CN107145239A - 一种基于脑念传感器的智能系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脑念传感器的智能系统及其控制方法，包含：脑电信号采集电路，数据计算模块，指令匹配模块，移动设备，分别通过与移动设备连接的执行设备；脑电信号采集电路采集佩戴有脑念传感器的人的生理脑电波并处理向外发射；数据计算模块接收并计算所述脑电信号采集电路发射的数字脑电信号；指令匹配模块根据所述数据计算模块所输出的计算结果，并对应匹配执行佩戴者所想事件的指令；移动设备存储指令匹配模块输出的指令，并通过网络模块控制相应的执行设备执行。本发明提供最自然的人机互动方式，使人类的生活更加智能化且更加便捷。

Description

一种基于脑念传感器的智能系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及脑机结合的智能控制技术领域，特别涉及一种基于脑念传感器的智能系统及其控制方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步和社会的不断发展，人们对智能设备的性能要求也越来越高。

人类的大脑与机器的交互技术的发展使通过非自然的方法沟通脑内信息和外界环境或外界设备得以实现。

19世纪末，德国生物学家汉斯伯格观察到电鳗自体会产生电流，这个现象启发了他，觉得人体也必然有类似现象发生，从而他发现了人脑中微弱的电流。而脑波的生理电位通常十分微弱，大约在5～30uV左右，属于0.5～60Hz的交流信号。此外，脑电会随着人的不同情绪与身心状态而改变，并且只有在人脑死亡后才会停止，所以通过获取脑电信号并加以解码分析，就能够获得一系列信息。人的大脑是由数以万计的针尖大小的神经交错构成的，神经相互作用时,脑电波模式就释放出这些神经元之间透露的思维信息。不同的神经活动会产生不同的脑波模式，不同的脑波模式会发出不同频率的脑电波，从而表现为不同的大脑状态。

现有技术中，人体脑电波中解析出来的信息，反映的是人们的情绪和精神的集中度，人类目前还达不到分析脑电波具体含义的程度，或者说，脑电波检测的是人们的思维状态而非具体内容，普通人需要经过一段时间的专业训练，才能适应并且使用来自自己脑部的信号。尽管业界都认可以脑机接口作为更为友好的界面，是人机交互进程中不可避免的下一站，但如何找到进入商用化、民用化的准确切口，是需要我们进行进一步的发明探索解决的。

现有技术中，例如，医院里测量脑电波的方式，为通过在头上涂满导电胶、装上十几个电极探头进行脑电波检测，此种方式过于局限，无法应用到人类的日常生活当中来。

英国推出了相关的实验性产品心灵游戏设备（Mind Play），当用户在电脑上观看一些短片时，所佩戴的Mind Play会监测用户的大脑状态，从而在多种结局中选择播放用户期望看到的。

除了这种实验性产品，还有相对成熟的已上市产品，即海尔卡萨蒂脑力波电视，它试图把孩子们从大量鼠标点击游戏上带回到电视机前：孩子在玩电视中的脑力蚂蚁游戏时，必须提高专注力程度，能量条代表专注力集中程度，当能量条升高到一定程度时，蚂蚁才会向前推动食物，只有持续保持专注力在较高水平，蚂蚁最终才能冲关成功。

上述产品都有相关对应的局限性。难以使脑控技术应用产品的民用化和商用化。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于脑念传感器的智能系统及其控制方法，通过设有脑念传感器的设备，采集人类大脑的生物脑电波信息，并对此信息进行处理，通过本发明设有的数据计算模块对上述脑电波信息数据进行计算，获得所述脑电波频率相关值、eSense专注度指数、eSense放松度指数与用脑量，通过指令匹配模块根据上述数据计算单元的计算值进行匹配对应的事件驱动指令，通过无线网络将上述事件驱动指令发送至对应的执行终端，最终对应的执行终端执行。最终实现最自然的人机互动方式。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于脑念传感器的智能系统，包含：脑电信号采集电路，数据计算模块，指令匹配模块，移动设备，分别与所述移动设备连接的执行设备；所述脑电信号采集电路用于采集佩戴有脑念传感器的人的生理脑电波进行处理，并向外发射相应的数字脑电信号；所述数据计算模块用于接收所述脑电信号采集电路发射的数字脑电信号并提取数字脑电信号的有效部分；所述指令匹配模块用于根据所述数据计算模块所输出的计算结果，获得与执行佩戴者所想事件相匹配的指令；所述移动设备用于存储所述指令匹配模块输出的指令，并发送所述指令至相应的执行设备进行控制。

