CN107422653A - 一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法及装置，属于头戴显示设备技术领域，所述自动唤醒头戴显示设备的方法包括以下步骤：检测用户脑电信号；根据是否检测到脑电信号；若未检测到脑电信号，头戴显示设备继续休眠；若检测到脑电信号，生成唤醒信号；唤醒信号唤醒头戴显示设备,所述利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备装置包括：脑电信号采集模块，用于采集脑电信号，并将信号发出；脑电信号处理模块，对采集到的信号进行处理；信号判断模块，对对给过来的信号进行判断并激发下一步动作，本发明利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法及装置通过对脑电信号的采集和分析，让机器具有自动唤醒功能，具有良好的实用价值。

Description

一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法及装置

技术领域

本发明属于头戴显示设备领域，具体涉及一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法及装置。

背景技术

大脑电生理信号是脑部神经元电活动产生的信号，是进行大脑功能研究和脑部疾病诊断的重要手段。大脑电生理信号大致分为三类：神经元细胞内记录和细胞外记录信号、脑电图信号（包括头皮脑电、皮层脑电和核团脑电信号）以及脑诱发电位信号。

现在已经有成功案例，利用脑电进行交互的玩具，如生产芭比娃娃的美泰公司生产的MindFlex（脑力球场）和星球大战系列玩具制造商Uncle Milton的Force Trainer玩具（绝地武士）都采用了神念的脑电波控制技术。这些脑电波控制玩具可以训练孩子的专注力和放松度。如“Mindflex”的脑电波控制玩具，只需要孩子集中或放松精神，就可以由戴在孩子头上的耳机上的传感器探测到相应的脑电波，经过一些列的运算就可以将脑电波转化成玩具可以识别的指令，从而控制一个海绵球在托盘范围内穿梭障碍，任意游走。

但是脑电信号是大脑神经元细胞的电活动在大脑皮层上的总体效应，且易受主观因素(如心理活动)及客观因素(如声、光刺激)的影响，因此脑电具有高度的随机性，波形极不规则。所以人机交互领域，通过脑电和设备进行自然的交互，还需要时间。

现有的头戴显示设备，唤醒方式主要有4种：机身按键、语音模块、红外感应、距离感应。

机身按键和语音唤醒，都是需要用户主动输出信号，机器被动唤醒。机身表面设有很多按键，一时无法准确找到开机键，操作比较繁琐且用户使用体验差。语音识别来开机，处理流程比较长并且需要预设指令，指令对应才能识别。红外感应和距离感应，则是机器自动接收信号，自动唤醒。

在现有的设备中，大多为机身按键，用户用起来非常不方便，少数采用语音识别，但是由于语音识别处理流程比较长并且需要预设指令，而且经常出现误判的现象，用户体验并不友好。

因此，我们将脑电技术的应用简化，仅仅通过判断是否有脑电波，达到脑电控制设备的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现本发明目的，采用的技术方案是：一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法，包括以下步骤：

检测用户脑电信号；

若检测发现无脑电信号，则头戴显示设备继续休眠；

若检测发现存在脑电信号，则生成唤醒信号；

设备接收唤醒信号，唤醒头戴显示设备。

进一步的，在检测用户脑电信号步骤中，当脑电波段属特定频段时，判断存在脑电信号，否则，判断不存在脑电信号。

进一步的，所述检测用户脑电信号中，包括以下步骤：

接收用户的脑电波数据信息；

对采集得到的脑电波数据信息进行滤波处理，去除噪声；

判断用户脑电信号是否存在。

进一步的，所述唤醒信号为微电流信号，微电流信号经过信号放大器放大后，传输到头戴显示设备中并唤醒头戴设备。

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备装置，包括：

脑电信号采集模块，用于采集脑电信号，并将信号发送给脑电信号滤波器；

脑电信号处理模块，用于对采集到的信号进行处理；

信号判断模块，用于对给过来的信号进行判断。

其中，脑电信号采集模块连接在脑电信号处理模块前端，信号判断模块位于脑电信号处理模块后端。

进一步的，所述脑电信号采集模块，采用接触式的脑电传感器，该装置采用至少2个以上的接触式金属电极，位于太阳穴，或者位于额前，透过大脑皮肤接收脑电流。

进一步的，所述脑电信号处理模块包括脑电信号滤波器、脑电信号放大器，所述脑电信号滤波器，对信号进行过滤，过滤掉噪声信号，获得无噪声信号的脑电波信号，并发送无噪声信号给脑电信号放大器。

