CN113934300B - 基于脑机接口的设备控制方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及基于脑机接口的设备控制方法、装置、电子设备及介质，其方法包括：获取当前页面；确定当前页面中的目标区域，将光标跳转至目标区域内，目标区域中包括至少一种操作键；确定目标区域内的第一操作键，并控制第一操作键指示；获取操作者的运动想象信号；基于运动想象信号确定方向信号和时长信号；其中，方向信号为在同一圆周上的顺时针方向或逆时针方向，时长信号表征方向信号持续的时长；基于方向信号以及时长信号确定目标区域内的第二操作键；控制光标由第一操作键跳转至第二操作键，并将第二操作键作为更新后的第一操作键。本申请提高了识别操作者发出的控制信号的准确度。

Description

基于脑机接口的设备控制方法、装置、电子设备及介质

技术领域

本申请涉及计算机技术的领域，尤其是涉及基于脑机接口的设备控制方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

脑机接口(brain computer interface，BCI)系统由信号采集、信号处理、应用接口和反馈机制四部分组成，信号采集模块使用两种技术(即有创或无创电极)记录大脑活动，信号处理模块帮助从记录的信号中提取必要的信息，它由数据预处理、特征提取和分类算法组成，转换后的信号通过应用程序接口进行通信，最后，反馈机制实时产生结果，帮助操作者了解系统所采取的行动。

脑机接口系统的脑电信号主要包括运动想象(Motor Imagery,MI)、稳态视觉诱发电位(Steady-State Visual Evoked Potential，SSVEP)以及P300电位三种。目前MI脑机接口使用较多的有想象左手运动、右手运动、腿部运动和舌部运动。

针对上述相关技术，发明人认为存在以下缺陷：目前基于运动想象模式的控制方式受个人思维以及环境影响较大，各个用户在输入同一控制指令时输出的脑电信号内容可能各不相同，基于分析脑电信号所表征内容的方式，在控制存在多个按键的复杂操作系统时，对操作者发出的控制信号的识别准确度还有待提高。

发明内容

为了提高识别操作者发出的控制信号的准确度，本申请提供一种基于脑机接口的设备控制方法、装置、电子设备及介质。

第一方面，本申请提供一种基于脑机接口的设备控制方法，采用如下的技术方案：一种基于脑机接口的设备控制方法，包括：

获取当前页面；

确定所述当前页面中的目标区域，将光标跳转至所述目标区域内，所述目标区域中包括至少一种操作键；

确定所述目标区域内的第一操作键，并控制第一操作键指示；

获取操作者的运动想象信号；

基于所述运动想象信号确定方向信号和时长信号；

其中，所述方向信号为在同一圆周上的顺时针方向或逆时针方向，所述时长信号表征所述方向信号持续的时长；

基于所述方向信号以及所述时长信号确定所述目标区域内的第二操作键；

控制所述光标由所述第一操作键跳转至所述第二操作键，并将所述第二操作键作为更新后的第一操作键。

通过采用上述技术方案，使用光标选择操作页面内的操作键时，若基于P诱发刺激控制光标水平移动或者是竖向移动，效率较低；若采用运动想象信号，则由于不同人控制光标在二维平面移动时的控制指令受个人思维以及环境影响较大，例如左上、右下需要经过复杂的分析，很难保证对脑机信号分析的同步性，降低了操作者的使用体验。

在本申请中，确定当前页面的目标区域后，将光标直接跳转至所述目标区域，基于运动想象信号控制光标操作键沿逆时针或者顺时针两个方向的跳转，将传统二维平面内光标连续移动更改为光标跳转，由于跳转的指向针对于操作键，因此操作运动方向的指向性较高，提高了操作键选择的准确性。

且，基于对信号时长的分析而非分析信号的具体内容，实现控制操作键的跳转，简化了对信号分析的难度，提高了对信号进行在线分析的效率，提高了设备控制的实时性。

在一种可能的实现方式中，所述基于所述方向信号以及所述时长信号确定所述目标区域内的第二操作键，包括：

将所述目标区域内的所有所述操作键在同一圆周上按序排列，并显示；

基于所述方向信号确定跳转方向；

根据操作者的身份信息确定单位跳转时长，所述单位跳转时长表征所述光标在所述圆周上相邻的两个所述操作键之间跳转所需的时长；

基于所述时长信号和所述单位跳转时长确定跳转间距，所述跳转间距表征所述第二操作键与所述第一操作键之间的操作键的个数；

基于所述跳转方向和所述跳转间距确定所述第二操作键。

通过采用上述技术方案，操作键在同一圆周方向上首尾相连实现跳转，提高了信号选择的准确度。

在一种可能的实现方式中，所述将所述目标区域内的所有所述操作键在同一圆周上按序排列，并显示，包括：

获取历史时间段内所述操作者基于目标区域的各个所述操作键的操作次数信息；

基于所有所述操作次数信息确定自适应分割阈值；

基于各个所述操作键对应的操作次数信息将所有所述操作键划分为至少一个操作对；

其中，所述操作对中包含一个高频操作键和一个低频操作键、一个高频操作键或者一个低频操作键；

所述高频操作键对应的操作次数信息大于所述自适应分割阈值，所述低频操作键的对应的操作次数信息小于等于所述自适应分割阈值；

将各个所述高频操作键按照操作次数信息降序排列得到排列次序；

将所有所述操作对基于所述排列次序在所述圆周上排列，并显示。

通过采用上述技术方案，按照操作次数信息进行排序，不但便于操作者基于自身操作习惯选择高频次使用的操作键，基于操作对进行排列，能够使得操作者不经常使用的低频次操作键位于靠前的位置，提高排序方法的适应性。

