一种人机交互系统技术方案

本申请提供一种人机交互系统，包括：可穿戴设备，包括可穿戴主体及匹配件，匹配件为导电材料，用于贴附在佩戴者的上眼睑，可穿戴主体设置有电磁传感器，电磁传感器用于通过与匹配件之间的电磁感应效应检测所述佩戴者的眨眼信号；上位机，与电磁传感器通信连接，用于获取电磁传感器实时检测的眨眼信号；在确定当前时刻的眨眼信号为有效眨眼信号时，从当前时刻开始，确定预设时间内佩戴者的有效眨眼次数；根据预设的眨眼次数与操作指令之间的对应关系确定并执行有效眨眼次数对应的操作指令，包括：Windows桌面应用选择操作、PPT控制操作和打字操作。该系统提高基于眨眼信号进行人机交互的稳定性、便利性和适用性。便利性和适用性。便利性和适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种人机交互系统


[0001]本申请涉及人工智能
，具体而言，涉及一种人机交互系统。

技术介绍

[0002]近年来，以计算机为主的现代技术飞速发展，人机交互也快速地发展。人机交互主要为研究人、计算机以及彼此相互影响的有关技术。其中，基于生物电信号的人机交互方式已经有了长足的发展，比如利用眨眼信号进行人机交互，在利用眨眼信号进行交互时，需要对眨眼信号进行检测。
[0003]现有技术中，眨眼信号的检测技术有：眼电图技术、TENG(摩擦电纳米发电机)传感器测眼动技术和基于视觉的自愿眨眼检测技术。其中，眼电图技术测出的眨眼信号振幅非常微弱，并不能实现稳定地人机交互；TENG传感器技术，基于接触起电和静电感应的耦合，在实际应用时，会导致用户的眼角产生不适，且眨眼信号也会有延迟。基于视觉的自愿眨眼检测技术，包括主动眼睛检测和被动眼睛检测，主动眼睛检测需要特殊照明，安全性不高，被动眼睛检测不需要提供单独的照明，但是用户需要保持头部的位置不变，对于老人孩子等用户来说，使用并不便利，适用性不强。
[0004]可见，现有技术缺少一种稳定、便利且适用性强的眨眼信号检测方式，进而也缺少稳定、便利且适用性高的人机交互控制方式。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种人机交互系统，用以提高基于眨眼信号进行人机交互的稳定性、便利性和适用性。
[0006]本申请实施例提供一种人机交互系统，包括：可穿戴设备，包括可穿戴主体及匹配件，所述匹配件为导电材料，用于贴附在佩戴者的上眼睑，所述可穿戴主体设置有电磁传感器，所述电磁传感器用于通过与所述匹配件之间的电磁感应效应检测所述佩戴者的眨眼信号；上位机，与所述电磁传感器通信连接，用于获取所述电磁传感器实时检测的眨眼信号；在确定当前时刻的眨眼信号为有效眨眼信号时，从当前时刻开始，确定预设时间内所述佩戴者的有效眨眼次数；根据预设的眨眼次数与操作指令之间的对应关系确定并执行所述有效眨眼次数对应的操作指令，包括：Windows桌面应用选择，ppt控制，打字操作。
[0007]在本申请实施例中，通过电磁传感器与匹配件之间的电磁感应效应便能够实现眨眼信号的检测。上位机通过实时检测到的眨眼信号，当确定有效眨眼信号后，记录有效眨眼次数，通过有效眨眼次数实现对应的操作指令的执行，进而实现基于眨眼信号的人机交互控制。与现有技术相比，一方面，利用电磁感应效应来检测眨眼信号，对于佩戴者来说，只需要贴附导电材料的匹配件，实现非接触、稳定且便利地眨眼信号检测，对于佩戴者来说，在较长时间(六个小时左右)内不会产生不适感，适用性较强；另一方面，通过有效眨眼次数与操作指令之间的对应关系，能够实现各种灵活的人机交互控制功能，包括：Windows桌面应用选择操作、PPT控制操作和打字操作。因此，该人机交互系统的稳定性、便利性、灵活性和
适用性都较高。
[0008]作为一种可能的实现方式，所述上位机和所述电磁传感器通过信号处理装置通信连接；所述电磁传感器用于将实时检测的眨眼信号传输给所述信号处理装置；所述信号处理装置用于对所述实时检测的眨眼信号进行处理后传输给所述上位机；所述上位机具体用于：接收所述信号处理装置传输的经过处理的所述实时检测的眨眼信号。
[0009]在本申请实施例中，上位机和电磁传感器通过信号处理装置通信连接，信号处理装置先对实时检测的眨眼信号进行处理后再传输给上位机，保证眨眼信号的稳定性。
[0010]作为一种可能的实现方式，所述信号处理装置还包括信号激励模块，使用的是电压控制的恒流源，用于给所述电磁传感器提供不受负载阻抗影响满足预设要求的激励信号。
