CN106873777A

CN106873777A - 基于脑电控制的手机操作方法及系统

Info

Publication number: CN106873777A
Application number: CN201710044812.XA
Authority: CN
Inventors: 李云昊; 李晓星; 王远航
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2017-06-20

Abstract

本发明公开了一种基于脑电控制的手机操作方法及系统，属于脑电信号控制领域，方法包括：手机接收当前操作者的脑电波的专注度信息，并将接收的专注度信息与手机预先设定的比较信息进行比对：当比对结果正确时，执行相应操作。还提供一种基于脑电控制的手机操作系统。本发明通过在手机中设定了与手机主人相匹配的比较信息后，只有手机主人以及与手机主人相似的专注度值的人才可以实现对手机的操作。与传统的手机操作方法相比，使用面较广，还适合一些特殊群体及一些特殊目的应用。同时，在使用过程中，可以通过训练来提高手机主人的专注度，进而设置较高的比较信息，提高手机操作的难度，提高手机的使用安全。

Description

基于脑电控制的手机操作方法及系统

技术领域

本发明涉及脑电信号控制技术领域，特别涉及一种基于脑电控制的手机操作方法及系统。

背景技术

从1983年第一台手机DynaTAc 8000x的诞生，到现在智能手机的普及，手机历经了三十多年的发展，其功能也从一开始单纯的语音通话到现在的可以安装使用各种软件。为了让用户更加方便的使用手机，工程师门设计开发了各种功能以使用户可以更加方便的使用手机，比如开/关机、滑动切换界面、屏幕方向切换/锁定、亮度自动调节以及手机的加/解锁等功能，其中，手机的加/解锁功能为用户使用手机提供了极大的方便。手机的加/解锁功能主要有两方面作用：一方面是防止用户的意外操作，如防止用户在打电话时误碰到其他的按键，导致触发了不需要的功能；另一方面是对手机加密，防止他人在未经主人允许的情况下使用手机，为用户的信息安全提供保障。

目前，用户一般是通过按键触发、屏幕触发、环境特征触发或者生物特征触发对手机进行各项操作。以手机加/解锁功能的操作为例，包括按键式解锁即通过触发一个按键功能来操控手机的加/解锁；基于用户输入特征匹配的解锁即基于触摸输入和图形用户界面通过识别用户输入特征与预设的特征是否匹配来进行解锁；基于感应环境特征的解锁即通过硬件装置感知手机的外部环境，然后根据感知来自动解锁；基于生物特征的解锁即通过识别用户的生物特征来来判断是否为合法用户并解锁等。

但是现有的手机操作方法仍然存在一些问题：一是，特殊人群无法通过上述一般操作方式对手机进行操作，现有的手机操作方式在某些方面的使用具有局限性。二是，一些特殊目的手机操作，如果使用上述一般的操作方法，无法保障用户的信息安全。三是，由于手动操作相比于“大脑想法”会存在一定的时间延迟，因此，通过手部操作手机还不够灵活。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于脑电控制的手机操作方法及系统，以解决现有的手机操作方法使用时具有局限性的问题。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：第一方面，提供一种基于脑电控制的手机操作方法，该方法包括：

手机接收当前操作者的脑电波的专注度信息，并将接收的专注度信息与手机预先设定的比较信息进行比对：

当比对结果正确时，执行相应操作。

第二方面，提供一种基于脑电控制的手机操作系统，该系统包括：

通信模块、接口模块、手机操作执行模块以及脑电信号采集装置；

接口模块通过通信模块搜索脑电信号采集装置并与搜索到的脑电信号采集装置进行链接；

脑电信号采集装置将当前操作者脑电波的专注度信息通过通信模块发送至接口模块；

接口模块将接收到的专注度信息与接口模块中预先设定的比较信息比对，并在比对结果正确时控制手机操作执行模块执行相应操作。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：脑电信号是一种包含多种频率分量的复杂综合波，其频率的主要变化范围在0.5-100Hz左右，根据脑电信号可以获取操作者当前的专注度，当在手机中设定了与手机主人相匹配的比较信息后，只有手机主人以及与手机主人相似的专注度值的人才可以实现对手机的操作。与传统的手机操作方法相比，使用面较广，适合一些特殊群体及一些特殊目的应用。同时，在使用过程中，可以通过训练来提高手机主人的专注度，进而设置较高的比较信息，提高手机操作的难度，进一步提高手机的使用安全。

附图说明

图1是本发明一实施例中一种基于脑电控制的手机操作方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例中利用脑电信号实现手机解锁功能的流程示意图；

图3是本发明一实施例中一种基于脑电控制的手机操作系统的结构示意图；

图4是本发明一实施例中脑电实现手机解锁功能的流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图4所示，对本发明做进一步详细叙述。