在一种可能的实现方式中，根据操作者的身份信息确定单位跳转时长，包括：

确定所述操作者的身份信息，基于操作者的身份信息确定所述操作者对应的历史数据，所述历史数据包括多个不同的历史单位时长，以及与各个历史单位时长对应的操作者反应速度数据；

获取所述光标的移动速度；

基于所述移动速度确定操作者的当前反应速度数据；

基于所述当前反应速度数据以及所述历史数据确定单位跳转时长。

通过采用上述技术方案，基于操作者控制光标的移动速度确定操作者的反应速度数据，进而确定该操作者控制操作键跳转的单位跳转时长，通过对操作者身份的识别，提高了对于各个操作者针对于设备控制的准确度。

在一种可能的实现方式中，所述基于所述时长信号和所述单位跳转时长确定跳转间距，包括：

基于所述运动想象信号确定具体运动对象，所述具体运动对象为操作者想象运动的肢体部位；基于所述具体运动对象确定跳转幅度；

其中，所述同一圆周上任意相邻排列的两个所述操作键的之间的间距为单位跳转间距，所述跳转幅度为所述单位跳转间距的整数倍；

基于所述时长信号、所述单位跳转时长和跳转幅度确定跳转间距，所述跳转间距为所述跳转幅度的整数倍。

通过采用上述技术方案，具体运动对象对应人体的各个肢体部位，例如，左手食指对应的跳转幅度为1个单位跳转间距，此时第一操作键和第二操作键之间操作键的个数为0；左手中指对应的跳转幅度为2个单位跳转间距，此时第一操作键和第二操作键之间操作键的个数为1；左手无名指指对应的跳转幅度为3个单位跳转间距，此时第一操作键和第二操作键之间操作键的个数为2；右手食指对应的跳转幅度为1个单位跳转间距，此时第一操作键和第二操作键之间操作键的个数为0；右手中指对应的跳转幅度为2个单位跳转间距，此时第一操作键和第二操作键之间操作键的个数为1；右手无名指指对应的跳转幅度为3个单位跳转间距，此时第一操作键和第二操作键之间操作键的个数为2；基于不同肢体部位选择不同的跳转幅度，便于操作者快速准确地将光标定位到想要选择的操作键。

在一种可能的实现方式中，所述确定所述当前页面中的目标区域，包括：

识别所述当前页面中的内容显示区域及操作键；

若不存在所述内容显示区域，则将所述当前页面基于所有操作键划分为至少一个操作区域；控制每个所述操作区域以不同频率显示；

获取所述触发信号；

若所述触发信号与任一所述频率匹配，则将所述任一频率对应的所述操作区域作为所述目标区域。

通过采用上述技术方案，通过不同显示频率(稳态视觉诱发电位)选中目标区域，无需操作者移动光标，即可达到快速选择的功能。

在一种可能的实现方式中，所述将所述当前页面基于所有操作键划分为至少一个操作区域，包括：

获取当前操作者在历史时间段内基于多个测试操作区域的操作准确度信息，其中每个所述测试操作区域中的测试功能键个数不同；

将所述操作准确度信息最高的所述测试操作区域中的所述测试功能键个数作为目标个数信息；基于所述目标个数信息将所有所述操作键划分为至少一个所述操作区域。

通过采用上述技术方案，操作区域内的操作键个数可能对操作者的操作带来影响，通过采集操作者在训练时准确度最高的测试操作区域对应的目标个数信息划分当前页面的操作区域，通过操作区域的自适应性划分，提高了不同操作者在实际操作时的准确度。

第二方面，本申请提供一种基于脑机接口的设备控制装置，采用如下的技术方案：一种基于脑机接口的设备控制装置，包括：

第一获取模块，用于获取当前页面；

定位模块，用于确定所述当前页面中的目标区域，将光标跳转至所述目标区域内，所述目标区域中包括至少一种操作键；

第一分析模块，用于确定所述目标区域内的第一操作键，并控制第一操作键指示；

第二获取模块，用于获取操作者的运动想象信号；

解析模块，用于基于所述运动想象信号确定方向信号和时长信号；

其中，所述方向信号为在同一圆周上的顺时针方向或逆时针方向，所述时长信号表征所述方向信号持续的时长；

第二分析模块，基于所述方向信号以及所述时长信号确定所述目标区域内的第二操作键；控制模块，用于控制所述光标由所述第一操作键跳转至所述第二操作键，并将所述第二操作键作为更新后的第一操作键。

在一种可能的实现方式中，所述第二分析模块在基于所述方向信号以及所述时长信号确定所述目标区域内的第二操作键时，具体用于：

将所述目标区域内的所有所述操作键在同一圆周上按序排列，并显示；

基于所述方向信号确定跳转方向；

根据操作者的身份信息确定单位跳转时长，所述单位跳转时长表征所述光标在所述圆周上相邻的两个所述操作键之间跳转所需的时长；

基于所述时长信号和所述单位跳转时长确定跳转间距，所述跳转间距表征所述第二操作键与所述第一操作键之间的操作键的个数；

基于所述跳转方向和所述跳转间距确定所述第二操作键。

在一种可能的实现方式中，所述第二分析模块在将所述目标区域内的所有所述操作键在同一圆周上按序排列，并显示时，具体用于：

获取历史时间段内所述操作者基于目标区域的各个所述操作键的操作次数信息；

基于所有所述操作次数信息确定自适应分割阈值；

基于各个所述操作键对应的操作次数信息将所有所述操作键划分为至少一个操作对；

其中，所述操作对中包含一个高频操作键和一个低频操作键、一个高频操作键或者一个低频操作键；

所述高频操作键对应的操作次数信息大于所述自适应分割阈值，所述低频操作键的对应的操作次数信息小于等于所述自适应分割阈值；

将各个所述高频操作键按照操作次数信息降序排列得到排列次序；

将所有所述操作对基于所述排列次序在所述圆周上排列，并显示。

在一种可能的实现方式中，所述第二分析模块在根据操作者的身份信息确定单位跳转时长时，具体用于：

确定所述操作者的身份信息，基于操作者的身份信息确定所述操作者对应的历史数据，所述历史数据包括多个不同的历史单位时长，以及与各个历史单位时长对应的操作者反应速度数据；