[0011]在本申请实施例中，通过信号处理装置给电磁传感器提供激励信号，不论传感器的负载如何变化或者线圈与匹配件的相对距离如何变化，所述信号激励模块均会提供给传感器一个恒定的电流，使得信号分析更为简单，进而在佩戴者眨眼时，电磁传感器和匹配件之间能够产生稳定的电磁感应效应，进而实现有效地眨眼信号检测。
[0012]作为一种可能的实现方式，所述可穿戴主体包括网络接口，所述网络接口一端与所述电磁传感器通信连接，另一端与所述信号处理装置通信连接，所述网络接口固定于可穿戴镜框之上。
[0013]在本申请实施例中，通过网络接口实现电磁传感器与信号处理装置之间的通信连接，保证数据(眨眼信号)传输的稳定性。
[0014]作为一种可能的实现方式，所述信号处理装置为基于FPGA的电磁测试仪器，所述上位机的界面为基于C sharp编写的界面。
[0015]在本申请实施例中，通过基于FPGA的电磁测试仪器和基于C sharp编写的上位机界面能够保证人机交互系统的处理效率和稳定性。
[0016]作为一种可能的实现方式，所述上位机具体用于：根据当前时刻的眨眼信号的幅度值和预设的幅度阈值确定所述当前时刻的眨眼信号是否为有效眨眼信号。
[0017]在本申请实施例中，上位机可以通过预设的幅度阈值来确定眨眼信号是否为有效眨眼信号，避免对眨眼信号的误判断，提高人机交互控制的准确性和稳定性。
[0018]作为一种可能的实现方式，所述可穿戴主体为镜架，所述镜架包括镜框，所述电磁传感器设置在所述镜框的上端。
[0019]在本申请实施例中，可穿戴主体可以为镜架，电磁传感器设置在镜框的上端，在佩戴者眨眼时，电磁传感器和匹配件之间能够产生稳定的电磁感应效应，进而实现有效地眨眼信号检测。
[0020]作为一种可能的实现方式，所述电磁传感器包括线圈，所述镜框的上端设置有与所述线圈的大小匹配的托盘，所述线圈固定在所述托盘上。
[0021]在本申请实施例中，电磁传感器包括线圈，结构简单，线圈固定在镜框的托盘上，托盘的结构较简单，且不会对佩戴者的视线造成干扰。通过这种简单且稳定的结构，实现稳定且适用性较强的眨眼信号的检测。
[0022]作为一种可能的实现方式，所述托盘通过旋转轴承安装在所述镜框的上端，所述旋转轴承用于调节所述托盘的角度。
[0023]在本申请实施例中，托盘的角度通过旋转轴承实现可调，提高可穿戴设备的使用便利性；同时，这样的设计可以适用不同眼球大小的用户，调节不同的角度与不同用户匹配，使得眨眼信号的最大值与最小值差距最大。
[0024]作为一种可能的实现方式，所述上位机通过预设时间加窗及小波去噪方法对所述实时检测的眨眼信号进行处理。
[0025]在本申请实施例中，通过预设时间加窗及小波去噪方法，提高信号处理的效率和准确性。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1为本申请实施例提供的人机交互系统的第一结构示意图；
[0028]图2为本申请实施例提供的可穿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人机交互系统，其特征在于，包括：可穿戴设备，包括可穿戴主体及匹配件，所述匹配件为导电材料，用于贴附在佩戴者的上眼睑，所述可穿戴主体设置有电磁传感器，所述电磁传感器用于通过与所述匹配件之间的电磁感应效应检测所述佩戴者的眨眼信号；上位机，与所述电磁传感器通信连接，用于获取所述电磁传感器实时检测的眨眼信号；在确定当前时刻的眨眼信号为有效眨眼信号时，从当前时刻开始，确定预设时间内所述佩戴者的有效眨眼次数；根据预设的眨眼次数与操作指令之间的对应关系确定并执行所述有效眨眼次数对应的操作指令，包括：Windows桌面应用选择，ppt控制，打字操作。2.根据权利要求1所述的人机交互系统，其特征在于，所述上位机和所述电磁传感器通过信号处理装置通信连接；所述电磁传感器用于将实时检测的眨眼信号传输给所述信号处理装置；所述信号处理装置用于对所述实时检测的眨眼信号进行处理后传输给所述上位机；所述上位机具体用于：接收所述信号处理装置传输的经过处理的所述实时检测的眨眼信号。3.根据权利要求2所述的人机交互系统，其特征在于，所述信号处理装置包括电压控制的恒流源，用于给所述电磁传感器提供不受负载阻抗影响满足预设要求的激励信号。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢跃东，杨晴曌，孙江涛，徐立军，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：