一种基于脑机接口的自动呼叫器及其训练方法技术

本发明专利技术涉及一种基于脑机接口的自动呼叫器及其训练方法，属于人机交互领域。本发明专利技术包括无线耳机、呼叫器。用户在某种情况下有呼叫需求时，便可以戴上无线耳机，打开耳机开关即可，无线耳机将在这种情况下的用户脑电采集并通过蓝牙送至呼叫器，它内部的脑机接口模块根据脑电信号的特征值解析出呼叫器产生的呼叫结果。本发明专利技术将脑机接口与神经网络相结合的设计，使得呼叫器的自动化程度增加，同时为用户提供了极大的方便，特别是在行动上不太方便的用户。本装置具有方便、快速的优点，且使用相当简单。

【技术实现步骤摘要】
一种基于脑机接口的自动呼叫器及其训练方法
本专利技术涉及基于脑机接口的自动呼叫器及其训练方法，属于人机交互

技术介绍
脑机接口在近年来作为一种新兴的通信装置，备受各界的关注。脑机接口装置可以更好地将大脑的信息直接传到外界，并且这个过程不用肢体与肌肉的参与就可以完成。它能够将大脑的脑电信号解析后直接作用于外部设备，外部设备就可以按照脑电信号的指令去完成某种任务。尤其是在康复领域，它的应用与研究更加广泛。RBF神经网络在很多方面都有着广泛的应用，例如在预测、分类方面。它的映射能力是比较强的，在它的层数合适时且训练的它的数据量足够，它能够逼近某一非线性函数。传统的呼叫器大都是需要手持呼叫器或者需要呼叫者到呼叫台进行呼叫，然而对于在行动上不太方便的人来说，就显得有些不太方便。另外，又由于遇到危险情况时，用户在这种危险情况下，可以通过无线耳机自动呼叫求助。传统的呼叫器，表现出较大的不方便性，难以满足生活的需要。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于脑机接口的自动呼叫器，用于解决传统呼叫器对于行动不便者使用不方便的问题。本专利技术的技术方案如下：基于脑机接口的呼叫器，包括无线耳机与呼叫器，所述呼叫器包括微处理器，其表面有显示屏、按钮按键；所述微处理器用于将无线耳机传递来的脑电信号进行预处理、特征提取、特征分类、将脑机接口的决策信息通过4G网络模块传递给所呼叫对象；所述显示屏、按钮按键共同完成输入与显示的工作。所述无线耳机用于采集用户在某种环境下产生的脑电信号。进一步，所述呼叫器包括微处理器且其表面有显示屏、按钮按键；所述微处理器分别与预处理模块、特征提取模块、特征分类模块、蓝牙接收装置、电源模块、4G网络模块、存储模块相连。所述预处理模块用于对无线耳机传递来的脑电信号进行去噪处理以及信号放大；所述特征提取模块对接收到的脑电信号的最大峰值、最小峰值、脑电信号大幅波动时间等的特征值进行分析提取；所述特征分类模块用于利用rbf神经网络算法进行决策用户呼叫的事件特征值；所述电源模块用于给呼叫器正常运转提供电能；所述蓝牙接收装置用于接收无线耳机发送来的脑电信号；存储模块用于存储用户设定的信息；所述4G网络模块用于与用户所呼叫对象的通信。用户性格特征值设定模块用于用户性格内向、外向的特征设定；呼叫对象选择模块用于用户选择需要呼叫的对象；所呼叫对象信息存储模块用于存储所呼叫对象的一些信息。进一步，所述无线耳机包括集蓝牙开关、电源开关、脑电采集开关于一体的开关模块、电极模块；所述集蓝牙开关、电源开关、脑电采集开关于一体的开关模块用于蓝牙选、电源开关、脑电采集开关的功能；所述电极模块用于在头部感应大脑产生的脑电信号。上述基于脑机接口的自动呼叫器的训练方法如下：首先，使测试者在一般的日常生活中产生呼叫的需求，利用无线耳机在一般日常情况下采集测试者的脑电信号，通过特征提取模块将此时测试者的脑电信号特征值提取，也就是最大峰值、最小峰值、脑电信号大幅波动时间值；再将此测试者的性格特征值在呼叫器上设定；此时就得到一组训练数据，输入数据为最大峰值、最小峰值、脑电信号大幅波动时间值、测试者的性格特征值，输出数据为一般情况对应的特征值即为1；在一般日常情况下测试至少500个不同测试者。