CN115720641A - 信息输入设备 - Google Patents

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Abstract

第一确定单元(121)以公共电极(106)为地电位，基于由第一测量电极(102)测量的电信号，来确定佩戴者的眼睑或眉毛是否发生运动。第二确定单元(122)以公共电极(106)为地电位，基于由第二测量电极(104)测量的电信号，来确定佩戴者的下颌是否发生运动。输出单元(123)在第一确定单元(121)确定佩戴者的眼睑或眉毛发生运动，并且同时第二确定单元(122)确定佩戴者的下颌发生运动时，输出由于佩戴者对眼镜架(101)的操作而产生的命令。

Description

信息输入设备
技术领域
本发明涉及一种被配置为输入信息的信息输入设备。
背景技术
眼睛注视接口作为设备已经投入实际应用，该设备被配置用于由具有严重的先天性肢体缺陷的人将信息输入到诸如计算机之类的信息处理设备中(非专利文献1)。为了访问健康人通常使用的信息，需要健康人通常使用的诸如鼠标之类的用户界面中包括的指针设备的功能。也就是说，为了访问信息，需要包括移动指针的操作以及相当于点击的动作(点击、按下、拖拽或放下)作为操作显示在计算机屏幕上的指针或图标的功能(非专利文献2)。
引用列表
非专利文献
非专利文献1：Naoko Sagarifuji，“针对有特殊需要者的眼控通信设备的未来是什么”，第2章，专题B：残疾者援助和视觉效果，图像信息和电视工程师学会杂志，Vol.69，No.6，pp.530-534，2015。
非专利文献2：Hidetoshi Konno等，“使用眼睛位置检测的多维操作界面方法”，图像信息和电视工程师学会杂志，Vol.61，No.4，PP.518-525，2007。
发明内容
技术问题
在已知技术中，例如，使用眼动仪来实现通过眼睛注视来移动指针的操作，以及通过眨眼来实现相当于点击的运动。然而，在已知技术中，由于与用户意图不同的不自主运动，指针功能可能发生故障。例如，当用户并非有意地眨眼时，设备会将其识别为相当于点击的动作。因此，用户需要谨慎使用设备，避免不自主运动。在已知技术中，用户在设备的使用过程中陷入这样一种情况，即用户必须限制无意的眨眼，并且诸如疲劳之类的用户负担已经很大。
本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于能够减轻用户的负担，以自然的方式输入信息。
解决问题的手段
根据本发明的一个方面的信息输入设备包括：眼镜架；第一测量电极，设置在眼镜架的鼻托和镜框中的至少一个中，并被配置为测量由佩戴者的眼睑或眉毛的运动引起的电信号；第二测量电极，设置在眼镜架的镜腿上，并被配置为测量由佩戴者的下颌的运动引起的电信号；第一确定单元，被配置为基于由第一测量电极测量的电信号来确定佩戴者的眼睑或眉毛是否发生运动；第二确定单元，被配置为基于由第二测量电极测量的电信号来确定佩戴者的下颌是否发生运动；以及输出单元，被配置为在第一确定单元确定佩戴者的眼睑或眉毛发生运动，并且同时第二确定单元确定佩戴者的下颌发生运动时，输出由于佩戴者对眼镜架的操作而产生的命令。
根据本发明的一个方面的信息输入设备包括：眼镜架；第一测量电极，设置在眼镜架的鼻托和镜框中的至少一个中，并被配置为测量由佩戴者的眼睑或眉毛的运动引起的电信号；加速度传感器，设置在眼镜架的梁部中，并被配置为测量在眼镜架上发生的振动；第一确定单元，被配置为基于由第一测量电极测量的电信号来确定佩戴者的眼睑或眉毛是否发生运动；第三确定单元，被配置为基于由加速度传感器测量的振动来确定佩戴者的下颌是否发生运动；以及输出单元，被配置为在第一确定单元确定佩戴者的眼睑或眉毛发生运动时，并且同时第三确定单元确定佩戴者的下颌发生运动时，输出由于佩戴者对眼镜架的操作而产生的命令。
本发明的效果
如上所述，根据本发明的各方面，第一确定单元确定眼镜架的佩戴者的眼睑或眉毛是否发生运动并且第二确定单元确定眼镜架的佩戴者的下颌是否发生运动，从而能够减轻用户的负担，以自然的方式输入信息。
附图说明
图1A是示出了根据本发明的第一实施例的信息输入设备的配置的配置图。
图1B是示出了根据本发明的第一实施例的另一信息输入设备的配置的配置图。
图2是示出了根据本发明的第二实施例的信息输入设备的配置的配置图。
图3是示出了根据本发明的第三实施例的信息输入设备的配置的配置图。
具体实施方式
在下文中，将描述根据本发明的实施例的信息输入设备。
