一种基于眼电的智能手持终端控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开的一种基于眼电的智能手持终端控制系统，该控制系统可用于检测用户的眼球转动和眨眼动作以此识别意图并控制智能手持终端完成相应操作，解决了手部残疾患者无法操作智能手持终端的困扰。该系统包括：头戴设备和智能手持终端；头戴设备由眼电导联，预处理通道，模数转换器，右腿驱动电路，处理器，存储器，通信模块，第一惯性传感器及供电模块组成。利用基线调整、断线检测、屏蔽层驱动，右腿驱动等技术提高系统共模抑制比和可靠性，通过头戴设备和智能手持终端自带的惯性传感器对头部和终端位姿进行校正，提高眼动信号检测的准确性，为了提高系统的可穿戴性，优选无线通信方式进行头戴设备和智能手持终端的通信连接。

【技术实现步骤摘要】
一种基于眼电的智能手持终端控制系统
本技术实施例涉及人机交互
，具体涉及一种基于眼电的智能手持终端控制系统。
技术介绍
智能手持终端除了传统的通信功能外，还具有上网，购物，读书，看视频，聊天，拍照等多种功能，早已成为现代人们生活必不可少的重要工具。然而目前智能手持终端绝大部分功能需要用手指滑动触控和点击来操作，这无疑给手部残疾患者、老年帕金森患者带来严重不便。即使是普通人，在进行双手劳作或双手污浊时，也不便于使用智能手持终端。因此，如何提出一种智能手持终端的人机交互方案，能够方便用户进行智能手持终端的操作，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为此，本技术实施例提供一种基于眼电的智能手持终端控制系统，用户可通过眼部活动，替代手指实时操作智能手持终端，能够方便用户进行智能手持终端的操作，解放双手。本技术实施例中所提到的包括但不限于：智能手机、PDA(个人数字助手)、平板电脑等电子终端。本技术提供如下技术方案：本技术实施例提供一种基于眼电的智能手持终端控制系统，包括头戴设备和智能手持终端；所述头戴设备包括：与眼电极连接的眼电导联，用于接收设于眼周的预设位置的眼电极获取的眼电信号；预处理通道，其输入端与所述眼电极导联连接，用于将所述眼电导联接收到的眼电信号进行预处理，得到眼电模拟信号；模数转换模块，其输入端与预处理通道相连，用于对多路眼电模拟信号进行并行同步采集，得到量化的眼电数字信号；处理器，用于接收所述模数转换模块输出的眼电数字信号，并将眼动状态结果通过通信模块发送至被控电子设备，以控制所述被控电子设备进行预设操作；第一通信模块，与所述处理器连接，用于与智能手持终端通信连接；所述处理器通过所述第一通信模块将计算得到的眼动状态结果快速传输到智能手持终端，以实现对智能手持终端的控制动作；供电模块，用于为所述头戴设备提供电能。优选地，所述头戴设备还包括：第一惯性传感器；所述第一惯性传感器用于获取用户的头部运动、姿势信息；所述处理器还用于利用所述头部运动、姿势信息补偿眼电计算结果，以避免因头部运动导致眼动状态误判或不稳定。优选地，所述头戴设备还包括：右腿驱动电路；所述右腿驱动电路的输入端与模数转换器或处理器相连，输出端通过眼电导联馈入人体耳垂或乳突处，以提高眼电信号采集的共模抑制能力。优选地，所述眼电导联可由：单极导联或双极导联两种方式实现；所述单极导联包括：第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第五电极、第六电极、第七电极；所述第一电极贴于用户的额头中央，用于作为地电极，第二电极、第三电极分别放置于两眼眉心上方，第四电极、第五电极分别放置于两眼外侧距用户外眦部10mm处；第六电极、第七电极作为参考电极，贴于两侧乳突或耳垂处；当检测时，第二电极、第三电极、第四电极、第五电极经过导联分别馈入四个放大器的正输入端，而参考第六电极、第七电极电势相等经导联同时馈入四个放大器的负输入端，地第一电极接入放大器的供电地端，经放大、滤波后，对四路信号进行分别采集，得到四个测量电极相对于参考