CN108784716A - 一种头戴式设备及其注意力评估训练方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种头戴式设备及其注意力评估训练方法，在头戴式设备本体上设有处理器、脑电电极和脉率电极，脑电电极的第一端设置于头戴式设备本体的顶部部位并与处理器相连接、第二端用于采集脑电电波；脉率电极的第一端设置于头戴式设备本体的底部部位并与处理器相连接、第二端用于采集脉率信号；处理器用于根据脉搏信息、脑电频率及脑电幅度对注意力进行评估，以得到注意力的专注程度值。本申请能够利用头戴式设备对用户进行便捷的人体信号采集，而由于头戴式设备与现有的耳机相似，避免其他设备给用户带来的情绪、心理干扰，同时，本申请通过同时采集脑电电波和脉率信号的方式，可以得到更精确的数据、进而得到贴合实际的注意力评估结果。
Description
技术领域
本申请涉及智能评估技术领域，具体涉及一种头戴式设备及其注意力评估训练方法。
背景技术
电触觉(Electrotactile)的产生就是通过施加在皮肤表面的电脉冲来让人体产生振动感、压力感、粗糙感、刺痛感等感觉信息，使得人体有满意的触觉再现效果，让操作者的触觉感能够有效、舒适但不出现刺痛感。具体的手法就是通过改变改变刺激的电压(恒压式刺激)、电流(恒流式刺激)的参数，如电脉冲的频率、幅值、脉宽以及脉冲方向等。同时也会考虑改变电极大小、电极材料以及在电刺激过程中的皮肤与电极的接触力，还有刺激手指的位置、厚度以及水合作用等。电触觉的应用范围比较广泛，如遥控机器人、手术机器人、假肢、娱乐交互界面以及虚拟现实技术等，以此来增强人对机器或者虚拟物体的操作性。
现有的电触觉产生装置都缺乏一种有效的反馈，主要是由于电刺激过程中被刺激到的神经有很多种，即使采用植入式电极世无法精确测量如此大量的神经信号，也就是说无法将电触觉量化。
现有设备中，设备主要是通过对电刺激过程中人体的阻抗作为反馈对象来控制电流从而达到保证刺激感觉一定的目的。而随着穿戴设备技术的成熟，各种穿戴设备种类也较多，现有技术的大多采用少量的传感器获得少量人体体征，单一地以人脸识别、心率(脉搏)加体温、皮肤电阻变化或是心电量化用户的情绪特征，其虽然可以一定程度上完成部分数据的采集，但是其因体征数据的不足，无法准确的获得人的全面体征，故而容易产生误判，并且直接安装在身体各部位或装配在衣服上容易使用紧张，带来不适，严重影响限制了人身模式识别大规模的智能化应用，适用性和实用性受到限制。
针对现有技术的上述问题，本技术领域亟需一种新的头戴式设备及其注意力评估训练方法。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种头戴式设备及其注意力评估训练方法，能够利用头戴式设备对用户进行便捷的人体信号采集，而由于头戴式设备与现有的耳机相似，因此更适于用户使用，避免其他设备给用户带来的情绪、心理干扰，同时，本申请通过同时采集脑电电波和脉率信号的方式，可以得到更精确的数据、进而得到贴合实际的注意力评估结果，给用户带来便利性。
本申请提供一种头戴式设备，所述头戴式设备包括头戴式设备本体，在所述头戴式设备本体上设有处理器、脑电电极和脉率电极，所述脑电电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的顶部部位并与所述处理器相连接，所述脑电电极的第二端用于采集脑电电波，所述脉率电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的底部部位并与所述处理器相连接，所述脉率电极的第二端用于采集脉率信号；
其中，所述脉率电极采集脉率信号，所述脑电电极感应脑电频率与脑电幅度，所述处理器用于根据所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度对注意力进行评估，以得到注意力的专注程度值。
本申请还提供一种头戴式设备的注意力评估训练方法，所述头戴式设备包括头戴式设备本体，在所述头戴式设备本体上设有处理器、脑电电极和脉率电极，所述脑电电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的顶部部位并与所述处理器相连接，所述脑电电极的第二端用于采集脑电电波，所述脉率电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的底部部位并与所述处理器相连接，所述脉率电极的第二端用于采集脉率信号，所述注意力评估训练方法包括：
所述脉率电极采集脉率信号，所述脑电电极感应脑电频率与脑电幅度；
所述处理器根据所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度对注意力进行评估，以得到注意力的专注程度值。
