CN105117018A - 一种利用脑电波与眼球状态的信息交互系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用脑电波与眼球状态的信息交互系统及方法，该系统包括脑电波采集装置、眼球信号采集装置、交互单元及信息终端；所述脑电波采集装置、眼球信号采集装置及交互单元均与所述信息终端进行通信连接；所述交互单元安装于使用者的面部正前方，且交互单元上设置有通过眼球聚焦选择的虚拟功能按键。该系统结构简单、操作方便，操控准确性高。该方法使得表达存在障碍的人员，将无法表达具体含义的脑电波信号结合眼球聚焦区域来生成使用者的操作信号，相较于单纯的眼球状态控制生成操作信号而言，信号错误率降低；两者的结合创新性的克服了现有技术的问题，巧妙的实现了用户操作，极大的便利了存在表达障碍人员的生活，具有较大的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用脑电波与眼球状态的信息交互系统及方法。
背景技术
目前人们借助信息终端为媒介与他人进行信息交互的发展已非常成熟，但针对存在表述障碍的人群如四肢障碍和语言障碍，使其与其他人或信息终端设备的交互方式非常缺乏。
现有技术中已有利用眼球追踪的方式实现人机交互，通过信息终端为媒介与其他人交互的方式。依靠眼球追踪技术实现的人机交互主要是通过眼球信号传感器采集用户的眼球信号，判断用户眼球的聚焦位置，通过眼球聚焦位置的轨迹实现用户输入。但仅靠眼球追踪技术实现的交互方式操作较困难，用户使用的便捷性较差，且技术实现难度大，容易受到环境光源的干扰；一些实现方式需要特殊的视觉刺激信号供给操作者，并需要相应的用于监控的反应码。
现有的脑电波控制技术逐渐发展成熟，已经出现了多种脑电波控制的产品。由于目前脑电波感应技术主要依靠采集用户的α、β、θ和δ四种脑电波强度来判定用户的意识状态。目前有利用脑电波感应技术实现用户睡眠质量检测和简单控制的产品。但脑电波感应技术暂时还无法达到直接表述用户思想的目的。
发明内容
本发明为了解决存在表述障碍人群的交互问题，提供一种应用灵活、安全可靠、执行效率高且兼容性强的利用脑电波与眼球状态的信息交互系统及方法。
一种利用脑电波与眼球状态的信息交互系统，包括脑电波采集装置、眼球信号采集装置、交互单元及信息终端；
所述脑电波采集装置、眼球信号采集装置及交互单元均与所述信息终端进行通信连接；
所述交互单元安装于使用者的面部正前方，且交互单元上设置有通过眼球聚焦选择的虚拟功能按键。
所述交互单元上设置有虚拟键盘。
还包括与信息终端相连的发声装置。
所述交互单元为平板电脑。
一种利用脑电波与眼球状态的信息交互方法，采用所述的利用脑电波与眼球状态的信息交互系统，首先，通过采集使用者眼球在交互单元上的聚焦位置；其次，获取脑电波信号采集装置采集的使用者的脑电波信号强度变化；最后依据，使用者的脑电波信号强度变化情况，依据现有的脑电波分析方法判断使用者是否需要进行眼球聚焦位置对应虚拟功能的操作，通过信息终端获取使用者的操作信号，并将对应的反馈信号传输至交互单元。
所述信息终端与远程服务器进行通信相连。
所述信息终端获取使用者的操作信号后，信息终端对所选操作按键进行高亮显示。
高亮显示的按键区域反馈给使用者，告知使用者已经选中当前按键。
根据研究发现，当人眼在观看电视、访问IPTV应用时，会自觉的聚焦在需要控制的位置。
有益效果
本发明提供了一种利用脑电波与眼球状态的信息交互系统及方法，该系统包括脑电波采集装置、眼球信号采集装置、交互单元及信息终端；所述脑电波采集装置、眼球信号采集装置及交互单元均与所述信息终端进行通信连接；所述交互单元安装于使用者的面部正前方，且交互单元上设置有通过眼球聚焦选择的虚拟功能按键。该系统结构简单、操作方便，操控准确性高。该交互方法通过采集使用者眼球在交互单元上的聚焦位置；获取脑电波信号采集装置采集的使用者的脑电波信号强度变化；依据使用者的脑电波信号强度变化情况，依据现有的脑电波分析方法判断使用者是否需要进行眼球聚焦位置对应虚拟功能的操作，通过信息终端获取使用者的操作信号，并将对应的反馈信号传输至交互单元。该方法使得表达存在障碍的人员，将无法表达具体含义的脑电波信号结合眼球聚焦区域来生成使用者的操作信号，相较于单纯的眼球状态控制生成操作信号而言，信号错误率降低；两者的结合创新性的克服了现有技术的问题，且巧妙的实现了用户操作，极大的便利了存在表达障碍人员的生活，具有较大的推广价值。
附图说明
图1为本发明所述系统的原理结构框图；
图2为应用本发明所述系统的使用场景示意图；
图3为本发明所述方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种利用脑电波与眼球状态的信息交互系统，包括脑电波采集装置、眼球信号采集装置、交互单元及信息终端；