获取所述光标的移动速度；

基于所述移动速度确定操作者的当前反应速度数据；

基于所述当前反应速度数据以及所述历史数据确定单位跳转时长。

在一种可能的实现方式中，所述第二分析模块在基于所述时长信号和所述单位跳转时长确定跳转间距时，具体用于：

基于所述运动想象信号确定具体运动对象，所述具体运动对象为操作者想象运动的肢体部位；基于所述具体运动对象确定跳转幅度；

其中，所述同一圆周上任意相邻排列的两个所述操作键的之间的间距为单位跳转间距，所述跳转幅度为所述单位跳转间距的整数倍；

基于所述时长信号、所述单位跳转时长和跳转幅度确定跳转间距，所述跳转间距为所述跳转幅度的整数倍。

在一种可能的实现方式中，所述定位模块在确定所述当前页面中的目标区域时，具体用于：

识别所述当前页面中的内容显示区域及操作键；

若不存在所述内容显示区域，则将所述当前页面基于所有操作键划分为至少一个操作区域；控制每个所述操作区域以不同频率显示；

获取所述触发信号；

若所述触发信号与任一所述频率匹配，则将所述任一频率对应的所述操作区域作为所述目标区域。

在一种可能的实现方式中，所述定位模块在将所述当前页面基于所有操作键划分为至少一个操作区域时，具体用于：

获取当前操作者在历史时间段内基于多个测试操作区域的操作准确度信息，其中每个所述测试操作区域中的测试功能键个数不同；

将所述操作准确度信息最高的所述测试操作区域中的所述测试功能键个数作为目标个数信息；基于所述目标个数信息将所有所述操作键划分为至少一个所述操作区域。

第三方面，本申请提供一种电子设备，采用如下的技术方案：

一种电子设备，该电子设备包括：

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序被存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，所述一个或多个应用程序配置用于：执行上述基于脑机接口的设备控制方法。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：

一种计算机可读存储介质，包括：存储有能够被处理器加载并执行上述基于脑机接口的设备控制方法的计算机程序。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

确定当前页面的目标区域后，将光标直接跳转至所述目标区域，基于运动想象信号控制光标操作键沿逆时针或者顺时针两个方向的跳转，将传统二维平面内光标连续移动更改为光标跳转，由于跳转的指向针对于操作键，因此操作运动方向的指向性较高，提高了操作键选择的准确性。且，基于对信号时长的分析而非分析信号的具体内容，实现控制操作键的跳转，简化了对信号分析的难度，提高了对信号进行在线分析的效率，提高了设备控制的实时性。

附图说明

图1是本申请实施例基于脑机接口的设备控制方法的流程示意图。

图2是本申请实施例确定当前页面中的目标区域的流程示意图。

图3是本申请实施例确定当前页面中的目标区域的流程示意图。

图4是本申请实施例基于方向信号以及时长信号确定目标区域内的第二操作键的流程示意图。

图5是本申请实施例将目标区域内的所有操作键在同一圆周上按序排列的流程示意图。

图6是本申请实施例根据操作者的身份信息确定单位跳转时长的流程示意图。

图7是本申请实施例基于时长信号和单位跳转时长确定跳转间距的流程示意图。

图8是本申请实施例基于脑机接口的设备控制装置的方框示意图。

图9是本申请实施例电子设备的示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-9对本申请作进一步详细说明。

本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请实施例提供了一种基于脑机接口的设备控制方法，参照图1，由电子设备执行，该方法包括：

步骤S101、获取当前页面。

具体地，被控设备可以是连接有外设显示屏的机械臂、或者是计算机等等，显示屏上显示的当前页面用于与操作者进行交互，操作者观察显示屏，同时通过脑电信号控制光标进行移动、或者点击确定等操作，以达到输入控制指令的目的，被控设备响应于控制指令并反馈，操作者接收反馈信息，上述过程为操作者基于脑电信号控制被控设备的流程。

步骤S102、确定当前页面中的目标区域，将光标跳转至目标区域内。

其中，目标区域中包括至少一种操作键，操作键即为用于控制被控设备动作的操作按钮。

举例说明：简单的操控指令包括：上、下、左、右等；复杂的操控指令，例如计算机上功能控件对应的按钮等等。

对于简单控制的设备来说，所需的操作键个数较少，此时可能当前页面不需要进行页面切换即可输入简单的操作键；若被控设备涉及的操作复杂，此时可能需要进行页面的切换，页面的切换也可以通过操作者输入的控制指令实现，页面切换后，显示屏再次显示的页面即为更新后的当前页面。

当前页面中除了操作键和显示背景外，还可能包括多媒体内容(图片、文本等)；在本申请中，基于当前页面内操作键的个数，以及所有操作键的在当前页面的位置分布划分出操作区域，基于操作者的脑电信号，从操作区域中确定目标区域。