优选地，所述智能系统进一步包含网络模块，其用于通过有线和/或无线的方式使所述移动设备与所述执行设备建立连接。

优选地，所述执行设备为用于执行佩戴有脑念传感器的人当前所想事件的设备。

优选地，所述执行设备为私家汽车，车库，家用电器，办公电脑，私家门窗以及电子共享设备中的一种或其任意一组合。

优选地，所述执行设备设有指令接收器，其用于接收所述智能系统的指令匹配模块发出的事件执行指令并驱动对应的设备执行。

优选地，所述脑电信号采集电路包含：脑念传感器，信号放大模块，信号过滤模块，信号质量检测模块，模数转换模块以及信号输出模块；所述脑念传感器的输出端经串口与所述信号放大模块的输入端连接；所述信号放大模块的输出端与所述信号过滤模块的输入端连接；所述信号过滤模块的输出端与所述信号质量检测模块的输入端连接；所述信号质量检测模块的输出端与信号输出模块连接。

优选地，所述脑念传感器采用氯化银电极。

优选地，所述信号质量检测模块接收并对将滤波处理的脑电信号进行质量检测；若判断上述经滤波处理的脑电信号为不可用 ，则拦截此次脑电信号数据，直接对下一波脑电信号进行质量检测，直至采集的脑电信号可用，则会输出给所述模数转换模块；若判断上述经滤波处理的脑电信号为可用 ，则会直接输出给所述模数转换模块。

本发明的另一个技术方案为一种如上述基于脑念传感器的智能系统的控制方法，包含以下过程：

佩戴设有脑电信号采集电路的设备；

通过脑电信号采集电路采集并处理佩戴者的生理脑电波信号；

所述数据计算模块根据所述脑电信号采集电路输出的数字脑电信号进行提取数字脑电信号的有效部分；

所述指令匹配模块根据所述数据计算模块输出的脑电信号计算结果获得对应匹配的执行指令；

所述移动设备存储所述执行指令并向对应的执行设备发送所述执行指令；

所述执行设备设有的指令接收器接收所述执行指令并根据当前接收到的指令执行。

优选地，所述脑电信号采集电路处理采集到的佩戴人的生理脑电波信号还包含以下过程：

当佩戴者想要做某件事的时候，佩戴者的生理脑电波会出现变化，所述脑念传感器实时采集佩戴者的生理脑电波信号；将检测到的生理脑电波信号传送至所述信号放大模块，所述信号放大模块对所述生理脑电波信号进行放大处理并输出，所述信号过滤模块接收并对所述经放大处理的脑电波信号进行滤波处理并输出；

所述信号质量检测模块接收并对所述将滤波处理的脑电信号进行质量检测；

若判断所述经滤波处理的脑电信号为不可用 ，则拦截此次脑电信号数据，直接对下一波脑电信号进行质量检测，直至所述脑电信号可用，则会输出给所述模数转换模块；

若判断所述经滤波处理的脑电信号为可用 ，则会直接输出给所述模数转换模块；

所述模数转换模块对所述脑电信号进行将脑电模拟信号转换成数字的脑电信号并输出；

所述信号输出模块接收数字脑电信号通过其设有的天线向外发射。

优选地，所述数据计算模块对所述脑电波信息数据的有效部分包含：提取所述脑电波频率相关值、eSense专注度指数、eSense放松度指数与用脑量。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明通过设有脑念传感器的设备，采集人类大脑的生物脑电波信息，并对此信息进行处理，通过本发明设有的数据计算单元对上述脑电波信息数据进行计算，获得所述脑电波频率相关值、eSense专注度指数、eSense放松度指数与用脑量，通过指令匹配模块根据上述数据计算单元的计算值进行匹配对应的事件驱动指令，通过无线网络将上述事件驱动指令发送至对应的执行终端，最终对应的执行终端执行。具有最自然的人机互动方式的优点。本发明使人类的生活更加智能化且更加便捷。

