一种有意识眨眼和无意识眨眼的判断方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种有意识眨眼和无意识眨眼的判断方法及装置，其中判断方法的步骤为：对被试者进行无意识眨眼和有意识眨眼的实验，通过贴敷在被试者眼轮匝肌上的石墨烯传感器采集被试者进行上述有意识眨眼和无意识眨眼时石墨烯阻值变化的电信号，得到被试者无意识眨眼的时间特征的检测范围和峰值特征的检测范围，有意识眨眼的时间特征的检测范围和峰值特征的检测范围；获取被试者非实验状态某单次眨眼时石墨烯阻值变化的电信号，提取获取的电信号的时间特征和峰值特征；根据上步提取的时间特征和峰值特征判断是有意识眨眼和无意识眨眼。本发明专利技术不受环境影响，可更加稳定、可靠、准确地判断有意识眨眼和无意识眨眼。

A judgment method and device for conscious blinking and unconscious blinking

【技术实现步骤摘要】
一种有意识眨眼和无意识眨眼的判断方法及装置
本专利技术涉及一种基于石墨烯传感器和射频技术的有意识眨眼和无意识眨眼的区分方法，采用柔性石墨烯应力传感器和RFID无源标签技术对眨眼信号进行读取和传输，通过信号的时间特征和峰值特征实现对有意识眨眼和无意识眨眼的区分。
技术介绍
随着科技和社会的不断进步，新型交互方式推陈出新，带来了传统交互方式所不具备的用户体验。对于失去行动能力和操作能力的特殊人群来说，使用眨眼进行交互控制也成为他们更好地融入当前社会的可靠工具。此外，眨眼信号也可区分人的疲劳状态。眨眼可分为无意识眨眼与有意识眨眼，无意识眨眼是指由于外部环境的变化等因素，眼睑进行的不自主开合运动；而有意识眨眼是指人主观驱动进行的眨眼活动。其中，无意识眨眼的持续时间通常为300-400ms，有意识眨眼的持续时间为700-800ms[1-3]，且检测到的无意识和有意识眨眼的电信号峰值相差较大[4]。因此，眨眼过程的持续时间特征和眨眼电信号的峰值特征可作为无意识眨眼和有意识眨眼的区分依据之一。当前检测眨眼的方法主要为基于摄像头拍摄的图像分析法以及基于眼动仪的眨眼信号检测方法，两者均对环境有较高要求，例如环境光线较差时，检测结果会受到较大影响。而当前学术研究中，分辨有意识眨眼和无意识眨眼的方法主要是在眼周围设置电极，用电位差的方式直接采集肌肉本身产生的眼电信号，然后通过采集的眼电信号进行判断，然而眼电信号受其他身体部位电信号干扰较大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种不受环境因素影响的能可靠、准确地判断有意识眨眼和无意识眨眼的判断方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种有意识眨眼和无意识眨眼的判断方法，步骤为：通过贴敷在眼轮匝肌上的石墨烯传感器，获取单次眨眼时石墨烯阻值变化的电信号；提取获取的电信号的时间特征和峰值特征；根据提取的时间特征和峰值特征判断是有意识眨眼和无意识眨眼，判断依据为：判定为无意识眨眼时，单次眨眼中获取的时间特征Tc与峰值特征Fc满足如下条件：Tc∈[Tmin,Tmax]∩FC∈[Fmin,Fmax]判定为有意识眨眼时，单次眨眼中获取的时间特征Tc与峰值特征Fc满足如下条件：Tc∈[T′min,T′max]∩FC∈[F′min,F′max]其中，[Tmin,Tmax]和[Fmin,Fmax]分别为无意识眨眼的时间特征的检测范围和峰值特征的检测范围，[T′min,T′max]和[F′min,F′max]分别为有意识眨眼的时间特征的检测范围和峰值特征的检测范围。步骤1包括：步骤11：被试者分别进行有意识眨眼和无意识眨眼的实验任务，记录被试者有意识眨眼N次，无意识眨眼M次；石墨烯传感器采集实验中的M次无意识眨眼的石墨烯阻值变化过程的电信号F(t)与N次有意识眨眼的石墨烯阻值变化过程的电信号F(t′)；t和t′为采样时间点且n为采样率，q为石墨烯电阻变化过程的电信号的采样个数；步骤12：对所采集的有意识眨眼和无意识眨眼石墨烯阻值变化电信号进行5Hz的低通滤波处理,去除周期在200ms以下的干扰信号；对采集到的有意识眨眼和无意识眨眼石墨烯阻值变化电信号进行，滤波处理的原因是因人眼的运动以及眼睑的不自主运动所导致的干扰信号可能对信号处理产生影响，滤波处理的目的是去除周期在200ms以下的干扰信号，以增加无意识眨眼和有意识眨眼的判断精度。