电极的绝对电势，从而判断眼动状况；所述双极导联包括：第八电极、第九电极、第十电极、第十一电极、第十二电极；所述第八电极贴于额中央，作为地电极，第九电极、第十电极、第十一电极、第十二电极作为测量电极，其中第九电极、第十电极配对作为垂直测量电极，第九电极放置于一侧眉心上方，第十电极置于眼眶下方20mm处，与第九电极位于一条垂直线上；第十一电极、第十二电极配对作为水平测量电极，分别放置于两眼外侧距用户的眼部外眦部10mm处；当检测时，第九电极、第十电极分别接入一个放大器的正负输入端，第十一电极、第十二电极分别接入另一个放大器的正负输入端；从而分别得到第九电极、第十电极和第十一电极、第十二电极的相对电势差，第九电极、第十电极间电势差即为眼球垂直运动情况，第十一电极、第十二电极间电势差即为眼球水平运动情况。优选地，所述预处理通道包括：保护器件，放大器，滤波器和基线调整电路；所述保护器件，与眼电导联相连，用于保护后级电路作用，防护人体静电对于后级电路的击穿和/或干扰，防止电路中漏电对人体造成伤害；所述放大器，用于对输入的眼电信号进行可控放大，以增强系统共模抑制比的作用；所述滤波器，负责滤除眼电信号中混入的无关干扰信号；所述无关干扰信号包括：工频干扰，环境无线电信号，心电信号，肌电信号；所述基线调整电路，用于将眼电模拟信号的中心调整到便于模数转换器采集的幅度，以避免眼电模拟信号偏移过大，超出模数转换器的测量范围。所述模数转换模块，用于实现多路眼电模拟信号的同步采集，将眼电模拟信号转换成眼电数字信号，并输出一路偏移驱动信号，馈入右腿驱动电路；所述模数转换模块，还用于实现断线检测功能。优选地，所述第一通信模块可由：蓝牙模块、WIFI模块或5G通信模块实现，用于将眼动状态结果发送至智能手持终端。所述智能手持终端通过调用第二通信模块与所述头戴设备进行通信；接收所述头戴设备处理器解析出的眼动状态结果，并实现控制动作；所述智能手持终端设有摄像头，所述摄像头用于对人脸和人眼进行识别，以判断不同的用户，并采用相对应的特征向量。当判断用户的眼部看向所述终端屏幕时，执行控制动作，当判断用户的眼部没有看向所述终端屏幕时，禁止执行动作；所述智能手持终端设有第二惯性传感器；所述第二惯性传感器用于获取用户的持部运动、姿势信息；所述智能手持终端还用于利用所述运动、姿势信息对所述眼动状态结果进行修正。所述智能手持终端还设有：眼电映射模块，用于将眼动状态结果映射为对所述智能手持终端的预设操作；将与眼球向不同方向的转动对应的第一眼动状态结果，映射为手指在智能手持终端上的滑动；将与有意识眨眼动作对应的第二眼动状态结果，映射为对所述智能手持终端的点击。本技术实施例提供一种基于眼电的智能手持终端控制系统，包括头戴设备和智能手持终端；所述头戴设备包括：与眼电极连接的眼电导联，用于接收设于眼周的预设位置的眼电极获取的眼电信号；预处理通道，其输入端与所述眼电极导联连接，用于将所述眼电导联接收到的眼电信号进行预处理，得到眼电模拟信号；模数转换模块，其输入端与预处理通道相连，用于对多路眼电模拟信号进行并行同步采集，得到量化的眼电数字信号；处理器，用于接收所述模数转换模块输出的眼电数字信号，并对所述眼电数字信号进行消噪和端点检测；并执行预设眼电处理算法，提取出眼电信号特征，对眼电信号分类，并将眼动状态结果通过通信模块发送至智能手持终端，以控制所述智能手持终端进行预设操作；第一通信模块，与所述处理器连接，用于与智能手持终端通信连接；所述处理器通过所述第一通信模块将计算得到的眼动状态结果快速传输到智能手持终端，以实现对智能手持终端的控制动作；供电模块，用于为所述头戴设备提供电能。