步骤S103、确定目标区域内的第一操作键，并控制第一操作键指示。

对于本申请实施例，目标区域内可能包括两个以上操作键，从多个操作键中确定一个操作键为第一操作键，作为操作键跳转的起点；控制第一操作键指示，使得第一操作键的显示模式区别于其他操作键，便于操作者定位操作键的跳转起点。其中，指示的方式包括：以不同频率闪烁、或者是以不同于其他操作键和背景的颜色显示等等。

确定目标区域内的第一操作键的方式可以为随机选取，或者是按照预设规则来选择，在此不做限定。

步骤S104、获取操作者的运动想象信号。

采集运动想象信号时，操作者佩戴电极帽，电极帽为非侵入式电极帽，直接佩戴在操作者头顶，采集操作者运动感觉区域的脑电信号。

而后，脑电信号通过信号发送装置发送到信号接收装置，本申请实施例中的电子设备用于接收脑电信号并且对脑电信号进行处理，以判断使用者的控制意图，并基于控制意图控制光标动作。

目前常见的运动想象部位为：左右，右手，双脚和舌头等等，其原理为：人在运动想象的过程中，大脑皮层会产生两种变化明显的节律信号，分别是8-15Hz的μ节律信号和18-24Hz的β节律。在运动想象时，神经元细胞被激活、新陈代谢速度加快，大脑皮层对侧运动感觉区的脑电节律能量会明显降低，而同侧运动感觉区的脑电节律能量增大，这种现象称为事件相关去同步(Event Related Desynchronization，ERD)/事件相关同步(EventRelated Synchronization，ERS)，基于这种关系，通过人大脑主动控制左、右脑μ、β节律幅度的高低就可以产生多种控制指令。

步骤S105、基于运动想象信号确定方向信号和时长信号。

其中，方向信号为在同一圆周上的顺时针方向或逆时针方向，时长信号表征方向信号持续的时长。

对于本申请实施例，表示顺时针方向的方向信号为操作者左侧肢体运动想象时触发的信号，表示顺时针方向的方向信号为操作者右侧肢体运动想象时触发的信号。

步骤S106、基于方向信号以及时长信号确定目标区域内的第二操作键。

具体地，通过识别操作者运动想象对应的方向信号以及该信号的持续时长确定第二操作键。通过分析信号的时长，而非分析信号的具体内容，实现控制操作键的跳转，分析过程更为简单，有利于提高在线分析效率。

步骤S107、控制光标由第一操作键跳转至第二操作键，并将第二操作键作为更新后的第一操作键。

光标跳转至第二操作键后，将该第二操作键更新为新的第一操作键，在进行连续跳转时，实现了自动更换起始操作键位置的功能。

值得说明的是，图1仅是一种可能的执行顺序，在本申请实施例中，步骤S103可以在步骤S104之前执行，步骤S103也可以在步骤S104之后执行，也可以与步骤S104同时执行，在本申请实施例中不做限定。

本申请实施例提供了一种基于脑机接口的设备控制方法，确定当前页面的目标区域后，将光标直接跳转至目标区域，基于运动想象信号控制光标操作键沿逆时针或者顺时针两个方向的跳转，将传统二维平面内光标连续移动更改为光标跳转，由于跳转的指向针对于操作键，因此操作运动方向的指向性较高，提高了操作键选择的准确性。

且，基于对信号时长的分析而非分析信号的具体内容，实现控制操作键的跳转，简化了对信号分析的难度，提高了对信号进行在线分析的效率，提高了设备控制的实时性。

本申请实施例一种可能的实现方式，在步骤S102中，参照图2，确定当前页面中的目标区域，将光标跳转至目标区域内，具体可以包括：步骤S21、步骤S22、步骤S23以及步骤S24，其中：

步骤S21、识别当前页面中的内容显示区域及操作键。

若当前页面中除包含显示背景以及操作键外，还包含多媒体内容(包括文本、图片等)时，包含该多媒体内容的区域即为内容显示区域。

步骤S22、基于内容显示区域以及所有操作键将当前页面划分为至少一个操作区域，并控制每个操作区域以不同频率显示。

步骤S23、获取触发信号。

步骤S24、若触发信号与任一频率匹配，则将任一频率对应的操作区域作为目标区域。

当前显示页面内只存在背景以及操作键时，通过不同显示频率(稳态视觉诱发电位)选择需要选中的任一操作区域，无需操作者移动光标，即可达到快速选择的功能。

本申请实施例一种可能的实现方式，在步骤S22中，基于内容显示区域以及所有操作键将当前页面划分为至少一个操作区域，包括：基于N-1条等分线将当前页面等分成N个等分区域，去除每个等分区域中的内容显示区域，得到的剩余区域即为该等分区域对应的操作区域，此时每个操作区域内的操作键个数随机分布。

本申请实施例一种可能的实现方式，在步骤S22中，参照图3，具体可以包括步骤S221、步骤S222以及步骤S222，其中：

步骤S221、获取当前操作者在历史时间段内基于多个测试操作区域的操作准确度信息。

其中，每个测试操作区域中的测试功能键个数不同。

具体地，操作者在训练时，训练过程包括两个阶段：

第一级阶段：在训练页面中存在多个测试操作区域时，基于运动想象信号控制光标移动，或者是基于诱发电位从多个测试操作区域中选择一个目标训练区域；

第二级阶段：确定目标训练区域后，光标自动跳转至目标训练区域，操作者基于运动想象信号控制光标在目标训练区域内的功能操作键之间跳转。

其中，基于该目标训练区域进行功能操作键选择时，该目标训练区域内的功能操作键个数是可调的。

例如：基于训练页面划分的每个测试操作区域中的功能操作键个数可设置为：10个功能操作键、8个功能操作键、7个功能操作键以及4个功能操作键等等；当目标测试区域内存在不同个功能操作键不同时，操作者的操作准确度信息可能存在差异，如下表1所示：