进一步的，所述信号判断模块检测信号时，当信号频段为属于4〜8Hz， 8〜16Hz，16~32Hz和32〜64Hz的脑电波段时，则判断有脑电波的存在，触发唤醒头戴显示设备，否则，不进行操作。

进一步的，所述脑电技术自动唤醒头戴显示设备装置中还包括电源模块，为脑电信号采集模块、脑电信号判断模块、信号判断模块供电。

附图说明

图1是本发明利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法示意图。

图2是本发明利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

脑电波（Electroencephalogram，EEG）是大脑在活动时，脑皮质细胞群之间形成电位差，从而在大脑皮质的细胞外产生电流。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。脑电波同步节律的形成与皮层丘脑非特异性投射系统的活动有关。脑电波是脑科学的基础理论研究，脑电波监测广泛运用于其临床实践应用中。自发的脑电信号：在不同的意识状态下，⼈们脑电中不同节律呈现出各异的活动状态。α波：8-12 Hz ：醒并闭眼时的脑电波；β波：12-30 Hz，睁开眼睛时的脑电波；δ波：<4Hz，熟睡时的脑电波；θ波：4-8 Hz，困倦、冥想或被催眠时的脑电波；γ波： >30 Hz（常在40Hz），进⾏复杂的思想活动或者情绪波动的脑电波；μ波： 9-11 Hz，只能在掌管运动的区域探知的脑电波。

请参阅图1所示，本发明提供一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法，该方法包括以下步骤。

步骤S10：检测用户脑电信号。

在本步骤实施时，需要对用户的脑波数据进行实时检测并采集；并传输采集到的用户的脑波数据至脑电信号滤波器端。脑波数据可以是通过接触式的脑电传感器对人体脑电波进行实时检测得到的，本发明中，可以采用至少2个以上的接触式金属电极，位于太阳穴，或者位于额前，透过大脑皮肤接收脑电流，并将脑电流转化为变量形式，输出符号型整数的小字节数据流，而后将得到的符号型整数的小字节数据流传送给脑电信号滤波器端。

步骤S20:检测发现存在脑电信号，则生成唤醒信号。

在本步骤实施过程中，需要对脑电波进行数据处理，可以分为三个小步骤：

首先对数据进行滤波处理，过滤掉噪声信号，获得无噪声信号的脑电波信号；

通过对用户脑电信号的判断，当脑电信号处于4〜8Hz， 8〜16Hz， 16~32Hz和32〜64Hz的波段时，认为存在脑电信号；

确认存在脑电波时，头戴显示设备中会产生唤醒信号，信号可以是电信号、红外信号、超声波信号等。

步骤S30：头戴显示设备接收唤醒信号，唤醒信号唤醒头戴显示设备。

信号传递到头戴显示设备上并被接收，头戴显示设备中的处理系统自动唤醒头戴显示设备。

步骤S40: 检测发现无脑电信号，则头戴显示设备继续休眠。

在本步骤实施过程中，需要对脑电波进行数据处理，可以分为三个小步骤：

首先对数据进行滤波处理，过滤掉噪声信号，获得无噪声信号的脑电波信号；

通过对用户脑电信号的判断，当脑电信号不处于4〜8Hz， 8〜16Hz， 16~32Hz和32〜64Hz以内的波段时，认为不存在脑电信号；

当判定不存在脑电信号时，头戴显示设备不产生唤醒信号，从而头戴显示设备继续维持在待机状态，继续休眠。

请参阅图2所示，本发明提供一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备装置，通过实时监测人的脑波状态，当人们从睡眠中醒来时，自动发送指令头戴显示设备被唤醒，处于工作状态，该装置结构如下。

模块S51：脑电信号采集模块，用来采集脑电信号，并将信号发送给脑电信号滤波器。

脑电信号采集模块中采用接触式的脑电传感器。本实施例中用3个的接触式金属电极，其中两个位于两端太阳穴，另一个位于额前，透过大脑皮肤接收脑电流，具体的，脑电信号采集模块中的接触式的脑电传感器，采用ThinkGear AM芯片的接触式干电极脑电传感器。

模块S52：脑电信号处理模块，用于对采集到的信号进行处理。脑电信号处理模块包括脑电信号滤波器、脑电信号放大器。

脑电信号滤波器，用信号进行过滤，以过滤掉噪声信号，获得无噪声信号的脑电波信号，并发送无噪声信号给脑电信号放大器。在本实施例中，脑电信号滤波器的功能内置在ThinkGear AM芯片，该种芯片经过长期的应用已证明具有优异的降噪滤波功能。