第一实施例
首先，将参照图1A和图1B描述根据本发明的第一实施例的信息输入设备。该信息输入设备包括眼镜架101、第一测量电极102、第二测量电极104、第一确定单元121、第二确定单元122和输出单元123。该信息输入设备还包括：电极固定部105，形成在眼镜架101的梁部(bridge)中并从梁部向上延伸；以及公共电极106，固定到电极固定部105，并被配置为在电极固定部105中的部分处接触佩戴者的皮肤。
第一测量电极102设置在眼镜架101的鼻托(nose pad)中，并用于测量由佩戴者的眼睑或眉毛的运动引起的电信号。第一测量电极102在眼镜架101的鼻托处接触佩戴者的皮肤，并用于测量与皮肤接触的部分的电位。或者，如图1B所示，第一测量电极103可以设置在眼镜架101的镜框(rim)上。在这种情况下，第一测量电极103在眼镜架101的镜框处接触佩戴者的皮肤，并用于测量与皮肤接触的部分的电位。
第二测量电极104设置在眼镜架101的镜腿(temple tip)中，并用于测量由佩戴者的下颌的运动引起的电信号。第二测量电极104在眼镜架101的镜脚处接触佩戴者的皮肤，并用于测量与皮肤接触的部分的电位。
第一确定单元121以公共电极106为地电位，基于由第一测量电极102测量的电信号，来确定佩戴者的眼睑或眉毛是否发生运动。第一确定单元121放大从第一测量电极102获得的电位信号，从放大的信号中去除噪声等，提取例如眼电图信号，并将提取的眼电图信号与存储的基准信号进行比较，来确定佩戴者的眼睑或眉毛是否发生运动。
第二确定单元122以公共电极106为地电位，基于由第二测量电极104测量的电信号，来确定佩戴者的下颌是否发生运动。第二确定单元122放大从第二测量电极104获得的电位信号，从放大的信号中去除噪声等，提取例如肌电位信号，并将肌电位信号与存储的基准信号进行比较，来确定佩戴者的下颌是否发生运动。
这里，即使对于相同的测试肌，表情肌的肌电信号在不同运动时振幅也不同，因此对每个测试肌的特征提取很重要(参见参考文献1)。在特征提取中，例如，从测量和处理的信号波形获得整流和平滑信号，从获得的整流和平滑信号的波形中获得时间变化，并且执行上述特征提取。
值得注意的是，可以在每个确定单元中对测量的信号执行数字化处理。此外，还可以在每个确定单元中对获得的信号执行加减处理。另外，每个确定单元也可以根据需要执行佩戴者的识别管理。
输出单元123在第一确定单元121确定佩戴者的眼睑或眉毛发生运动，同时第二确定单元122确定佩戴者的下颌发生运动时，输出由于佩戴者对眼镜架101的操作而产生的命令。输出单元123还具有通过语音、振动等向佩戴者反馈正在测量的信号的存在或输出并由外部设备处理的信号的功能。
输出单元123还可以将由每个确定单元处理的信号发送到诸如智能手机或平板终端或个人计算机之类的外部设备。例如，输出单元123通过诸如蓝牙(商标名)或无线LAN之类的无线通信或有线通信将每个信号发送到外部设备。输出单元123还可以包括接收由外部设备处理和发送的信号的功能。
各确定单元和输出单元123可以包括计算机设备，该计算机设备例如包括中央处理单元(CPU)、主存储设备、外部存储设备和网络连接设备。CPU通过部署在主存储设备中的程序来运行(执行程序)，从而可以实现上述每个功能。
根据上述第一实施例，测量佩戴者的眼睑或眉毛的运动以及佩戴者的下颌的运动这两个独立且不同的自主运动，并且当同时测量(检测)到这些自主运动时，输出诸如激活指针功能之类的命令。以此方式，在用户的姿势之一变成不自主运动的情况下可以防止设备做出反应，从而不会引起故障。面部的肌肉将骨骼与皮肤相连，并且可以形成复杂的面部表情。另一方面，面部的多块肌肉通过两个运动相互关联。佩戴者可以对这种面部肌肉和骨骼结构在功能解剖学上独立且自发地产生两种不同类型的自主运动。
第二实施例
接下来，将参照图2描述根据本发明第二实施例的信息输入设备。该信息输入设备包括眼镜架101、第一鼻托电极102a、第二鼻托电极102b、第一镜框电极103a、第二镜框电极103b、第一镜腿电极104a、第二镜腿电极104b、第一确定单元121a、第二确定单元122a和输出单元123。
第一鼻托电极102a和第二鼻托电极102b设置在眼镜架101的相应的两个鼻托中，并且分别在对应的鼻托的部分处接触佩戴者的皮肤。第一镜框电极103a和第二镜框电极103b在对应的镜框的部分处接触佩戴者的皮肤。在第二实施例中，第一鼻托电极102a、第二鼻托电极102b、第一镜框电极103a和第二镜框电极103b构成第一测量电极。这些电极用于测量由佩戴者的眼睑或眉毛的运动引起的电信号。