附图说明

图1为本发明一种基于脑念传感器的智能系统的结构框图；

图2为本发明一种基于脑念传感器的智能系统的脑电信号采集电路的结构框图；

图3为本发明一种基于脑念传感器的智能系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

图1为本发明一种基于脑念传感器的智能系统的结构框图，如图1所示，本发明一种基于脑念传感器的智能系统，包含：脑电信号采集电路，数据计算模块，指令匹配模块，移动设备，分别通过网络模块与上述移动设备连接的执行佩戴有脑念传感器的人当前所想事件的执行设备。

在本实施例中，所述脑电信号采集电路用于采集佩戴有脑念传感器的人的生理脑电波并处理向外发射。

所述数据计算模块用于接收并计算所述脑电信号采集电路发射的数字脑电信号。

所述指令匹配模块用于根据上述数据计算模块所输出的计算结果，并对应匹配执行佩戴者所想事件的指令。

所述移动设备用于存储上述指令匹配模块输出的指令，并通过网络模块控制相应的执行设备执行。

所述网络模块用于通过有线和/或无线的方式使上述移动设备与执行设备建立连接。

在本实施例中，所述执行设备包含但不限于私家汽车，车库，家用电器，办公电脑，私家门窗以及电子共享设备。

图2为本发明一种基于脑念传感器的智能系统的脑电信号采集电路的结构框图。如图2所示，上述脑电信号采集电路进一步包含：脑念传感器，信号放大模块，信号过滤模块，信号质量检测模块，模数转换模块以及信号输出模块。

在本实施例中，上述脑念传感器才采用氯化银电极；所述脑念传感器的输出端经串口与信号放大模块的输入端连接；上述信号放大模块的输出端与上述信号过滤模块的输入端连接；上述信号过滤模块的输出端与信号质量检测模块的输入端连接；上述信号质量检测模块的输出端与信号输出模块连接。

在本实施例中，上述脑电信号采集电路可以设置在眼镜上，通过佩戴上述带有脑电信号采集电路的眼镜，上述设置在眼镜上的脑念传感器采集佩戴者的大脑生理脑电波信息。

当佩戴者想要做某件事的时候，佩戴者的生理脑电波会出现变化，上述脑念传感器实时采集佩戴者的生理脑电波信号；将检测到的生理脑电波信号传送至眼镜上设有的信号放大模块，上述信号放大模块对所述生理脑电波信号进行放大处理并输出，所述信号过滤模块接收并对上述经放大处理的脑电波信号进行滤波处理并输出。