所述脑电波采集装置、眼球信号采集装置及交互单元均与所述信息终端进行通信连接；
所述交互单元安装于使用者的面部正前方，且交互单元上设置有通过眼球聚焦选择的虚拟功能按键。
所述交互单元上设置有虚拟键盘。
还包括与信息终端相连的发声装置。
所述交互单元为平板电脑。
如图3所示，一种利用脑电波与眼球状态的信息交互方法，采用所述的利用脑电波与眼球状态的信息交互系统，首先，通过采集使用者眼球在交互单元上的聚焦位置；其次，获取脑电波信号采集装置采集的使用者的脑电波信号强度变化；最后依据，使用者的脑电波信号强度变化情况，依据现有的脑电波分析方法判断使用者是否需要进行眼球聚焦位置对应虚拟功能的操作，通过信息终端获取使用者的操作信号，并将对应的反馈信号传输至交互单元。
所述信息终端与远程服务器进行通信相连。
所述信息终端获取使用者的操作信号后，信息终端对所选操作按键进行高亮显示。
高亮显示的按键区域反馈给使用者，告知使用者已经选中当前按键。
根据研究发现，当人眼在观看电视、访问IPTV应用时，会自觉的聚焦在需要控制的位置。
如图2所示，用户躺卧在病床上，眼球信号采集装置和显示装置对准用户面部，交互单元与信息终端连接，信息终端提供显示内容和操作接口传输给交互单元。眼球信号采集装置即时采集用户的眼球状态。显示装置上设有一个光标点，该光标点一直跟随用户眼球的聚焦位置。显示装置上设有虚拟操作按键，用户可以通过眼球对显示装置上虚拟按键的聚焦，使该虚拟按键加亮显示，若该虚拟按键是用户需要选择操作的，则用户集中注意力在该虚拟按键上，通过用户头戴的脑电波采集装置可以采集到用户脑电波的强度改变，主要利用α波和β波的波动状态判定用户是否需要选择加亮的虚拟按键进行操作。从而实现了用户在显示装置上的操作。比如，用户需要进行喝水操作，则用户通过眼球聚焦在交互单元上的“喝水”虚拟按键上，当检测到高频段的脑电波信号时，信息终端判断当前用户需要进行“喝水”操作，并传递信号使得所选操作按键高亮显示；同时，将用户的操作信号发送到远程服务器，与远程服务器相连的移动终端，可以实时接收到用户的操作信号，并对该操作信号进行反馈，帮助使用者完成所需操作。
配套相应的输入方式和虚拟按键，则可实现用户对信息终端的高效输入。信息终端通过显示装置和发声装置，实现信息终端对用户的输出反馈，从而实现高效的人机交互。利用脑电波感应技术和眼球追踪技术的结合，配套相应的输入方式和虚拟按键，实现如同正常人在平板电脑上的操作体验。
本发明的技术效果在于可以使瘫痪患者或肢体和言语不便者仅通过眼球和意念将想要表达的内容进行输出，并可以通过信息终端与其他人进行沟通。
Claims (7)
1.一种利用脑电波与眼球状态的信息交互系统，其特征在于，包括脑电波采集装置、眼球信号采集装置、交互单元及信息终端；
所述脑电波采集装置、眼球信号采集装置及交互单元均与所述信息终端进行通信连接；
所述交互单元安装于使用者的面部正前方，且交互单元上设置有通过眼球聚焦选择的虚拟功能按键。
2.根据权利要求1所述的一种利用脑电波与眼球状态的信息交互系统，其特征在于，所述交互单元上设置有虚拟键盘。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用脑电波与眼球状态的信息交互系统，其特征在于，还包括与信息终端相连的发声装置。
4.根据权利要求3所述的一种利用脑电波与眼球状态的信息交互系统，其特征在于，所述交互单元为平板电脑。
5.一种利用脑电波与眼球状态的信息交互方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的利用脑电波与眼球状态的信息交互系统，首先，通过采集使用者眼球在交互单元上的聚焦位置；其次，获取脑电波信号采集装置采集的使用者的脑电波信号强度变化；最后依据，使用者的脑电波信号强度变化情况，依据现有的脑电波分析方法判断使用者是否需要进行眼球聚焦位置对应虚拟功能的操作，通过信息终端获取使用者的操作信号，并将对应的反馈信号传输至交互单元。
6.根据权利要求5所述的一种利用脑电波与眼球状态的信息交互方法，其特征在于，所述信息终端与远程服务器进行通信相连。
7.根据权利要求5所述的一种利用脑电波与眼球状态的信息交互方法，其特征在于，所述信息终端获取使用者的操作信号后，信息终端对所选操作按键进行高亮显示。
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Publications (1)
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