一种基于脑-机接口的电视智能遥控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于脑‑机接口的电视智能遥控系统，属于脑电应用技术领域，包括脑电信号采集装置、脑电信号处理端和指令处理移动端，其中脑电信号采集装置用于对微弱脑电信号的采集与发送，脑电信号处理端用于EEG信号的分析处理、一级指令发送功能，指令处理移动端用于将脑电信号处理端发送的一级指令转化成对应二级控制指令发送给电视端。本发明专利技术通过对人睡眠状态下的脑电波检测，形成相应指令控制关闭电视，让使用者可以在观看电视的过程中不必因为意外睡着造成能源的浪费。

An Intelligent Television Remote Control System Based on Brain-Computer Interface

【技术实现步骤摘要】
一种基于脑-机接口的电视智能遥控系统
本专利技术属于脑电应用
，涉及一种基于脑-机接口的电视智能遥控系统。
技术介绍
脑-机接口(Brain-computerinterface,BCI)建立了人与计算机之间的一个交流和控制通道，是一种通过脑电信号而不依赖外周神经和肌肉组织可这些常用的大脑输出通道来实现人脑与计算机或其他电子设备间通讯的系统。这种技术可以帮助那些有运动障碍的残疾人实现对外部环境和设备的控制，提高他们的生活自理能力。研究表明，当人在处于某种特定的状态下能够产生特定频率的脑电信号，比如在人处于睡眠或者疲劳状态下，大脑会产生一种特定频率范围的脑电信号，不同的人产生的脑电信号的幅值可能不同，但频率是相同的。基于该原理，睡眠或疲劳状态下的脑电信号就可以被采集到并加以利用。现有《基于脑电信号的音乐诱导睡眠方法及系统》专利，其主要是通过EEG采集(EEG信号十分微弱，几乎被各种噪声完全淹没，在通常实验条件下，它需要经过特殊的处理才能被使用，即BCI系统还要对EEG信号进行处理)、分析和展示平台实现了脑电信号监测用户当前的睡眠状态，听觉刺激诱导睡眠，进而缓解用户睡眠状态不佳的问题。睡眠分期算法就是基于睡眠脑电处理中，脑电信号的特点决定的。该算法设计了三个部分，一是原始信号的预处理；二是降噪处理后信号的特征提取算法；三是利用SVM分类器对特征信号进行处理分类得出分期结果；但是这一技术仅仅只是分析了睡眠时期脑电信号的特征，根据这个分析结果来改善睡眠质量，并没有很好的加以利用这个信号特征。本专利技术技术在分析EEG信号的基础上对睡眠状态的脑电信号的特征进行了利用，用该特征值来执行关闭电视的指令；以此来实现基于脑-机接口技术的智能化操控电视的目的。除此之外，另有《基于便携式脑—机接口的智能家电控制系统研究》文献，主要是利用视觉诱发电位设计了一套仅使用脑电控制的智能家电系统，不仅可以对稳态视觉诱发电位(Steady-statevisualevokedpotentials,SSVEP)信号实时的采集分析处理，还能将其转换为对应的控制命令，达到无需肢体语言控制智能家电的目的。系统主要分为两大部分：基于DSP平台的脑电信号实时处理器和基于Zigbee无线网络搭建的智能家电装置。采用TI2000系列DSPTMS320F2812芯片，借助DSP高速、低功耗的特点，实现对SSVEP的数字滤波、特征提取以及分类，最后将特征信号转化为控制命令从而控制无线网络节点上的智能家电装置。该技术是利用无线网络搭建的智能家电网，但这有一定的局限性，对于不懂利用网络的人群来讲，这对他们就是一种不便性；而红外技术则与之不同。红外线通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统。红外线技术的主要应用：设备互联、信息网关。设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换。信息网关负责连接信息终端和互联网。红外通讯技术已被全球范围内的众多软硬件厂商所支持和采用，目前主流的软件和硬件平台均提供对它的支持。红外技术已被广泛应用在移动计算和移动通讯的设备中。目前智能手机遥控器应用分为两个类别，一种是需要网络支持进行控制，而另外一种则需要智能手机支持红外发射，利用红外信号进行控制。但这两种方式局限于能用手正常使用遥控器的且处于清醒时的人群。如果人一旦睡着，就无法关闭电视，那么这就是一种非自动的且不便利的形式，还造成了能源的浪费。因此基于BCI技术来采集被测对象睡眠状态的脑电信号，将这个信号进行处理后用来作为关闭电视的指令，就可以解决上诉的问题；对此本技术可以用来解决以下两个场景下所遇的问题。场景一：用户在看电视的同时在忙其他事情，比如在电视开着的同时在看手机没有看电视，且这样的状态保持了一定的时间(例如半小时)，这样就会在一定程度上造成资源的浪费；我们通过在电视机上安装一个固定频段的视觉刺激器，用户如果一定时间内没有看电视那么大脑就不会产生此频段的EEG信号，我们就可以以事先设定的一个信号特征值作为对应的关闭电视机指令并执行该指令。场景二：如果人一旦睡着，就无法关闭电视，那么这就是一种非自动的且不便利的形式，还造成了能源的浪费。因此基于BCI技术来采集睡眠状态的脑电信号，将这个信号进行处理后用来作为关闭电视的指令。此场景的关闭电视方案最重要的就是自发脑电信号的分析，小波变换具有良好的时频局部化特性，可实现对信号瞬态成分的检测，并可对其各频率段成分进行处理，可提取得到睡眠脑电信号节律的时变信息。我们的脑无时无刻不在产生脑电波。