表1

其中，操作准确度信息(％)为在相应操作键个数的条件下，对同一操作者进行N次训练得到的信息，将操作者单次控制的准确度作为训练样本，N次训练对应的N个训练样本取平均值即为操作准确度信息(％)。

步骤S222、将操作准确度信息最高的测试操作区域中的测试功能键个数作为目标个数信息。

接上例，基于表1，4即为目标个数信息。

步骤S223、基于目标个数信息将所有操作键划分为至少一个操作区域。

具体地，基于目标个数信息划分操作区域时，若所有操作键个数不是目标个数信息的整数倍，则将所有操作键总数除以目标个数信息得到的余数对应的操作键形成另一个新的操作区域。

例如：

当前页面中存在20个操作键：

例1：操作者1对应目标个数信息为6个，则从屏幕水平或者竖直方向的一侧设为起始点，自起始点向屏幕另一侧的水平(或竖直)连线为延伸方向；

在延伸方向上，以达到6个操作键则形成一个功能区域，功能区域内包含上述该6个操作键；在形成3个功能区域后，剩余的3个操作键形成最后一个功能区域，共形成4个功能区域。

例2：操作者2对应的目标个数信息为10个，则从屏幕水平或者竖直方向的一侧设为起始点，自起始点向屏幕另一侧的水平(或竖直)连线为延伸方向；

在延伸方向上，以达到10个操作键则形成一个功能区域，功能区域内包含上述该10个操作键,共形成2个功能区域。

将所有功能区域中的内容显示区域去除，得到的区域即为操作区域。

基于步骤S221、步骤S222以及步骤S223，通过采集操作者在训练时准确度最高的测试操作区域对应的目标个数信息划分当前页面的操作区域，通过操作区域的自适应性划分，提高了不同操作者在实际操作时的准确度。

基于上述的步骤S22，通过将所有操作键划分为多个操作区域，实现对复杂操作页面内较多操作键的分级，提高了操作者在目标区域内选择其所需操作键的准确度，降低了信号分析的难度，提高了信号的同步解析效率。

本申请实施例一种可能的实现方式，方法还包括，目标区域内，操作者选中某一操作键的方式可以为基于任一预设的运动想象部位触发的信号作为选中信号，例如：舌头；或者是基于时间，当操作者在当前操作键上停止的时间超过预设时间段后，即触发选中操作。

本申请实施例一种可能的实现方式，在确定目标区域之后，还包括：将目标区域以预设比例放大显示。

将目标指令区域放大便于操作者观察，进一步地，降低了操作者在选择操作键时的误差，当操作者选中某一操作键之后，当前页面跳转至下一操作页面，且下一操作页面以正常比例显示。

本申请实施例一种可能的实现方式，方法还包括：若识别到目标信号，则退出目标区域。

其中，目标信号表示光标退出目标区域的信号，目标信号为操作者基于某一设定的肢体部位进行运动想象时触发的信号。

本申请实施例一种可能的实现方式，在步骤S106中，参照图4，基于方向信号以及时长信号确定目标区域内的第二操作键，具体可以包括步骤S61、步骤S62、步骤S63、步骤S64以及步骤S65，其中：

步骤S61、将目标区域内的所有操作键在同一圆周上按序排列，并显示。

步骤S62、基于方向信号确定跳转方向。

步骤S63、根据操作者的身份信息确定单位跳转时长。

其中，单位跳转时长表征光标在圆周上相邻的两个操作键之间跳转所需的时长。

步骤S64、基于时长信号和单位跳转时长确定跳转间距，跳转间距表征第二操作键与第一操作键之间的操作键的个数。

步骤S65、基于跳转方向和跳转间距确定第二操作键。

本请实施例一种可能的实现方式，在步骤S61中，参照图5，将目标区域内的所有操作键在同一圆周上按序排列，具体可以包括步骤S611、步骤S612、步骤S613、步骤S614以及步骤S615，其中：

步骤S611、获取历史时间段内操作者基于目标区域的各个操作键的操作次数信息。

操作者在使用被控设备时，由于个人习惯，在某些场景下或者某些时间段可能会存在很多相同的操作。

例如：当被控设备为计算机时，操作者在使用“画图程序”时，对于本例，当前页面即为“画图程序”的操作页面。采集操作者在“画图程序”的操作页面中各个操作区域中选择各个操作键的次数，将各个操作键的历史操作次数存储。

当操作者在画图程序的操作页面内再次选中该目标区域后时，调取操作者在该目标区域选择各个操作键的历史操作次数作为操作次数信息。

步骤S612、基于所有操作次数信息确定自适应分割阈值。

接上例，“画图程序”页面内的各个操作键及各个操作键对应的操作次数如下表2所示：

表2

操作键	操作次数信息	操作次数信息排序
			功能1	80次	3
功能2	21次	10
			功能3	60次	4
功能4	42次	7
			功能5	87次	2
功能6	32次	9
			功能7	55次	5
功能8	90次	1
			功能9	33次	8
功能10	44次	6
			功能11	19次	11

对于本申请实施例，自适应分隔阈值即为取各个操作键操作次数信息的中值，即：将各个操作次数信息按升序或者降序排列，假如有n个数据，当n为偶数时，中位数为第n/2位数和第(n+2)/2位数的平均数；如果n为奇数，那么中位数为第(n+1)/2位数的值。