上述头戴式设备及其注意力评估训练方法，所述头戴式设备包括头戴式设备本体，在所述头戴式设备本体上设有处理器、脑电电极和脉率电极，所述脑电电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的顶部部位并与所述处理器相连接，所述脑电电极的第二端用于采集脑电电波，所述脉率电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的底部部位并与所述处理器相连接，所述脉率电极的第二端用于采集脉率信号；其中，所述脉率电极采集脉率信号，所述脑电电极感应脑电频率与脑电幅度，所述处理器用于根据所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度对注意力进行评估，以得到注意力的专注程度值。本申请能够利用头戴式设备对用户进行便捷的人体信号采集，而由于头戴式设备与现有的耳机相似，因此更适于用户使用，避免其他设备给用户带来的情绪、心理干扰，同时，本申请通过同时采集脑电电波和脉率信号的方式，可以得到更精确的数据、进而得到贴合实际的注意力评估结果，给用户带来便利性。
附图说明
图1为一实施例中头戴式设备的结构示意图。
图2为一实施例中注意力评估训练方法的流程示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1为一实施例中头戴式设备的结构示意图。
在本实施方式中，所述头戴式设备包括头戴式设备本体，在所述头戴式设备本体上设有处理器(图未示)、脑电电极11和脉率电极12。
所述脑电电极11的第一端设置于所述头戴式设备本体的顶部部位并与所述处理器相连接，所述脑电电极11的第二端用于采集脑电电波。
所述脉率电极12的第一端设置于所述头戴式设备本体的底部部位并与所述处理器相连接，所述脉率电极12的第二端用于采集脉率信号。
在具体工作过程中，所述脉率电极12采集脉率信号，所述脑电电极11感应脑电频率与脑电幅度，所述处理器用于根据所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度对注意力进行评估，以得到注意力的专注程度值。
在本实施方式中，所述脑电电极11的第一端与所述头戴式设备本体的顶部部位之间转动式连接，所述脑电电极11的第二端自所述顶部部位自由延伸并悬挂式设置。具体而言，可以采用转轴110的方式与头戴式设备本体的顶部部位实现转动式连接，其可以围绕图1所示箭头方向前后旋转。
需要说明的是，本实施方式的顶部部位和底部部位，指的是所述头戴式设备戴于人头部时，所分别对应的顶部和底部，比如，顶部即为对应头顶的位置，而底部则为对应耳朵附近的位置。
为适应不同的用户需要，比如成年人和小孩，所述头戴式设备本体设置有长度调节结构13，用于调整所述顶部部位和所述底部部位之间的长度距离值，以适应不同尺寸的用户。
进一步而言，所述脉率电极12的第二端包括夹持结构，用于夹持耳朵采集脉率信号。当然，在其他实施方式中，也可以采用贴片的方式将其贴设于耳垂位置，在此不作限定。
在优选的实施方式中，所述处理器还用于对所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度进行原始数据分析、过滤和提取处理，以得到与注意力相关的波形、参数和信号。
值得一提的是，所述头戴式设备还可以包括喇叭(未标示)，用于将评估得到的所述专注程度值播放给用户，并提供引导式训练、提醒和改进建议。
为便于远程管理和监测，在优选的实施方式中，所述头戴式设备还可以包括网络模块(未标示)，用于将评估得到的所述专注程度值通过网络发送给外部的显示装置，以通过所述显示装置将所述专注程度值以可视化的方式显示给用户，并提供引导式训练、提醒和改进建议。
为了实现对用户的随时随地监测，用户可以随身携带本申请的头戴式设备，而为了避免电池电量不足导致无法使用的问题，在优选的实施方式中，所述头戴式设备还可以包括太阳能薄膜(未标示)，用于将太阳能转化为电能并向所述头戴式设备进行供电。
在其他实施方式中，在所述头戴式设备本体上设有处理器和与所述处理器相连接的瞳孔跟踪传感器、光感血压传感器、肌肉电传感器、麦克风、体温传感器、汗液传感器、三维陀螺仪、三维加速仪和磁场传感器等，均可以用于数据采集、处理器分析数据、参数分类和人身模式综合量化。
举例而言，当三维陀螺仪和三维加速仪感应运动信号，同时磁场传感器感应三维地磁场信号时，处理器将运动信号与三维磁场信号结合完成头部姿势识别，并通过控制信号实现对应头部姿势的场景应用；
举例而言，当瞳孔跟踪传感器根据瞳孔运动采集到目视点信息，同时脑电电极11通过眨眼信息及脑电波波动信息的结合得到专注度，由处理器将目视点信息与专注度结合完成人的兴趣点分析，并通过控制信号实现对应兴趣点的场景应用；
举例而言，当脑电电极11感应脑电频率与脑电幅度，由处理器进行数据突变特征提取得到眨眼频率并通过控制信号实现对应眨眼频率的场景应用；
举例而言，当脑电电极11感应脑电频率与脑电幅度，由处理器进行阈值抽取得到紧张度并通过控制信号实现对应紧张度的场景应用；
举例而言，当脑电电极11采集脑电频率经过处理器得到紧张度变化周期数据、汗液传感器采集体液导电性变化经过处理器得到内分泌周期数据和由体温传感器得到体温数据经过处理器得到体温周期数据，由微计计机将紧度变化周期数据、内分泌周期数据和体温周期数据相结合并进行分析得到情绪周期和体征周期数据，并通过控制信号实现对应的情绪周期和体征周期的场景应用；