步骤13：对所采集无意识眨眼与有意识眨眼石墨烯阻值变化电信号进行分段:获取M次无意识眨眼的时间点ti和N次有意识眨眼的时间点t′j，i为[1，M]区间内的整数，j为[1，N]区间内的整数；ti和t′j分别构成无意识眨眼和有意识眨眼的时间序列,根据时间点ti和t′j，判定距离ti最近的无意识眨眼的两个非正值石墨烯阻值变化值F(tis)和F(tie)，和距离t′j最近的有意识眨眼的两个非正值石墨烯阻值变化值F(t′js)和F(t′je)，石墨烯阻值变化值F(tis)、F(tie)、F(t′js)、F(t′je)所对应的时间点tis、tie、t′js、t′je，其中tis表示第i次无意识眨眼动作的起始时间点，tie表示第i次无意识眨眼动作的结束时间点，t′js表示第j次有意识眨眼动作的起始时间点，t′je表示第j次有意识眨眼动作的结束时间点，tis＜tie，t′js＜t′je，对所采集无意识眨眼与有意识眨眼石墨烯阻值变化电信号进行[tis,tie]和[t′js,t′je]区间内的分段处理，共获得M段无意识眨眼和N段有意识眨眼所对应的石墨烯阻值变化电信号；步骤14：提取无意识眨眼与有意识眨眼的每段石墨烯阻值变化电信号的时间特征和峰值特征：提取石墨烯阻值变化电信号的时间特征的过程为：分别对M段无意识眨眼和N段有意识眨眼所对应的石墨烯阻值变化电信号进行眨眼时长的计算，获得T(i)和T′(j)，T(i)为第i次无意识眨眼所对应的眨眼时长，T′(j)为第j次有意识眨眼所对应的眨眼时长，即：T(i)＝tie-tisT′(j)＝t′je-t′js分别对T(i)和T′(j)进行从小到大的排序，获得Tmax、Tmin、T′max和T′min，其中，Tmax为M次无意识眨眼持续时间的最大值，Tmin为M次无意识眨眼持续时间的最小值，T′max为M次有意识眨眼持续时间的最大值，T′min为N次有意识眨眼持续时间的最小值，Tmax、Tmin、T′max和′min为石墨烯阻值变化电信号的时间特征；提取石墨烯阻值变化电信号的峰值特征的过程为：根据分段处理后的M段无意识眨眼和N段有意识眨眼所对应的石墨烯阻值变化电信号进行峰值提取，共得到M个无意识眨眼信号峰值F(i)与N个有意识眨眼信号峰值F′(j)，每个F(i)与F′(j)分别为[tis,tie]和[t′js,t′je]的分段时间范围内的石墨烯阻值变化电信号的峰值；对F(i)与F′(j)分别进行从小到大的排序，获得Fmax、Fmin、F′max和F′min，其中，Fmax为M次无意识眨眼所检测检测石墨烯阻值变化电信号峰值的最大值，Fmin为M次无意识眨眼所检测检测石墨烯阻值变化电信号峰值的最小值，F′max为N次有意识眨眼所检测检测石墨烯阻值变化电信号峰值的最大值，F′min为N次有意识眨眼所检测检测石墨烯阻值变化电信号峰值的最小值，Fmax、Fmin、F′max和F′min为所述石墨烯阻值变化电信号的峰值特征。所述无意识眨眼实验任务为：无意识眨眼实验任务在屏幕上进行，包括提示阶段、任务执行阶段和任务结束提示阶段；在所述提示阶段，屏幕上呈现标记，呈现时长TS后消失，TS＝1000～2000ms，此阶段用于提醒被试注意；在所述任务执行阶段，要求被试者在放松的状态下使用显示器进行浏览网页和观看视频的活动，采集系统用于采集实验任务过程中被试者眨眼时的石墨烯电阻变化电信号，在获得N个时间点的时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有意识眨眼和无意识眨眼的判断方法，步骤为：/n步骤1：对被试者进行无意识眨眼和有意识眨眼的实验，通过贴敷在被试者眼轮匝肌上的石墨烯传感器采集被试者进行上述有意识眨眼和无意识眨眼时石墨烯阻值变化的电信号，得到被试者无意识眨眼的时间特征的检测范围[T

【技术特征摘要】
1.一种有意识眨眼和无意识眨眼的判断方法，步骤为：
步骤1：对被试者进行无意识眨眼和有意识眨眼的实验，通过贴敷在被试者眼轮匝肌上的石墨烯传感器采集被试者进行上述有意识眨眼和无意识眨眼时石墨烯阻值变化的电信号，得到被试者无意识眨眼的时间特征的检测范围[Tmin，Tmax]和峰值特征的检测范围[Fmin，Fmax]，有意识眨眼的时间特征的检测范围[T′min，T′max]和峰值特征的检测范围[F′min，F′max]；