其次，在紧急情况下进行测试，将在紧急情况下的测试者脑电信号特征值提取，以及设定测试者的性格特征值，在紧急情况下的输出为2，并且测试至少500个不同测试者。最后，在超紧急情况下进行测试，将在超紧急情况下的测试者脑电信号特征值提取，以及设定测试者的性格特征值，在超紧急情况下的输出为3，并且测试至少500个不同测试者。根据以上测试得到的至少1500组输入输出数据来对呼叫器的特征分类模块的rbf神经网络训练，rbf神经网络结构如图2所示。rbf神经网络有一个隐含层、一个输入层、一个输出层，隐含层的输出如公式(1)所示在公式(1)中i∈[110]，表示第一层隐含层的10个神经元；Xc表示高斯函数的中心值，它是一个与X同维数列向量；σi为高斯函数的宽度；X为输入向量组，如公式(2)所示：由此得到该网络的输出如公式(3)所示：根据以上提供的至少1500组数据对rbf进行训练，根据梯度下降法进行至少1500次的迭代训练得出最终的σi、Xc、ωi1。本专利技术的有益效果：呼叫器上可以根据用户的性格特征进行设定性格特征值与用户想呼叫的对象，并且通过与脑机接口相结合，为用户提供了极大方便。附图说明图1为呼叫器的示意图；图2为用于特征分类模块的rbf神经网络结构图；图3为训练完成的呼叫器工作原理图。具体实施方式下面结合具体实施例与附图对
技术实现思路
进行详细说明。实施例1：本自动呼叫器包括无线耳机与呼叫器。如图1所示，包括无线耳机与呼叫器，所述呼叫器内部有微处理器，所述微处理器分别与蓝牙接收装置、预处理模块、特征提取模块、特征分类模块、4G网络模块、电源模块和存储模块相连，表面有显示屏与按钮按键，在显示屏上可以按照相应的提示完成对应的操作，按钮按键与内部微处理器相连；所述蓝牙接收装置用于接收无线耳机发送来的脑电信号；所述预处理模块用于对接收到的脑电信号进行去噪以及信号放大；所述特征提取模块用于对接收到的脑电信号的最大峰值、最小峰值和脑电信号大幅波动时间进行分析提取；所述电源模块用于给呼叫器正常运转提供电能；所述特征分类模块用于利用rbf神经网络进行决策用户需要呼叫的对象；所述存储模块用于存储用户设定的信息；所述4G网络模块用于与用户所呼叫对象的通信.所述无线耳机用于采集用户的脑电信息，通过蓝牙发送到呼叫器，以提供给呼叫器内部的微处理器进一步处理；所述微处理器用于解析接收到的脑电信号并且将它发送到所呼叫对象的通信设备上。上述脑机接口的自动呼叫器的训练方法，如图3所示，包括以下步骤：步骤1：确定被测试者的性格特征值并且在呼叫器的显示屏上进行设定，并且设性格特征值为x4；步骤2：戴上无线耳机并开启开关；步骤3：利用无线耳机将测试者在某种特定环境下的脑电信号传输至呼叫器，呼叫器的特征提取模块将在此环境下测试者的脑电信号特征值提取，即脑电信号的最大峰值、最小峰值、脑电信号大幅波动时间值，同时关闭无线耳机开关，并且设最大峰值、最小峰值、脑电信号大幅波动时间值为x1、x2、x3；步骤4：确定在此特定环境下所对应的事件特征值，设事件特征值为yd；步骤5：呼叫器所呼叫事件的特征值作为特征分类模块的理想输出数据，最大峰值、最小峰值、脑电信号大幅波动时间、用户性格特征值为输入数据，利用这些数据对特征模块的rbf神经网络进行训练；步骤6：从步骤1重新开始更换不同的测试者对特征分类模块的rbf神经网络训练。实施例2：所述呼叫器需要在用户使用前将可能用到的呼叫对象的信息以及事件信息在呼叫器按照显示屏上相应提示进行存储，可以参照表1、2来完成，然后根据自身性格特点进行性格特征值的设定以及呼叫对象特征值的设定，这些设定都是在显示屏上相应的提示下进行的，如图1所示。