对于表2中的数据，自适应分隔阈值为44次。

步骤S613、基于各个操作键对应的操作次数信息将所有操作键划分为至少一个操作对。

其中，操作对中包含一个高频操作键和一个低频操作键、一个高频操作键或者一个低频操作键。高频操作键对应的操作次数信息大于自适应分割阈值，低频操作键的对应的操作次数信息小于等于自适应分割阈值。

步骤S614、将各个高频操作键按照操作次数信息降序排列得到排列次序。

其中，排列次序如表3所示：

表3

高频操作键(操作次数信息排序)
	功能8(1)
功能5(2)
	功能1(3)
功能3(4)
	功能7(5)

具体地，则高频操作键和低频操作键的分布如表4所示：

表4

高频操作键(操作次数信息排序)	低频操作键(操作次数信息排序)
		功能8(1)	功能2(10)
功能5(2)	功能6(9)
		功能1(3)	功能9(8)
功能3(4)	功能4(7)
		功能7(5)	功能10(6)
	功能11(11)

得到的操作对如表5所示：

表5

按照操作次数信息进行排序，不但便于操作者基于自身操作习惯选择高频次使用的操作键，基于操作对进行排列，能够使得操作者不经常使用的低频次操作键位于靠前的位置，提高排序方法的适应性。

本申请实施例一种可能的实现方式，在步骤S63中，参照图6，根据操作者的身份信息确定单位跳转时长，具体可以包括：步骤631、步骤632、步骤633、步骤634,其中：

步骤631、确定操作者的身份信息，基于操作者的身份信息确定操作者对应的历史数据。

具体地，历史数据包括多个不同的历史单位时长，以及与各个历史单位时长对应的操作者反应速度数据。

其中，获取操作者的历史数据，首先要确定当前操作者的身份信息，基于运动想象信号确定当前操作者的身份信息，是利用相位锁定值计算相位同步特征并通过线性判别分析进行分类来实现的，此处不再赘述。

其中，历史单位时长为操作者在一次训练过程中，注视训练屏幕上的多个操作键，并基于运动想象信号进行控制光标在相邻两个操作键之间跳转时所用的时长。

进一步地，由于训练场景的不同以及使用设备的时长不同，因此可能导致操作者的反应速度数据可能存在差异，进一步地基于运动想象信号控制光标在两个相邻操作键之间跳转所需的历史单位时长也不同。

具体地，历史单位时长历史单位时长与操作者的反应速度数据之间的关系为：

方式(1)：

其中，

为正分数，基准反应速度信息和基准时长均为常数。

或，方式(2)：

其中，[ai,ai+1]为第i个区间。

当确定了操作者当前的反应速度数据后，基于方式(1)或者方式(2)中的关系，即可确定当前对应的单位跳转时长。

步骤632、获取光标的移动速度。

其中，操作者在使用该设备时基于运动想象信号控制光标在非操作区域移动时的移动速度，光标的移动速度可以反映出操作者输入信息的准确度以及反应速度数据，因此可以采集光标的移动速度，可用于得到操作者的反应速度数据。

步骤633、基于移动速度确定操作者的当前反应速度数据。

具体地，基于移动速度确定操作者的反应速度数据可采用如下方式：操作者的反应速度数据＝α×移动速度(α为系数，且为正数)。

步骤634、基于当前反应速度数据以及历史数据确定单位跳转时长。

基于步骤S633中的关系，确定了当前光标的移动速度，即可确定当前的操作反应速度数据，确定了操作者当前的反应速度数据后，基于步骤S631中操作者反应速度数据与历史单位时长之间的对应关系，即可确定该光标移动速度对应的单位跳转时长，其中单位跳转时长即为当前操作者反应速度数据对应的历史单位时长。

基于操作者控制光标的移动速度确定操作者的反应速度数据，进而确定该操作者控制操作键跳转的单位跳转时长，通过对操作者身份的识别，提高了对于各个操作者针对于设备控制的准确度。

为了进一步便于操作者对多个操作键进行快捷控制，本申请实施例中的运动想象信号表征具体运动对象，具体运动对象为操作者想象运动的肢体部位。具体地，本申请实施例中设置的不同的具体运动对象对应有不同的跳转幅度，以使得操作者可以控制光标在一次跳转中控制光标不仅仅跳转于相邻的两个操作键之间，还可以跨越至少一个操作键实现单次跳转。

本申请实施例一种可能的实现方式，参照图7，在步骤S641中，基于时长信号和单位跳转时长确定跳转间距，具体可以包括：步骤S641、步骤S642以及步骤S643。

步骤S641、基于运动想象信号确定具体运动对象。

其中，具体运动对象为操作者想象运动的肢体部位。

左侧肢体运动部位可以包括左手拇指、左手食指、左手中指、左手无名指、左手手腕、左手手肘、左手肩关节等等；左侧肢体运动部位可以包括：右手拇指、右手食指、右手中指、右手无名指、右手手腕、右手手肘、右手肩关节等等。

步骤S642、基于具体运动对象确定跳转幅度。

其中，同一圆周上任意相邻排列的两个操作键的之间的间距为单位跳转间距，跳转幅度为单位跳转间距的整数倍。

其中，单位跳转间距与两个操作键在圆周上排列或者显示的距离并不等同，若目标区域内的操作键个数为偶数个，则所有操作键排列时可等间距排列；若目标区域内的操作键个数为奇数个，则所有操作键排列时可不按照等间距进行排列。