所述信号质量检测模块接收并对上述将滤波处理的脑电信号进行质量检测。

若判断上述经滤波处理的脑电信号为不可用 ，则拦截此次脑电信号数据，直接对下一波脑电信号进行质量检测，直至上述脑电信号可用，则会输出给所述模数转换模块。

若判断上述经滤波处理的脑电信号为可用 ，则会直接输出给所述模数转换模块。

所述模数转换模块对上述脑电信号进行将脑电模拟信号转换成数字的脑电信号并输出；

所述信号输出模块接收数字脑电信号通过其设有的天线向外发射。

结合图1至图3所示，基于本实施例中所述的一种基于脑念传感器的智能系统，本发明还公开了一种基于脑念传感器的智能系统的控制方法，包含以下过程：

人佩戴设有脑电信号采集电路设备；

通过脑电信号采集电路采集并处理佩戴人的生理脑电波信号；

所述数据计算模块根据所述脑电信号采集电路输出的数字脑电信号进行计算；

所述指令匹配模块根据所述数据计算模块输出的脑电信号计算结果对应匹配执行指令；

所述移动设备存储所述执行指令并向对应的执行设备发送所述执行指令；

所述执行设备设有的指令接收器接收所述执行指令并根据当前接收到的指令执行。

所述数据计算模块对所述脑电波信息数据进行计算结果包含：提取所述脑电波频率相关值、eSense专注度指数、eSense放松度指数与用脑量。

在本实施例中，上述经脑电信号采集电路的信号输出模块发射的数字脑电信号经本系统设有的数据计算模块接收并通过相应的函数进行计算解析，获取到上述数字脑电信号的频率值，干扰值，注意力值等参数值；所述数据计算模块将对上述数字脑电信号的精细解析计算结果输出；

本智能系统设有的指令匹配模块内部设有人类社会的深度学习数据库以及驱动相应设备的指令库；上述指令匹配模块接收对上述数字脑电信号的精细解析计算结果并调取人类社会的深度学习数据库，结合数字脑电信号的频率值，干扰值，注意力值等参数值，最终筛选出对应脑电信号的事件指令。

所述指令匹配模块将与所述脑电信号的事件指令发送至上述移动终端，移动终端通过网络模块将上述指令发送至设有指令接收器的设备中，所述指令接收器接收上述指令并驱动相应的设备执行。

上述设备包含但不限于与网络模块连接的私家汽车，车库，家用电器，办公电脑，私家门窗以及电子共享设备。

上述家用电器包含但不限于电饭煲，电磁炉，吸油烟机，电灯，电视，家用电脑，空调，热水器。

上述移动设备包含但不限于为手机，笔记本电脑。

上述电子共享设备包含但不限于公路路灯，电梯，楼道照明，消防设施。

当佩戴人所想的事情为下班了，需要启动汽车至公司前时，上述脑电信号采集电路将启动汽车至公司楼下的脑电信号采集，经上述脑电信号采集电路的信号放大模块，信号过滤模块，信号质量检测模块，模数转换模块处理后，经信号输出模块向外发射。

上述数据计算模块接收并通过相应的函数对此启动汽车至公司门口的数字脑电信号进行计算解析，所述指令匹配模块调取人类深度学习数据库，匹配为此脑电信号匹配指令并将指令发送至移动设备，上述移动设备通过网络模块向汽车发送，所述汽车指令接收器接收上述指令并执行，控制汽车启动并移动至公司门前，等待主人下班。

当佩戴人所想的事情为启动汽车至自家放车的车库时，上述脑电信号采集电路将启动汽车至自家车库的脑电信号采集，经上述脑电信号采集电路的信号放大模块，信号过滤模块，信号质量检测模块，模数转换模块处理后，经信号输出模块向外发射。

上述数据计算模块接收并通过相应的函数对此启动汽车至自家车库的数字脑电信号进行计算解析，所述指令匹配模块调取人类深度学习数据库，匹配为此脑电信号匹配指令并将指令发送至移动设备，上述移动设备通过网络模块向汽车发送，所述汽车指令接收器接收上述指令并执行，控制汽车启动并移动至车库门前，车库若有门，则同时将车库门打开，以便车能够及时进入车库，完成指令。

当佩戴人所想的事情为打开自家门窗时，上述脑电信号采集电路将打开自家门窗的脑电信号采集，经上述脑电信号采集电路的信号放大模块，信号过滤模块，信号质量检测模块，模数转换模块处理后，经信号输出模块向外发射。

上述数据计算模块接收并通过相应的函数对此打开自家门窗的数字脑电信号进行计算解析，所述指令匹配模块调取人类深度学习数据库，匹配为此脑电信号匹配指令并将指令发送至移动设备，上述移动设备通过网络模块向自家门窗发送，所述打开自家门窗指令接收器接收上述指令并执行，控制自家门窗打开。