信息的存储在相关技术人员指导下进行存储，用户只要根据自身的性格特点进行性格特征值的设定以及所呼叫对象的设定，就可以进行呼叫使用了。本专利技术的工作原理：用户使用呼叫器前，首先根据自己的需要设定呼叫的对象以及设定自己的性格特征值x4以及事件信息与所呼叫对象信息的存储，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于脑机接口的自动呼叫器，其特征在于：包括无线耳机与呼叫器，所述呼叫器内部有微处理器，所述微处理器分别与蓝牙接收装置、预处理模块、特征提取模块、特征分类模块、4G网络模块、电源模块和存储模块相连，表面有显示屏与按钮按键，在显示屏上可以按照相应的提示完成对应的操作，按钮按键与内部微处理器相连；所述蓝牙接收装置用于接收无线耳机发送来的脑电信号；所述预处理模块用于对接收到的脑电信号进行去噪以及信号放大；所述特征提取模块用于对接收到的脑电信号的最大峰值、最小峰值和脑电信号大幅波动时间进行分析提取；所述电源模块用于给呼叫器正常运转提供电能；所述特征分类模块用于利用RBF算法进行决策用户需要呼叫的对象；所述存储模块用于存储用户设定的信息；所述4G网络模块用于与用户所呼叫对象的通信；所述无线耳机用于采集用户的脑电信息，通过蓝牙发送到呼叫器，以提供给呼叫器内部的微处理器进一步处理；所述微处理器用于解析接收到的脑电信号并且将它发送到所呼叫对象的通信设备上。

【技术特征摘要】
1.一种基于脑机接口的自动呼叫器，其特征在于：包括无线耳机与呼叫器，所述呼叫器内部有微处理器，所述微处理器分别与蓝牙接收装置、预处理模块、特征提取模块、特征分类模块、4G网络模块、电源模块和存储模块相连，表面有显示屏与按钮按键，在显示屏上可以按照相应的提示完成对应的操作，按钮按键与内部微处理器相连；所述蓝牙接收装置用于接收无线耳机发送来的脑电信号；所述预处理模块用于对接收到的脑电信号进行去噪以及信号放大；所述特征提取模块用于对接收到的脑电信号的最大峰值、最小峰值和脑电信号大幅波动时间进行分析提取；所述电源模块用于给呼叫器正常运转提供电能；所述特征分类模块用于利用RBF算法进行决策用户需要呼叫的对象；所述存储模块用于存储用户设定的信息；所述4G网络模块用于与用户所呼叫对象的通信；所述无线耳机用于采集用户的脑电信息，通过蓝牙发送到呼叫器，以提供给呼叫器内部的微处理器进一步处理；所述微处理器用于解析接收到的脑电信号并且将它发送到所呼叫对象的通信设备上。2.一种如权利要求1所述的脑机接口的自动呼叫器的训练方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：确定被测试者的性格特征值并且在呼叫器的显示屏上进行设定，并且设性格特征值为x4；步骤2：戴上无线耳机并开启开关；步骤3：利用无线耳机将测试者在某种特定环境下的脑电信号传输至呼叫器，呼叫器的特征提取模块将在此环境下测试者的脑电信号特征值提取，即脑电信号的最大峰值、最小峰值、脑电信号大幅波动时间值，同时关闭无线耳机开关，并且设最大峰值、最小峰值、脑电信号大幅波动时间值为x1、x2、x3；步骤4：确定在此特定环境下所对应的事件特征值，设事件特征值为yd；步骤5：呼叫器所呼叫事件的特征值作为特征分类模块的理想输出数据，最大峰值、最小峰值、脑电信号大幅波动时间、用户性格特征值为输入数据，利用这些数据对特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王枭，刘瑞敏，杨燕平，刘静，王震，朱阳光，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53