举例而言，当脑电电极11采集脑电频率和脑电幅度经处理器处理得到紧张程度数据、麦克风采集声频数据经处理器处理得到声频数据识别、脉率电极12采集脑血氧浓度数据和脉搏频率数据、光感血压传感器采集血压数据经处理器处理得到血压变化数据，再由处理器结合紧张程度数据、声频数据识别、脑血氧浓度数据、脉搏频率数据和血压变化数据得到情绪特征分析，并通过控制信号实现情绪特征的场景应用；
接着，由处理器根据需要调用一种或多种人身模式特征实现不同内容的评估。
在具体的实施方式中，所述头戴式设备还可以包括与处理器相连接的微型运动传感器和GPS芯片；
当微型运动传感器采集运动频率数据、GPS芯片与磁场传感器采集行走路径数据并由处理器结合运动频率数据和行走路径数据得到运动强度数据，同时由脑电电极11采集脑电频率、脉率电极12采集脉搏频率数据与血氧浓度数据、汗液传感器采集体液导电率数据、光感血压传感器采集血压变化数据并由处理器结合脑电频率、脉搏频率数据、血氧浓度数据、体液导电率数据和血压变化数据分析得到疲劳程度数据，然而再由处理器结合运动强度数据和疲劳程度数据分析得到人体消耗数据。
由处理器根据需要调用人体消耗数据或是与之前的人身模式特征结合调用实现不同的评估内容。比如，脑电电极11采集的眨眼信息包括眨眼时间长度、眨眼频率、睁眼时间和睁眼时间长度。
在具体的实施方式中，所述头戴式设备还包括与所述处理器相连接的无线收发装置，所述无线收发装置用于完成处理器信号的传送与接收。
所述麦克风包括人声麦克风和骨传导麦克风。
所述头部姿势识别包括头部转向角、头部运动速度、点头、摇头、头部朝向和头部朝向分布。
所述目视点采集包括睁眼情度、虹膜最大无运动时间、虹膜横向平均移动速度和虹膜上下不对称性数据。
本申请能够利用头戴式设备对用户进行便捷的人体信号采集，而由于头戴式设备与现有的耳机相似，因此更适于用户使用，避免其他设备给用户带来的情绪、心理干扰，同时，本申请通过同时采集脑电电波和脉率信号的方式，可以得到更精确的数据、进而得到贴合实际的注意力评估结果，给用户带来便利性。
此外，本申请集成多种传感器，可完成对人体不同特征点数据的采集与分析，从而大大提高了人身模式识别的精度与稳定性，而且其场景应用丰富，大大提高了其适用性和实用性，可准确的获得人体全面体征且适用性强。
请参阅图2，图2为一实施例中注意力评估训练方法的流程示意图。
如前所述，本实施方式所述头戴式设备可以包括头戴式设备本体，在所述头戴式设备本体上设有处理器、脑电电极和脉率电极，所述脑电电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的顶部部位并与所述处理器相连接，所述脑电电极的第二端用于采集脑电电波，所述脉率电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的底部部位并与所述处理器相连接，所述脉率电极的第二端用于采集脉率信号，所述注意力评估训练方法包括如下步骤。
步骤S201，脉率电极采集脉率信号，脑电电极感应脑电频率与脑电幅度；
步骤S202，处理器根据所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度对注意力进行评估，以得到注意力的专注程度值。
需要说明的是，本实施方式所述处理器根据所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度对注意力进行评估，以得到注意力的专注程度值的步骤，还可以包括如下几个处理步骤。
比如：所述处理器对所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度进行原始数据分析、过滤和提取处理，以得到与注意力相关的波形、参数和信号；
比如：将评估得到的所述专注程度值播放给用户，并提供引导式训练、提醒和改进建议；
或比如：将评估得到的所述专注程度值通过网络发送给外部的显示装置，以通过所述显示装置将所述专注程度值以可视化的方式显示给用户，并提供引导式训练、提醒和改进建议。
本申请能够利用头戴式设备对用户进行便捷的人体信号采集，而由于头戴式设备与现有的耳机相似，因此更适于用户使用，避免其他设备给用户带来的情绪、心理干扰，同时，本申请通过同时采集脑电电波和脉率信号的方式，可以得到更精确的数据、进而得到贴合实际的注意力评估结果，给用户带来便利性。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种头戴式设备，其特征在于，所述头戴式设备包括头戴式设备本体，在所述头戴式设备本体上设有处理器、脑电电极和脉率电极，所述脑电电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的顶部部位并与所述处理器相连接，所述脑电电极的第二端用于采集脑电电波，所述脉率电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的底部部位并与所述处理器相连接，所述脉率电极的第二端用于采集脉率信号；