脑电信号放大器，用于放大接收的脑电信号，并将放大后的脑电信号发送给信号判断模块。本实施例中，脑电信号放大器采用UEA-BZ，该产品具有全数字化新一代USB接口脑电放大器、阻抗检测功能、高精度16位A/D、、可与任何USB接口计算机相连、支持热插拔，即插即用、提供动态链接库，编程简单、小巧外形，领先技术，合理价格的优势，使信号放大而不失真，保证脑电信号处理模块的处理准确程度。

模块S53：信号判断模块，对接收到的信号进行判断。

若接收到的信号属于4〜8Hz， 8〜16Hz， 16〜32Hz和32〜64Hz的脑电波段，则判断有脑电波的存在，触发唤醒头戴显示设备。信号判断模块集成在ThinkGear AM芯片中，芯片通过对接收到的信号进行简单处理，使用其内置的算法进行计算得到接收到信号的波段，从而做出反应。

模块S51脑电信号采集模块，模块S52脑电信号处理模块，模块S53信号判断模块间的关系为，模块S51脑电信号采集模块负责采集原始的脑电波信息，并将信息传递给模块S52脑电信号处理模块，模块S52脑电信号处理模块对得到的信息进行滤波和放大处理，对信息进行降噪并提高真实信息的识别程度。而后将处理过后的信息提交给S53信号判断模块进行判断，S53信号判断模块通过自身的算法判定有脑电流存在时，认为用户醒来，则对头戴显示设备进行唤醒，否则，头戴显示设备继续待机，处于休眠状态。

此外，除了上述模块S51脑电信号采集模块、模块S52脑电信号处理模块和模块S53信号判断模块外，该头戴显示设备还包括头戴显示模块的电源模块，为S51脑电信号采集模块、S52脑电信号判断模块、S53信号判断模块供电，头戴显示模块的电源模块采用可充电锂离子电池。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法，包括以下步骤：

检测用户脑电信号；

若检测发现无脑电信号，则头戴显示设备继续休眠；

若检测发现存在脑电信号，则生成唤醒信号；

设备接收唤醒信号，唤醒头戴显示设备。

2.根据权利要求1所述的一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法，其特征在于，在检测用户脑电信号步骤中，当脑电波段属特定频段时，判断存在脑电信号，否则，判断不存在脑电信号。

3.根据权利要求2所述的一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法，其特征在于，所述检测用户脑电信号中，包括以下步骤：

接收用户的脑电波数据信息；

对采集得到的脑电波数据信息进行滤波处理，去除噪声；

判断用户脑电信号是否存在。

4.根据权利要求1所述的一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备的方法，其特征在于，所述唤醒信号为微电流信号，微电流信号经过信号放大器放大后，传输到头戴显示设备中并唤醒头戴设备。

5.一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备装置，包括：

脑电信号采集模块，用于采集脑电信号，并将信号发送给脑电信号滤波器；

脑电信号处理模块，用于对采集到的信号进行处理；

信号判断模块，用于对给过来的信号进行判断；

其中，脑电信号采集模块连接在脑电信号处理模块前端，信号判断模块位于脑电信号处理模块后端。

6.根据权利要求5所述的一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备装置，其特征在于，所述脑电信号采集模块，采用接触式的脑电传感器，该装置采用至少2个以上的接触式金属电极，位于太阳穴，或者位于额前，透过大脑皮肤接收脑电流。

7.根据权利要求5所述的一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备装置，其特征在于，所述脑电信号处理模块包括脑电信号滤波器、脑电信号放大器，所述脑电信号滤波器，对信号进行过滤，过滤掉噪声信号，获得无噪声信号的脑电波信号，并发送无噪声信号给脑电信号放大器。

8.根据权利要求5所述的一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备装置，其特征在于，所述信号判断模块检测信号时，当信号频段为属于4〜8Hz， 8〜16Hz，16~32Hz和32〜64Hz的脑电波段时，则判断有脑电波的存在，触发唤醒头戴显示设备，否则，不进行操作。

9.根据权利要求5所述的一种利用脑电技术自动唤醒头戴显示设备装置，其特征在于，所述脑电技术自动唤醒头戴显示设备装置中还包括电源模块，为脑电信号采集模块、脑电信号判断模块、信号判断模块供电。