这是一些自发的有节律的神经电活动，其频率变动范围在每秒1－30次之间，可划分为四个波段，即δ(1－3Hz)、θ(4－7Hz)、α(8－13Hz)、β(14－30Hz)。三类波的表述根据这些脑电波信号的特性，可以根据在不同状态下出现的波形不同且对应的频率不同来进行采集和利用，只分析在睡眠状态时的信号，这样数据不会混杂也不会特别多。当系统检测到这个频率范围的信号并发送该信号至脑电信号处理端进行信号的处理与分析，再发送一个一级指令到Android系统平台，然后手机APP根据预先设定的关闭电视机的二级指令进行自动执行，以此来达到自动关闭电视的目的。这一项技术不仅适合于有运动障碍的人群，也适合于其他任何人群。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于脑-机接口的电视智能遥控系统，利用人在睡眠时脑电信号的频率与人在正常清醒时的脑电信号频率不相同且在不同脑区产生的特点，基于BCI技术结合脑电信号处理端对信号的滤波降噪处理后发送到用户端，再由用户端操控实行自动关闭电视的技术。系统主要包括脑电信号采集装置、脑电信号处理端、指令处理用户端三大部分。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于脑-机接口的电视智能遥控系统，包括脑电信号采集装置、脑电信号处理端和指令处理移动端，其中脑电信号采集装置用于对微弱脑电信号的采集与发送，包括电极帽、硬件滤波模块、AD转换模块、主控模块、蓝牙模块，所述电极帽用于完成EEG信号的采集，所述硬件滤波模块用于对采集的信号中非脑电信号进行滤除，所述AD转换模块用于EEG信号的模数转换功能，所述主控模块用于转换后的EEG信号的接收并发送给无线传输模块，所述蓝牙模块用于信号的收发；脑电信号处理端用于EEG信号的分析处理、一级指令发送功能，包括蓝牙模块、信号处理模块、控制信号转换模块、数据缓存模块，所述蓝牙模块用于完成采集板脑电信号的接收，所述信号处理模块完成数据接收、存储、脑电信号处理与分析，一级控制命令的产生，所述数据缓存模块将接收到的脑电信号进行存储，控制信号转换模块用于将变换信号的特征值作为一级控制命令传输给指令处理移动端；指令处理移动端用于将脑电信号处理端发送的一级指令转化成对应二级控制指令发送给电视端，包括蓝牙模块、指令匹配模块、指令执行模块，所述蓝牙模块用于对脑电信号处理端信息的接收，所述指令匹配模块用于将一级指令转化成二级控制指令，所述指令执行模块用于将功能指令发送给电视端。进一步，所述指令处理移动端通过红外装置与电视端发送数据。进一步，所述电视端还包括刺激模块，所述刺激模块为能够产生特定频率的刺激灯，用于影响脑电波的特征值，所述脑电信号处理段包括判断模块，用于判断是否采集到由特定频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于脑‑机接口的电视智能遥控系统，其特征在于：包括脑电信号采集装置、脑电信号处理端和指令处理移动端，其中脑电信号采集装置用于对微弱脑电信号的采集与发送，包括电极帽、硬件滤波模块、AD转换模块、主控模块、蓝牙模块，所述电极帽用于完成EEG信号的采集，所述硬件滤波模块用于对采集的信号中非脑电信号进行滤除，所述AD转换模块用于EEG信号的模数转换功能，所述主控模块用于转换后的EEG信号的接收并发送给无线传输模块，所述蓝牙模块用于信号的收发；脑电信号处理端用于EEG信号的分析处理、一级指令发送功能，包括蓝牙模块、信号处理模块、控制信号转换模块、数据缓存模块，所述蓝牙模块用于完成采集板脑电信号的接收，所述信号处理模块完成数据接收、存储、脑电信号处理与分析，一级控制命令的产生，所述数据缓存模块将接收到的脑电信号进行存储，控制信号转换模块用于将变换信号的特征值作为一级控制命令传输给指令处理移动端；指令处理移动端用于将脑电信号处理端发送的一级指令转化成对应二级控制指令发送给电视端，包括蓝牙模块、指令匹配模块、指令执行模块，所述蓝牙模块用于对脑电信号处理端信息的接收，所述指令匹配模块用于将一级指令转化成二级控制指令，所述指令执行模块用于将功能指令发送给电视端。...

【技术特征摘要】
1.一种基于脑-机接口的电视智能遥控系统，其特征在于：包括脑电信号采集装置、脑电信号处理端和指令处理移动端，其中脑电信号采集装置用于对微弱脑电信号的采集与发送，包括电极帽、硬件滤波模块、AD转换模块、主控模块、蓝牙模块，所述电极帽用于完成EEG信号的采集，所述硬件滤波模块用于对采集的信号中非脑电信号进行滤除，所述AD转换模块用于EEG信号的模数转换功能，所述主控模块用于转换后的EEG信号的接收并发送给无线传输模块，所述蓝牙模块用于信号的收发；脑电信号处理端用于EEG信号的分析处理、一级指令发送功能，包括蓝牙模块、信号处理模块、控制信号转换模块、数据缓存模块，所述蓝牙模块用于完成采集板脑电信号的接收，所述信号处理模块完成数据接收、存储、脑电信号处理与分析，一级控制命令的产生，所述数据缓存模块将接收到的脑电信号进行存储，控制信号转换模块用于将变换信号的特征值作为一级控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东洪，谢文强，赵德春，周玲莉，王桂锋，廖金锋，禤思宁，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50