如图1所示，本实施例公开了一种基于脑电信号控制的手机操作方法，该方法包括如下步骤S1至S2：

S1、手机接收当前操作者的脑电波的专注度信息，并将接收的专注度信息与手机预先设定的比较信息进行比对：

S2、当比对结果正确时，执行相应操作。

需要说明的是，本实施例中的比较信息是技术人员通过大量实验的到的一个用来与手机操作者专注度进行比较的信息。

进一步地，比较信息为专注度阈值或者专注度区间。

进一步地，步骤S2具体包括：

当手机接收到的专注度信息大于预先设定的专注度阈值时，执行相应操作；

或者，当手机接收到的专注度信息落在预先设定的专注度区间内时，执行相应操作。

具体地，如图2所示，根据操作者的专注度对操作手机的解锁功能时，过程为：

B1、当该手机处于锁定状态时，接收当前手机操作者的专注度信息；

B2、若接收到手机操作者的专注度信息，则将接收到的专注度信息与预先设定的专注度阈值或者专注度区间进行比较；

B3、若接收的专注度大于预先设定的专注度阈值或者落在预先设定的专注度区间内，则解锁所述手机。

专注度A近似服从的正态分布N(μ,σ²)，由正态分布的特性可知，A分布的特性如表1所示：

表1

下面分别以根据设定的专注度阈值和设定专注度区间来实现手机解锁功能为例，对通过设定专注度阈值和专注度区间实现手机操作进行具体说明：

(1)设定专注度阈值实现手机解锁功能

鉴于脑电信号的专注度大小与信号采集者是否经过训练有关，经过训练的实验者的专注度数值比较大。相反，没有经过训练的实验者的专注度数值比较小。基于专注度较高的训练者才能解锁的目的，我们将阈值设定为高值，假设设定的专注度阈值为a，那么只有手机操作者的专注度信息大于设定的专注度阈值a，才可以实现手机解锁功能，否则不可以。计算专注度阈值设定为a时，根据脑电波专注度进行手机解锁的成功概率：

由于脑电波专注度A服从正态分布N(μ,σ²)，则服从标准正态分布N(0,1)。假设专注度阈值为a的识别概率为p₀，则p₀＝P(x>a)＝1-P(x≤a)，由于令则p₀＝1-φ(x₀)，通过查找标准正态分布表，可求得p₀。

例如，专注度阈值A服从N(57.2,17.6²)，取阈值a＝65，则基于脑电波专注度的手机解锁成功概率对于一些特殊值，如表1所示，当专注度阈值a取74.8时，约有16％的人可以实现手机解锁控制。

通过设置专注度阈值来实手机解锁的作用是：整个实现过程比较简单，保密性较好，当设定了与手机主人相匹配的专注度阈值后，只有手机主人以及与手机主人相似的专注度才可以实现手机解锁功能。同时通过设置较高的专注度阈值可以提高手机的使用安全。

(2)设定专注度区间实现手机解锁功能

由于手机的解锁功能时服务于大多数人的，即使没有经过专注度训练，只要满足大多数人使用的统计原则，就可以实现手机解锁的目的。本实施例中将比较信息设定为一个专注度区间，只要手机操作者的专注度值在设定的专注度区间内，就可以实现手机解锁功能，否则不可以。计算专注度区间设定为(b，c)时，根据脑电波专注度进行手机解锁的成功概率：

由于脑电波专注度A服从正态分布N(μ,σ²)，则服从标准正态分布N(0,1)。设定专注度区间(b，c)，手机解锁概率为：

p₀＝P(x>b)-P(x>c)，即

p₀＝[1-P(x≤b)]-[1-P(x≤c)]＝P(x≤c)-P(x≤b)，则

例如，专注度A服从N(57.2,17.6²)，取专注度区间为(50，60)，则手机在该区间内解锁成功的概率为：

通过采用专注度区间方式的作用是：适合多数人群实现手机解锁功能的需要，这种设置方法更加适用于各种开放性的功能设置，对于一些特殊的区间，如表1所示，专注度在区间(39.6，74.8)内时，约68.3％的用户可以实现手机解锁功能。

进一步地，步骤S2还包括如下细分步骤：

将手机接收到的多次专注度信息与预先设定的比较信息进行比对；

如果连续N次比对成功时，则执行相应的操作。

本实施例中，将N设定为5。即如果手机连续5次比对成功时，才可以对手机执行相应操作，比如手机解锁操作。其中，技术人员也可以根据实际情况的需要，将N设定为不同的数值。

进一步地，本实施例公开的基于脑电控制的手机操作方法，还包括如下步骤：

对所述的专注度阈值或者专注度区间进行设置或更改。

需要说明的是，在实际应用中，手机主人会随着使用次数的增加即通过训练提高自己的专注度，此时，可对预先设定的专注度阈值或者专注度区间进行更改，以将专注度阈值或者专注度区间更改至和自己当前的专注度相适用的范围。进而提高手机使用的安全，以及匹配的唯一性。