具体运动对象确定跳转幅度如下表5和表6所示：

表5-左侧肢体运动

表6-右侧肢体运动

通过将具体运动对象对应人体的多个控制关节，例如，左手拇指对应的跳转幅度为1个单位跳转间距，此时第一操作键和第二操作键之间操作键的个数为0，左手食指对应的跳转幅度为2个单位跳转间距，此时第一操作键和第二操作键之间操作键的个数为1，左手中指对应的跳转幅度为3个单位跳转间距，此时第一操作键和第二操作键之间操作键的个数为2，左手无名指对应的跳转幅度为4个单位跳转间距，此时第一操作键和第二操作键之间操作键的个数为3，左手手腕对应的跳转幅度为5个单位跳转间距，此时第一操作键和第二操作键之间操作键的个数为4，……；右肢侧肢体运动同上，基于不同肢体部位选择不同的跳转幅度，便于操作者快速准确地将光标定位到想要选择的操作键。

对于本申请实施例，操作键在同一圆周方向上首尾相连实现跳转，逆时针旋转和顺时针旋转可逆，提高了操作者操作的便利性，进一步提高了信号选择的准确度。

步骤S643、基于时长信号、单位跳转时长和跳转幅度确定跳转间距。

其中，跳转间距为跳转幅度的整数倍。

跳转幅度＝n×单位跳转间距公式(1)

其中，n为具体运动对象对应的倍数，n为正整数；

跳转间距＝γ×跳转幅度公式(2)

其中，γ为由时长信号/单位跳转时长取整得到的正数整数

其中，单位跳转时长只与操作者的身份以及当前反应速度数据相关联，通过时长信号与单位跳转时长之间的倍数关系，以及跳转幅度确定跳转间距，结合跳转方向，实现了定位至第二操作键的功能。

上述实施例从方法流程的角度介绍一种基于脑机接口的设备控制方法,参照图8，下述实施例从虚拟模块或者虚拟单元的角度介绍了一种基于脑机接口的设备控制装置100，具体详见下述实施例。

一种基于脑机接口的设备控制装置100，包括：

第一获取模块1001，用于获取当前页面；

定位模块1002，用于确定当前页面中的目标区域，将光标跳转至目标区域内，目标区域中包括至少一种操作键；

第一分析模块1003，用于确定目标区域内的第一操作键，并控制第一操作键指示；

第二获取模块1004，用于获取操作者的运动想象信号；

解析模块1005，用于基于运动想象信号确定方向信号和时长信号；

其中，方向信号为在同一圆周上的顺时针方向或逆时针方向，时长信号表征方向信号持续的时长；

第二分析模块1006，基于方向信号以及时长信号确定目标区域内的第二操作键；

控制模块1007，用于控制光标由第一操作键跳转至第二操作键，并将第二操作键作为更新后的第一操作键。

本申请实施例一种可能的实现方式，第二分析模块1006在基于方向信号以及时长信号确定目标区域内的第二操作键时，具体用于：

将目标区域内的所有操作键在同一圆周上按序排列，并显示；

基于方向信号确定跳转方向；

根据操作者的身份信息确定单位跳转时长，单位跳转时长表征光标在圆周上相邻的两个操作键之间跳转所需的时长；

基于时长信号和单位跳转时长确定跳转间距，跳转间距表征第二操作键与第一操作键之间的操作键的个数；

基于跳转方向和跳转间距确定第二操作键。

本申请实施例一种可能的实现方式，第二分析模块1006在将目标区域内的所有操作键在同一圆周上按序排列，并显示时，具体用于：

获取历史时间段内操作者基于目标区域的各个操作键的操作次数信息；

基于所有操作次数信息确定自适应分割阈值；

基于各个操作键对应的操作次数信息将所有操作键划分为至少一个操作对；

其中，操作对中包含一个高频操作键和一个低频操作键、一个高频操作键或者一个低频操作键；

高频操作键对应的操作次数信息大于自适应分割阈值，低频操作键的对应的操作次数信息小于等于自适应分割阈值；

将各个高频操作键按照操作次数信息降序排列得到排列次序；

将所有操作对基于排列次序在圆周上排列，并显示。

本申请实施例一种可能的实现方式，第二分析模块1006在根据操作者的身份信息确定单位跳转时长时，具体用于：

确定操作者的身份信息，基于操作者的身份信息确定操作者对应的历史数据，历史数据包括多个不同的历史单位时长，以及与各个历史单位时长对应的操作者反应速度数据；

获取光标的移动速度；

基于移动速度确定操作者的当前反应速度数据；

基于当前反应速度数据以及历史数据确定单位跳转时长。

本申请实施例一种可能的实现方式，第二分析模块1006在基于时长信号和单位跳转时长确定跳转间距时，具体用于：

基于运动想象信号确定具体运动对象，具体运动对象为操作者想象运动的肢体部位；

基于具体运动对象确定跳转幅度；

其中，同一圆周上任意相邻排列的两个操作键的之间的间距为单位跳转间距，跳转幅度为单位跳转间距的整数倍；

基于时长信号、单位跳转时长和跳转幅度确定跳转间距，跳转间距为跳转幅度的整数倍。

本申请实施例一种可能的实现方式，定位模块1002在确定当前页面中的目标区域时，具体用于：

识别当前页面中的内容显示区域及操作键；

若不存在内容显示区域，则将当前页面基于所有操作键划分为至少一个操作区域；

控制每个操作区域以不同频率显示；

获取触发信号；

若触发信号与任一频率匹配，则将任一频率对应的操作区域作为目标区域。

本申请实施例一种可能的实现方式，定位模块1002在将当前页面基于所有操作键划分为至少一个操作区域时，具体用于：

获取当前操作者在历史时间段内基于多个测试操作区域的操作准确度信息，其中每个测试操作区域中的测试功能键个数不同；

将操作准确度信息最高的测试操作区域中的测试功能键个数作为目标个数信息；

基于目标个数信息将所有操作键划分为至少一个操作区域。

本申请实施例中提供了一种电子设备，如图9所示，图9所示的电子设备1100包括：处理器1101和存储器1103。其中，处理器1101和存储器1103相连，如通过总线1102相连。可选地，电子设备1100还可以包括收发器1104。需要说明的是，实际应用中收发器1104不限于一个，该电子设备1100的结构并不构成对本申请实施例的限定。