第一镜腿电极104a和第二镜腿电极104b设置在眼镜架101的相应的两个镜腿中，并且分别在对应的镜腿的部分处接触佩戴者的皮肤。在第二实施例中，第一镜腿电极104a和第二镜腿电极104b构成第二测量电极。第一镜腿电极104a和第二镜腿电极104b用于测量由佩戴者的下颌的运动引起的电信号。上述每个电极都可以使用有源电极(参考文献2)。
第一确定单元121a基于由第一鼻托电极102a、第二鼻托电极102b、第一镜框电极103a以及第二镜框电极103b测量的电信号，来确定佩戴者的眼睑或眉毛是否发生运动。第一确定单元121放大从具有上述配置的第一测量电极中的每个电极获得的电位信号。然后，第一确定单元121从放大的信号中去除噪声等，提取例如眼电图信号，并将提取的眼电图信号与存储的基准信号进行比较，来确定佩戴者的眼睑或眉毛是否发生运动。
具体而言，第一确定单元121以公共电极106为地电位，通过第一鼻托电极102a与第一镜框电极103a之间的差分电位来测量(检测)右眼周围的表情肌的电位或眼电位。第一确定单元121还以公共电极106为地电位，通过第二鼻托电极102b与第二镜框电极103b之间的差分电位来测量(检测)左眼周围的表情肌的电位或眼电位。第一确定单元121还可以以公共电极106为地电位，通过第一鼻托电极102a与第二鼻托电极102b之间的差分电位或第一镜框电极103a与第二镜框电极103b之间的差分电位来检测表情肌的电位或眼电位。
第二确定单元122a基于由第一镜腿电极104a和第二镜腿电极104b测量的电信号，来确定佩戴者的下颌是否发生运动。第二确定单元122放大从具有上述配置的第二测量电极中的每个电极获得的电位信号，从放大的信号中去除噪声等，提取例如肌电位信号，并将提取的肌电位信号与存储的基准信号进行比较，来确定佩戴者的下颌是否发生运动。
具体地，第二确定单元122a以公共电极106为地电位，通过第一镜腿电极104a与第二镜腿电极104b之间的差分电位来测量(检测)颞肌、咬肌和翼外肌的肌电位。值得注意的是，第二确定单元122a还可以以第一鼻托电极102a或第二鼻托电极102b为地电位，通过第一镜腿电极104a与第二镜腿电极104a之间的差分电位来测量(检测)颞肌、咬肌和翼外肌的肌电位。
输出单元123在第一确定单元121确定佩戴者的眼睑或眉毛发生运动，同时第二确定单元122确定佩戴者的下颌发生运动时，输出由于佩戴者对眼镜架101的操作而产生的命令。输出单元123还具有通过语音、振动等向佩戴者反馈正在测量的信号的存在或输出并由外部设备处理的信号的功能。
同样在上述第二实施例中，测量佩戴者的眼睑或眉毛的运动以及佩戴者的下颌的运动这两个独立且不同的自主运动，并且当同时测量(检测)到这些自主运动时，输出诸如激活指针功能之类的命令。以此方式，在用户的姿势之一变成不自主运动的情况下可以防止设备做出反应，从而不会引起故障。
第三实施例
接下来，将参照图3描述根据本发明第三实施例的信息输入设备。该信息输入设备包括眼镜架101、第一测量电极102、第一确定单元121、第三确定单元124、加速度传感器107和输出单元123a。该信息输入设备还包括：电极固定部105，形成在眼镜架101的梁部中并从梁部向上延伸；以及公共电极106，固定到电极固定部105，并被配置为在电极固定部105中的部分处接触佩戴者的皮肤。眼镜架101、第一测量电极102、第一确定单元121、电极固定部105和公共电极106与上述第一实施例中的相似，因此省略其详细描述。
加速度传感器107设置在眼镜架101的梁部中，并测量在眼镜架101中产生的振动。第三确定单元124基于由加速度传感器107测量的振动，来确定佩戴者的下颌是否发生运动。例如，第三确定单元124通过对由加速度传感器107测量的信号执行频率分析，并提取牙齿碰撞时的高频成分，从而检测牙齿咬合时的冲击(参考文献3)。
需要注意的是，可以在第三确定单元124中对测量的信号执行数字化处理。此外，还可以在第三确定单元124中对获得的信号执行加减处理。此外，第三确定单元124可以根据需要执行佩戴者的识别管理。
输出单元123a在第一确定单元121确定佩戴者的眼睑或眉毛发生运动，并且同时第三确定单元124确定佩戴者的下颌发生运动时，输出由于佩戴者对眼镜架101的操作而产生的命令。输出单元123a还具有通过语音、振动等向佩戴者反馈正在测量的信号的存在或输出并由外部设备处理的信号的功能。