进一步地，在步骤S1之前，还包括：

通过脑电信号采集装置采集所述当前操作者的脑电波信号，并将处理得到的专注信息通过脑电信号采集装置端的无线蓝牙模块向手机发送；

相应地，步骤S1具体包括：

手机接通过手机端的无线蓝牙模块收当前操作者的脑电波的专注度信息，并将接收的转专注度信息与手机预先设定的专注度阈值进行比较。

其中，本实施例中对手机操作者脑电信号的采集可以通过脑电波采集带等脑电信号采集装置。该脑电波采集头带小巧便携、抗干扰能力强，仅需要4.5V的干电池供电即可。可以很容易的运用在玩具、视频游戏和健康设备中，且能耗小，适用以电池供电的便携式消费产品上。

如图3所示，本实施例公开了一种基于脑电控制的手机操作系统，该系统包括：通信模块10、接口模块20、手机操作执行模块30以及脑电信号采集装置40；

接口模块20通过通信模块10搜索脑电信号采集装置并与搜索到的脑电信号采集装置40进行链接；

脑电信号采集装置40将当前操作者脑电波的专注度信息通过通信模块10发送至接口模块20；

接口模块20将接收到的专注度信息与接口模块20中预先设定的比较信息比对，并在比对结果正确时控制手机操作执行模块30执行相应操作。

具体地，将脑电信号采集装置40的外置脑电极贴在额头部位，然后通过脑电信号采集装置40内置的生物信号传感芯片TGAM模块获取人脑的脑电波波形信号，再ADC转换电路将脑电波的模拟信号转化为相对应的数字信号，打包成数据包，然后直接通过蓝牙传送给计算机或者手机。之后有计算机或者手机完成后续的处理和对外控制工作。

需要说明的是，脑电信号采集装置40可以输出的数据包括原始脑电信号、a波、β波、δ波、θ波、γ波以及专注度和放松度。当脑电信号通过其内置的蓝牙通信模块传输到手机时，手机可以将专注度的数值显示在屏幕上，同时用户也可以通过手机对显示出来的专注度进行删除操作。

具体地，如图4所示，以通过脑电波专注度实现手机解锁功能为例，首先通过手机内的通信模块10链接脑电信号采集装置40；在屏幕显示当前手机操作者的专注度；设定用于根据专注度进行解锁的专注度阈值或者专注度区间；执行模拟锁屏程序；在连续比对正确的次数大于设定次数时，执行手机解锁操作。

进一步地，还可以进一步研究脑电信号的“指纹特征”，即脑电信号的唯一性，在脑电信号专注度实现手机操作的基础上，增加脑电信号的“指纹密码”，使得手机主人与设定的脑电信号专注度具有匹配唯一性，以增加手机使用的安全性。

需要说明的是，上述实施例公开的基于脑电信号控制的手机操作方法及系统，提供使用手机的全新模式，可以为一些特殊人群或者特殊目的实现手机解锁等操作。同时也可以为用户提供一种全新的娱乐体验方式，比如使用大脑思维进行电子竞技，使用时反应迅速、灵活度高。

同时，还需要说明的是，本实施例主要保护的思想是采用脑电信号控制器件进行动作。技术人员可以利用本实施例的思想，通过脑电信号来辅助车辆运行；在军事领域中，如飞行员在高加速度下使用脑电来控制飞机，以提高飞行员在驾驶飞机时的快速反应能力和减少使用手的不便；在医学领域中，医生在手术过程中，通过脑电控制仪器的开关、转换监护仪屏幕显示的数据或波形，以尽量减少手的负担。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于脑电控制的手机操作方法，其特征在于，包括：

S2、当比对结果正确时，执行相应操作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的比较信息为专注度阈值或者专注度区间。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2包括：

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2，还包括：

如果连续N次比对成功时，则执行相应的操作，其中N为预设常数。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述的专注度阈值或者专注度区间进行设置或更改。

6.如权利要求1-5所述的方法，其特征在于，在所述的步骤S1之前，还包括：

相应地，步骤S1具体包括：

7.一种基于脑电控制的手机操作系统，其特征在于，包括：通信模块（10）、接口模块（20）、手机操作执行模块（30）以及脑电信号采集装置（40）；

接口模块（20）通过通信模块（10）搜索脑电信号采集装置并与搜索到的脑电信号采集装置（40）进行链接；

脑电信号采集装置（40）将当前操作者脑电波的专注度信息通过通信模块（10）发送至接口模块（20）；

接口模块（20）将接收到的专注度信息与接口模块（20）中预先设定的比较信息比对，并在比对结果正确时控制手机操作执行模块（30）执行相应操作。