处理器1101可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器1101也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。

总线1102可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线1102可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。总线1102可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器1103可以是ROM(Read Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscRead Only Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。

存储器1103用于存储执行本申请方案的应用程序代码，并由处理器1101来控制执行。处理器1101用于执行存储器1103中存储的应用程序代码，以实现前述方法实施例所示的内容。

其中，电子设备包括但不限于：移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。还可以为服务器等。图9示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于脑机接口的设备控制方法，其特征在于，包括：

获取当前页面；

确定所述当前页面中的目标区域，将光标跳转至所述目标区域内，所述目标区域中包括至少一种操作键；

确定所述目标区域内的第一操作键，并控制第一操作键指示；

获取操作者的运动想象信号；

基于所述运动想象信号确定方向信号和时长信号；

其中，所述方向信号为在同一圆周上的顺时针方向或逆时针方向，所述时长信号表征所述方向信号持续的时长；

基于所述方向信号以及所述时长信号确定所述目标区域内的第二操作键；

控制所述光标由所述第一操作键跳转至所述第二操作键，并将所述第二操作键作为更新后的第一操作键；

其中，所述基于所述方向信号以及所述时长信号确定所述目标区域内的第二操作键，包括：

将所述目标区域内的所有所述操作键在同一圆周上按序排列，并显示；

基于所述方向信号确定跳转方向；

根据操作者的身份信息确定单位跳转时长，所述单位跳转时长表征所述光标在所述圆周上相邻的两个所述操作键之间跳转所需的时长；

基于所述时长信号和所述单位跳转时长确定跳转间距，所述跳转间距表征所述第二操作键与所述第一操作键之间的操作键的个数；

基于所述跳转方向和所述跳转间距确定所述第二操作键。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目标区域内的所有所述操作键在同一圆周上按序排列，并显示，包括：

获取历史时间段内所述操作者基于目标区域的各个所述操作键的操作次数信息；

基于所有所述操作次数信息确定自适应分割阈值；

基于各个所述操作键对应的操作次数信息将所有所述操作键划分为至少一个操作对；

其中，所述操作对中包含一个高频操作键和一个低频操作键、一个高频操作键或者一个低频操作键；

所述高频操作键对应的操作次数信息大于所述自适应分割阈值，所述低频操作键的对应的操作次数信息小于等于所述自适应分割阈值；

将各个所述高频操作键按照操作次数信息降序排列得到排列次序；

将所有所述操作对基于所述排列次序在所述圆周上排列，并显示。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据操作者的身份信息确定单位跳转时长，包括：

确定所述操作者的身份信息，基于操作者的身份信息确定所述操作者对应的历史数据，所述历史数据包括多个不同的历史单位时长，以及与各个历史单位时长对应的操作者反应速度数据；

获取所述光标的移动速度；

基于所述移动速度确定操作者的当前反应速度数据；

基于所述当前反应速度数据以及所述历史数据确定单位跳转时长。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述时长信号和所述单位跳转时长确定跳转间距，包括：

基于所述运动想象信号确定具体运动对象，所述具体运动对象为操作者想象运动的肢体部位；

基于所述具体运动对象确定跳转幅度；

其中，所述同一圆周上任意相邻排列的两个所述操作键的之间的间距为单位跳转间距，所述跳转幅度为所述单位跳转间距的整数倍；

基于所述时长信号、所述单位跳转时长和跳转幅度确定跳转间距，所述跳转间距为所述跳转幅度的整数倍。

5.一种基于脑机接口的设备控制装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取当前页面；

定位模块，用于确定所述当前页面中的目标区域，将光标跳转至所述目标区域内，所述目标区域中包括至少一种操作键；

第一分析模块，用于确定所述目标区域内的第一操作键，并控制第一操作键指示；

第二获取模块，用于获取操作者的运动想象信号；

解析模块，用于基于所述运动想象信号确定方向信号和时长信号；

其中，所述方向信号为在同一圆周上的顺时针方向或逆时针方向，所述时长信号表征所述方向信号持续的时长；

第二分析模块，基于所述方向信号以及所述时长信号确定所述目标区域内的第二操作键；

控制模块，用于控制所述光标由所述第一操作键跳转至所述第二操作键，并将所述第二操作键作为更新后的第一操作键；

其中，所述第二分析模块具体用于：

将所述目标区域内的所有所述操作键在同一圆周上按序排列，并显示；

基于所述方向信号确定跳转方向；

根据操作者的身份信息确定单位跳转时长，所述单位跳转时长表征所述光标在所述圆周上相邻的两个所述操作键之间跳转所需的时长；

基于所述时长信号和所述单位跳转时长确定跳转间距，所述跳转间距表征所述第二操作键与所述第一操作键之间的操作键的个数；

基于所述跳转方向和所述跳转间距确定所述第二操作键。

6.一种电子设备，其特征在于，该电子设备包括：

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序被存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，所述一个或多个应用程序配置用于：执行权利要求1～4任一项所述的方法。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括：存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1～4中任一种所述的方法的计算机程序。

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