其中，所述脉率电极采集脉率信号，所述脑电电极感应脑电频率与脑电幅度，所述处理器用于根据所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度对注意力进行评估，以得到注意力的专注程度值。
2.根据权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，所述脑电电极的第一端与所述头戴式设备本体的顶部部位之间转动式连接，所述脑电电极的第二端自所述顶部部位自由延伸并悬挂式设置。
3.根据权利要求2所述的头戴式设备，其特征在于，所述头戴式设备本体设置有长度调节结构，用于调整所述顶部部位和所述底部部位之间的长度距离值，以适应不同尺寸的用户。
4.根据权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，所述脉率电极的第二端包括夹持结构，用于夹持耳朵采集脉率信号。
5.根据权利要求1-4任一项所述的头戴式设备，其特征在于，所述处理器还用于对所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度进行原始数据分析、过滤和提取处理，以得到与注意力相关的波形、参数和信号。
6.根据权利要求1-4任一项所述的头戴式设备，其特征在于，所述头戴式设备还包括喇叭，用于将评估得到的所述专注程度值播放给用户，并提供引导式训练、提醒和改进建议。
7.根据权利要求1-4任一项所述的头戴式设备，其特征在于，所述头戴式设备还包括网络模块，用于将评估得到的所述专注程度值通过网络发送给外部的显示装置，以通过所述显示装置将所述专注程度值以可视化的方式显示给用户，并提供引导式训练、提醒和改进建议。
8.根据权利要求1-4任一项所述的头戴式设备，其特征在于，所述头戴式设备还包括太阳能薄膜，用于将太阳能转化为电能并向所述头戴式设备进行供电。
9.一种头戴式设备的注意力评估训练方法，其特征在于，所述头戴式设备包括头戴式设备本体，在所述头戴式设备本体上设有处理器、脑电电极和脉率电极，所述脑电电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的顶部部位并与所述处理器相连接，所述脑电电极的第二端用于采集脑电电波，所述脉率电极的第一端设置于所述头戴式设备本体的底部部位并与所述处理器相连接，所述脉率电极的第二端用于采集脉率信号，所述注意力评估训练方法包括：
所述脉率电极采集脉率信号，所述脑电电极感应脑电频率与脑电幅度；
所述处理器根据所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度对注意力进行评估，以得到注意力的专注程度值。
10.根据权利要求9所述的注意力评估训练方法，其特征在于：
所述处理器根据所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度对注意力进行评估，以得到注意力的专注程度值的步骤，还包括：
所述处理器对所述脉搏信息、脑电频率及脑电幅度进行原始数据分析、过滤和提取处理，以得到与注意力相关的波形、参数和信号；
将评估得到的所述专注程度值播放给用户，并提供引导式训练、提醒和改进建议；
将评估得到的所述专注程度值通过网络发送给外部的显示装置，以通过所述显示装置将所述专注程度值以可视化的方式显示给用户，并提供引导式训练、提醒和改进建议。
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20190820 Address after: 215000 Room 523, 20 Blocks, Northwest District, No. 99 Jinjihu Avenue, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province Applicant after: Suzhou Zhongke Advanced Technology Research Institute Co Ltd Applicant after: Inst. of Psycology, Chinese Academy of Sciences Applicant after: Suzhou Tuo ficco Intelligent Technology Co Ltd Address before: 215028 No. 99 Jinjihu Avenue, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province Applicant before: Suzhou Zhongke Advanced Technology Research Institute Co Ltd |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181113 |