步骤2：获取被试者非实验状态某单次眨眼时石墨烯阻值变化的电信号，提取获取的电信号的时间特征和峰值特征；
步骤3：根据步骤2提取的时间特征和峰值特征判断是有意识眨眼和无意识眨眼，判断依据为：
判定为无意识眨眼时，单次眨眼中获取的时间特征与峰值特征满足如下条件：
Tc∈[Tmin，Tmax]∩FC∈[Fmin，Fmax]
判定为有意识眨眼时，单次眨眼中获取的时间特征与峰值特征满足如下条件：
Tc∈[T′min，T′max]∩FC∈[F′min，F′max]
其中，Tc为单次眨眼中获取的时间特征，Fc为单次眨眼中获取的峰值特征。


2.根据权利要求1所述的有意识眨眼和无意识眨眼的判断方法，其特征在于：步骤1包括：
步骤11：被试者分别进行有意识眨眼和无意识眨眼的实验任务，记录被试者有意识眨眼N次，无意识眨眼M次，其中，N≥150；M≥150；石墨烯传感器采集实验中的M次无意识眨眼的石墨烯阻值变化过程的电信号F(t)与N次有意识眨眼的石墨烯阻值变化过程的电信号F(t′)；t和t′为采样时间点且n为采样率，q为石墨烯电阻变化过程的电信号的采样个数；
步骤12：对所采集的有意识眨眼和无意识眨眼石墨烯阻值变化电信号进行5Hz的低通滤波处理，去除周期在200ms以下的干扰信号；
步骤13：对所采集无意识眨眼与有意识眨眼石墨烯阻值变化电信号进行分段：
获取M次无意识眨眼的时间点ti和N次有意识眨眼的时间点t′j，i为[1，M]区间内的整数，j为[1，N]区间内的整数；
ti和t′j分别构成无意识眨眼和有意识眨眼的时间序列，根据时间点ti和t′j，判定距离ti最近的无意识眨眼的两个非正值石墨烯阻值变化值F(tis)和F(tie)，和距离t′j最近的有意识眨眼的两个非正值石墨烯阻值变化值F(t′js)和F(t′je)，石墨烯阻值变化值F(tis)、F(tie)、F(t′js)、F(t′je)所对应的时间点tis、tie、t′js、t′je，其中tis表示第i次无意识眨眼动作的起始时间点，tie表示第i次无意识眨眼动作的结束时间点，t′js表示第j次有意识眨眼动作的起始时间点，t′je表示第j次有意识眨眼动作的结束时间点，tis＜tie，t′js＜t′je，对所采集无意识眨眼与有意识眨眼石墨烯阻值变化电信号进行[tis，tie]和[t′js，t′je]区间内的分段处理，共获得M段无意识眨眼和N段有意识眨眼所对应的石墨烯阻值变化电信号；
步骤14：提取无意识眨眼与有意识眨眼的每段石墨烯阻值变化电信号的时间特征和峰值特征：
提取石墨烯阻值变化电信号的时间特征的过程为：
分别对M段无意识眨眼和N段有意识眨眼所对应的石墨烯阻值变化电信号进行眨眼时长的计算，获得T(i)和T′(j)，T(i)为第i次无意识眨眼所对应的眨眼时长，T′(j)为第j次有意识眨眼所对应的眨眼时长，即：
T(i)＝tie-tis
T′(j)＝t′je-t′js
分别对T(i)和T′(j)进行从小到大的排序，获得Tmax、Tmin、T′max和T′min，其中，Tmax为M次无意识眨眼持续时间的最大值，Tmin为M次无意识眨眼持续时间的最小值，T′max为M次有意识眨眼持续时间的最大值，T′min为N次有意识眨眼持续时间的最小值，Tmax、Tmin、T′max和T′min为石墨烯阻值变化电信号的时间特征；
提取石墨烯阻值变化电信号的峰值特征的过程为：
根据分段处理后的M段无意识眨眼和N段有意识眨眼所对应的石墨烯阻值变化电信号进行峰值提取，共得到M个无意识眨眼信号峰值F(i)与N个有意识眨眼信号峰值F′(j)，每个F(i)与F′(j)分别为[tis，tie]和[t′js，t′je]的分段时间范围内的石墨烯阻值变化电信号的峰值；
对F(i)与F′(j)分别进行从小到大的排序，获得Fm...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛亚峰，左洪瑞，陆卫兵，薛澄岐，肖浪，周小舟，周蕾，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32