根据上述第三实施例，测量佩戴者的眼睑或眉毛的运动以及佩戴者的下颌的运动这两个独立且不同的自主运动，并且当同时测量(检测)到这些自主运动时，输出诸如激活指针功能之类的命令。以此方式，在用户的姿势之一变成不自主运动的情况下可以防止设备做出反应，从而不会引起故障。
如上所述，根据本发明的各方面，第一确定单元确定眼镜架的佩戴者的眼睑或眉毛是否发生运动并且第二确定单元确定眼镜架的佩戴者的下颌是否发生运动，从而能够减轻用户的负担，以自然的方式输入信息。
同时，本发明不限于上述实施例，并且对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在本发明的技术构思内实现各种修改和组合。例如，可以将第二实施方式的配置中的第一鼻托电极、第二鼻托电极、第一镜框电极和第二镜框电极与第三实施例的配置组合。
参考文献1：Kaoru Ichikawa和Junichi Hori，“使用肌电图的面部运动界面系统的开发”，第10届信息技术论坛，Vol.2，G-018，pp.559-560，2011。
参考文献2：BIOPAC SYSTEMS公司，“有源电极：TSD150系列”，[2020年5月22日检索]，(http：//biopac-sys.jp/products/tsd1 50a/)。
参考文献3：Rika Yamashita等人，“牙齿冲击引起的高频分量的传播”，《口腔修复研究杂志》，Vol.43，PP.489-494，1999。
附图标记列表
101 眼镜架
102 第一测量电极
103 第一测量电极
104 第二测量电极
105 电极固定部
106 公共电极
121 第一确定单元
122 第二确定单元
123 输出单元。

Claims (6)

1.一种信息输入设备，包括：
眼镜架；
第一测量电极，设置在所述眼镜架的鼻托和镜框中的至少一个中，并被配置为测量由佩戴者的眼睑或眉毛的运动引起的电信号；
第二测量电极，设置在所述眼镜架的镜腿上，并被配置为测量由佩戴者的下颌的运动引起的电信号；
第一确定单元，被配置为基于由所述第一测量电极测量的电信号，来确定佩戴者的眼睑或眉毛是否发生运动；
第二确定单元，被配置为基于由所述第二测量电极测量的电信号，来确定佩戴者的下颌是否发生运动；以及
输出单元，被配置为在所述第一确定单元确定佩戴者的眼睑或眉毛发生运动，并且同时所述第二确定单元确定佩戴者的下颌发生运动时，输出由于佩戴者对所述眼镜架的操作而产生的命令。
2.根据权利要求1所述的信息输入设备，其中
所述第二测量电极包括：
第一镜腿电极和第二镜腿电极，设置在所述眼镜架的相应的两个镜腿中，并且每个镜腿电极被配置为在对应的镜腿中的部分处接触佩戴者的皮肤。
3.一种信息输入设备，包括：
眼镜架；
第一测量电极，设置在所述眼镜架的鼻托和镜框中的至少一个中，并被配置为测量由佩戴者的眼睑或眉毛的运动引起的电信号；
加速度传感器，设置在所述眼镜架的梁部中，并被配置为测量在所述眼镜架上发生的振动；
第一确定单元，被配置为基于由所述第一测量电极测量的电信号，来确定佩戴者的眼睑或眉毛是否发生运动；
第三确定单元，被配置为基于由所述加速度传感器测量的振动，来确定佩戴者的下颌是否发生运动；以及
输出单元，被配置为在所述第一确定单元确定佩戴者的眼睑或眉毛发生运动，并且同时所述第三确定单元确定佩戴者的下颌发生运动时，输出由于佩戴者对所述眼镜架的操作而产生的命令。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的信息输入设备，其中
所述第一测量电极包括：
第一鼻托电极和第二鼻托电极，设置在所述眼镜架的相应的鼻托中，并且每个鼻托电极被配置为在对应的鼻托中的部分处接触佩戴者的皮肤。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的信息输入设备，其中
所述第一测量电极包括：
第一镜框电极和第二镜框电极，设置在所述眼镜架的相应的双目镜框中，并且每个镜框电极被配置为在对应的镜框中的部分处接触佩戴者的皮肤。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的信息输入设备，其中，还包括：
电极固定部，形成在所述眼镜架的梁部中并从所述梁部向上延伸；以及
公共电极，固定到所述电极固定部，并被配置为在所述电极固定部中的部分处接触佩戴者的皮肤。
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