当佩戴人所想的事情为使用家用电器中的电饭煲做饭时，上述脑电信号采集电路将使用家用电器中的电饭煲做饭的脑电信号采集，经上述脑电信号采集电路的信号放大模块，信号过滤模块，信号质量检测模块，模数转换模块处理后，经信号输出模块向外发射。

上述数据计算模块接收并通过相应的函数对此使用家用电器中的电饭煲做饭的数字脑电信号进行计算解析，所述指令匹配模块调取人类深度学习数据库，匹配为此脑电信号匹配指令并将指令发送至移动设备，上述移动设备通过网络模块向电饭煲发送，所述电饭煲指令接收器接收上述指令并执行，控制电饭煲进行蒸米饭操作。

当佩戴人所想的事情为乘坐电梯时，上述脑电信号采集电路将控制电梯的脑电信号采集，经上述脑电信号采集电路的信号放大模块，信号过滤模块，信号质量检测模块，模数转换模块处理后，经信号输出模块向外发射。

上述数据计算模块接收并通过相应的函数对此控制电梯的数字脑电信号进行计算解析，所述指令匹配模块调取人类深度学习数据库，匹配为此脑电信号匹配指令并将指令发送至移动设备，上述移动设备通过网络模块向电梯发送，所述电梯指令接收器接收上述指令并执行，控制电梯上升或下降至乘客所在的楼层，以便乘客搭乘。

实施例二

在本实施例中，上述移动终端为智能手机。

当佩戴人所想的前一次事件未完成，又需要做另一件事时，上述智能手机接收指令匹配模块发送的前一次事件的执行指令；上述智能手机将此执行指令存储至智能手机设有的备忘录中，所述备忘录存储上述执行指令的同时，为此执行指令自动设置提醒时间。

当此执行指令存储的时间达到上述设置的提醒时间时，所述备忘录向上述智能手机设有的闹钟发送提醒响铃信号，上述闹钟接收并执行。

综上所述，在本实施例中，当当前要处理的事情需要搁置时，本智能系统自动的将搁置的事件执行指令存储，并设置闹钟，定时提醒佩戴人，不要忘记此搁置事件的处理。

实施例三

在本实施例中，上述移动终端为设有语音模块的智能手机，当佩戴者某一瞬间产生一个想法，通过本发明的任一个实施例中所述的脑电信号采集电路将此瞬间想法的脑电信号采集，经上述脑电信号采集电路的信号放大模块，信号过滤模块，信号质量检测模块，模数转换模块处理后，经信号输出模块向外发射。

本实施例中的数据计算模块接收并通过相应的函数对此瞬间想法的数字脑电信号进行计算解析，所述指令匹配模块调取人类深度学习数据库，匹配为此脑电信号匹配指令并将指令发送至智能手机，上述智能手机记录存储上述瞬间想法的指令，并开启智能手机设有的语音模块；上述语音模块通过开启语音提醒佩戴人，刚刚这一瞬间所想要的事情是什么，防止佩戴人遗忘瞬间想要做的事情，为人们的生活提供便利。

在本发明的另一种实施例中，本发明还可以与无线皮电传感器、无线胸部呼吸传感器、无线腹部呼吸传感器、无线指脉传感器、无线血压传感器、无线皮温传感器、无线动作传感器、无线血氧饱和度传感器、无线心率传感器以及无线心电传感器配合使用，提高本发明的控制的精确率。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种基于脑念传感器的智能系统，其特征在于，包含：

