时，若某字符所对应的脑电波信号强度大于第一数据库所存储的相对应的预设脑电波信号强度时，第一信息提取模块将该字符设置为关键字。

3.根据权利要求2所述的一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，其特征在于：所述第二信息提取模块在判断第二数据库中是否有其接收到字符信号所对应的事件时，若该字符信号中存在关键字字符，则提取出该关键字字符所对应的事件信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，其特征在于：所述的事件执行模块包括音频配置模块，所述事件执行命令包括音量调节命令、音频切换命令、播放进度控制命令和播放开关控制命令；

相应的，所述字符和脑电波信号包括与音量调节、音频切换、播放进度控制和播放开关控制相关的字符和脑电波信号。

5.根据权利要求1中所述的一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，其特征在于：还包括适应不同用户间其脑电波信号存在的个体差异的学习模块，学习模块将待学习事件与经过多次验证采集得到的脑电波信号进行匹配，并将匹配的脑电波信号与其对应的字符信息的对应关系存入第一数据库，将该字符信息与该学习事件的对应关系存入第二数据库。

6.根据权利要求1中所述的一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，其特征在于：所述的无线网络为蓝牙无线网络、WiFi无线网络或移动通信无线网络中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求1中所述的一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，其特征在于：所述的脑电波感应器包括分布在大脑额区的第一传感器N1、分布在大脑颞区的第二传感器N2、分布在大脑顶区的第三传感器N3和分布在大脑枕区的第四传感器N4中的一种或多种。

8.根据权利要求1中所述的一种基于便携式脑电波感应耳机的电脑实时交互系统，其特征在于：所述耳机本体还包括第一匹配模块，所述电脑终端还包括第二匹配模块，第一匹配模块与第一信息提取模块连接，第二匹配模块与第二信息提取模块连接，耳机本体和电脑终端通过匹配模块进行配对验证。