便于使用者佩戴，用户可通过眼部活动，替代手指实时操作智能手持终端，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于眼电的智能手持终端控制系统，其特征在于，包括头戴设备和智能手持终端；/n所述头戴设备包括：与眼电极连接的眼电导联，用于接收设于眼周的预设位置的眼电极获取的眼电信号；/n预处理通道，其输入端与所述眼电极导联连接，用于将所述眼电导联接收到的眼电信号进行预处理，得到眼电模拟信号；/n模数转换模块，其输入端与预处理通道相连，用于对多路眼电模拟信号进行并行同步采集，得到量化的眼电数字信号；/n处理器，用于接收所述模数转换模块输出的眼电数字信号，并将眼动状态结果通过通信模块发送至被控电子设备，以控制所述被控电子设备进行预设操作；/n第一通信模块，与所述处理器连接，用于与智能手持终端通信连接；所述处理器通过所述第一通信模块将计算得到的眼动状态结果快速传输到智能手持终端，以实现对智能手持终端的控制动作；/n供电模块，用于为所述头戴设备提供电能。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于眼电的智能手持终端控制系统，其特征在于，包括头戴设备和智能手持终端；
所述头戴设备包括：与眼电极连接的眼电导联，用于接收设于眼周的预设位置的眼电极获取的眼电信号；
预处理通道，其输入端与所述眼电极导联连接，用于将所述眼电导联接收到的眼电信号进行预处理，得到眼电模拟信号；
模数转换模块，其输入端与预处理通道相连，用于对多路眼电模拟信号进行并行同步采集，得到量化的眼电数字信号；
处理器，用于接收所述模数转换模块输出的眼电数字信号，并将眼动状态结果通过通信模块发送至被控电子设备，以控制所述被控电子设备进行预设操作；
第一通信模块，与所述处理器连接，用于与智能手持终端通信连接；所述处理器通过所述第一通信模块将计算得到的眼动状态结果快速传输到智能手持终端，以实现对智能手持终端的控制动作；
供电模块，用于为所述头戴设备提供电能。


2.根据权利要求1所述的基于眼电的智能手持终端控制系统，其特征在于，所述头戴设备还包括：第一惯性传感器；
所述第一惯性传感器用于获取用户的头部运动、姿势信息；所述处理器还用于利用所述头部运动、姿势信息补偿眼电计算结果，以避免因头部运动导致眼动状态误判或不稳定。


3.根据权利要求1所述的基于眼电的智能手持终端控制系统，其特征在于，所述头戴设备还包括：右腿驱动电路；
所述右腿驱动电路的输入端与模数转换器或处理器相连，输出端通过眼电导联馈入人体耳垂或乳突处，以提高眼电信号采集的共模抑制能力。


4.根据权利要求1所述的基于眼电的智能手持终端控制系统，其特征在于，所述眼电导联包括两种方式：单极导联或双极导联；
所述单极导联包括：第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第五电极、第六电极、第七电极；
所述第一电极贴于用户的额头中央，用于作为地电极，第二电极、第三电极分别放置于两眼眉心上方，第四电极、第五电极分别放置于两眼外侧距用户外眦部10mm处；第六电极、第七电极作为参考电极，贴于两侧乳突或耳垂处；当检测时，第二电极、第三电极、第四电极、第五电极经过导联分别馈入四个放大器的正输入端，而参考第六电极、第七电极电势相等经导联同时馈入四个放大器的负输入端，地第一电极接入放大器的供电地端，经放大、滤波后，对四路信号进行分别采集，得到四个测量电极相对于参考电极的绝对电势，从而判断眼动状况；
所述双极导联包括：第八电极、第九电极、第十电极、第十一电极、第十二电极；
所述第八电极贴于额中央，作为地电极，第九电极、第十电极、第十一电极、第十二电极作为测量电极，其中第九电极、第十电极配对作为垂直测量电极，第九电极放置于一侧眉心上方，第十电极置于眼眶下方20mm处，与第九电极位于一条垂直线上；第十一电极、第十二...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺庆，张云，刘博，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，北京数采精仪科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11