脑电信号采集电路，数据计算模块，指令匹配模块，移动设备，分别与所述移动设备连接的执行设备；

所述脑电信号采集电路采集佩戴有脑念传感器的人的生理脑电波进行处理，并向外发射相应的数字脑电信号；

所述数据计算模块接收所述脑电信号采集电路发射的数字脑电信号并提取数字脑电信号的有效部分；

所述指令匹配模块根据所述数据计算模块所输出的有效部分，获得与执行佩戴者所想事件相匹配的指令；

所述移动设备存储所述指令匹配模块输出的指令，并发送所述指令至相应的执行设备进行控制。

2.如权利要求1所述一种基于脑念传感器的智能系统，其特征在于，

所述智能系统进一步包含网络模块，其通过有线和/或无线的方式使所述移动设备与所述执行设备建立连接。

3.如权利要求1所述一种基于脑念传感器的智能系统，其特征在于，

所述执行设备为执行佩戴有脑念传感器的人当前所想事件的设备。

4.如权利要求3所述一种基于脑念传感器的智能系统，其特征在于，

所述执行设备为私家汽车，车库，家用电器，办公电脑，私家门窗以及电子共享设备中的一种或其任意一组合。

5.如权利要求3所述一种基于脑念传感器的智能系统，其特征在于，

所述执行设备设有指令接收器，其接收所述智能系统的指令匹配模块发出的事件执行指令并驱动对应的设备执行。

6.如权利要求1所述一种基于脑念传感器的智能系统，其特征在于，

所述脑电信号采集电路包含：脑念传感器，信号放大模块，信号过滤模块，信号质量检测模块，模数转换模块以及信号输出模块；

所述脑念传感器的输出端经串口与所述信号放大模块的输入端连接；所述信号放大模块的输出端与所述信号过滤模块的输入端连接；

所述信号过滤模块的输出端与所述信号质量检测模块的输入端连接；所述信号质量检测模块的输出端与信号输出模块连接。

7.如权利要求6所述一种基于脑念传感器的智能系统，其特征在于，所述脑念传感器采用氯化银电极。

8.如权利要求6所述一种基于脑念传感器的智能系统，其特征在于，

所述信号质量检测模块接收并对将滤波处理的脑电信号进行质量检测；

若判断上述经滤波处理的脑电信号为不可用 ，则拦截此次脑电信号数据，直接对下一波脑电信号进行质量检测，直至采集的脑电信号可用，则会输出给所述模数转换模块；

若判断上述经滤波处理的脑电信号为可用 ，则会直接输出给所述模数转换模块。

9.一种如权利要求1~8中任意一项所述基于脑念传感器的智能系统的控制方法，其特征在于，包含以下过程：

佩戴设有脑电信号采集电路的设备；

通过脑电信号采集电路采集并处理佩戴者的生理脑电波信号；

所述数据计算模块提取所述脑电信号采集电路输出的数字脑电信号的有效部分；

所述指令匹配模块根据所述数据计算模块输出的脑电信号计算结果获得对应匹配的执行指令；

所述移动设备存储所述执行指令并向对应的执行设备发送所述执行指令；

所述执行设备设有的指令接收器接收所述执行指令并根据当前接收到的指令执行。

10.如权利要求9所述一种基于脑念传感器的智能系统的控制方法，其特征在于，所述脑电信号采集电路处理采集到的佩戴人的生理脑电波信号还包含以下过程：

所述脑念传感器实时采集佩戴者的生理脑电波信号；将检测到的生理脑电波信号传送至所述信号放大模块，所述信号放大模块对所述生理脑电波信号进行放大处理并输出，所述信号过滤模块接收并对所述经放大处理的脑电波信号进行滤波处理并输出；

所述信号质量检测模块接收并对所述将滤波处理的脑电信号进行质量检测；

若判断所述经滤波处理的脑电信号为不可用 ，则拦截此次脑电信号数据，直接对下一波脑电信号进行质量检测，直至所述脑电信号可用，则会输出给所述模数转换模块；

若判断所述经滤波处理的脑电信号为可用 ，则会直接输出给所述模数转换模块；

所述模数转换模块对所述脑电信号进行将脑电模拟信号转换成数字的脑电信号并输出；

所述信号输出模块接收数字脑电信号通过其设有的天线向外发射。

11.如权利要求9所述一种基于脑念传感器的智能系统的控制方法，其特征在于，所述数据计算模块对所述脑电波信息数据进行提取的有效部分包含：提取所述脑电波频率相关值、eSense专注度指数、eSense放松度指数与用脑量。