基于眼电控制的智能设备控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于眼电控制的智能设备控制系统，用户只需进行眨眼这样轻松的动作便可发送控制指令，而且对用户的眨眼动作的识别是经过大众标准化的标准波形特征值和个性化的个人眨眼波形的双重校验的，如果只经过大众标准化的标准波形特征值校验，设置较低的对比要求则导致准确性差，设置较高的对比要求则包容性差；如果只经过个性化的个人眨眼波形校验，设置较低的对比要求同样导致准确性差，设置较高的对比要求则控制难度大。因此两者结合的控制系统及方法能够既保证眨眼动作识别的精确度高，从而对智能设备的可控性高，又具有包容性强和易于控制的优点。包容性强和易于控制的优点。包容性强和易于控制的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于眼电控制的智能设备控制系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及智能设备控制
，尤其是涉及一种基于眼电控制的智能设备控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]据国家统计据数据显示，截止2019年，我国老年人口达1.8亿，残障人口达8502万，其中语言残障130万，肢体残障2472万，部分老年及残障人群难以通过肢体操控主流电子、电器设备，生活质量严重受到影响。随着脑机接口技术、语音控制技术、电子集成技术等相关技术的迅速发展，脑电、语音等生理信号在智能设备控制技术中的应用日趋增多。现有技术中一种脑电控制的家用设备的控制方法、系统(CN201610034725.1)通过脑电波信号和脑部血流信息综合考量生成对应的控制指令来控制家用设备。然而，现有的控制系统/方法仍存在以下问题：
[0003]1、采集用于控制智能设备的生理信号时，受到环境的干扰影响大，系统无法分辨用户真实发生的控制和环境噪声产生的生理信号，导致容易发生对智能设备的误控制。
[0004]2、传统脑电控制需要用户集中脑部注意力对脑电波进行控制，这对用户的身体、精神状态要求较高，使用难度高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于眼电控制的智能设备控制系统，对用户真实发生的控制信号识别度高，能够避免对智能设备的误控制，且容易控制。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于眼电控制的智能设备控制系统，其特征在于：包括眼电信号获取单元、眼电信号分析单元和指令发送控制单元，所述眼电信号获取单元获取实时眼电模拟信号并转换为实时眼电数字信号；所述眼电信号分析单元包括标准眼电模型库、用户眼电模型库、波形截取模块、眨眼识别模块和眼电指令生成模块，所述标准眼电模型库存储标准波形特征值；所述用户眼电模型库存储用户的个人眨眼波形；所述波形截取模块截取所述实时眼电数字信号中的眨眼识别波形；所述眨眼识别模块将所述眨眼识别波形的波形特征值与所述标准波形特征值进行对比，同时计算所述眨眼识别波形与用户的个人眨眼波形的相似度，并根据对比结果发送眨眼通知至所述眼电指令生成模块；所述眼电指令生成模块根据一持续时间内接收所述眨眼通知的次数生成眼电控制指令；所述指令发送控制单元将所述眼电控制指令发送至智能设备。
[0007]相对于现有技术，本专利技术提供一种基于眼电控制的智能设备控制系统，用户只需进行眨眼这样轻松的动作便可发送控制指令，而且对用户的眨眼动作的识别是经过大众标准化的标准波形特征值和个性化的个人眨眼波形的双重校验的，如果只经过大众标准化的标准波形特征值校验，设置较低的对比要求则导致准确性差，设置较高的对比要求则包容性差；如果只经过个性化的个人眨眼波形校验，设置较低的对比要求同样导致准确性差，设
置较高的对比要求则控制难度大。因此两者结合的控制系统及方法能够既保证眨眼动作识别的精确度高，从而对智能设备的可控性高，又具有包容性强和易于控制的优点。
[0008]进一步地，所述标准波形特征值包括标准波峰幅值、标准波谷幅值和标准波峰波谷时间差值；当所述眨眼识别波形的波峰幅值大于所述标准波峰幅值，且所述眨眼识别波形的波谷幅值小于所述标准波谷幅值，且所述眨眼识别波形的波峰波谷时间差值属于标准波峰波谷时间差值的取值范围内，且所述眨眼识别波形与用户的个人眨眼波形的相似度大于一设定相似度阀值时，所述眨眼识别模块发送眨眼通知至所述眼电指令生成模块。
[0009]进一步地，所述标准波形特征值包括标准波峰幅值、标准波谷幅值和标准波峰波谷时间差值；所述个人眨眼波形是用户个人的多个有效眨眼波形的平均波形，所述有效眨眼波形的波峰幅值大于所述标准波峰幅值，且所述有效眨眼波形的波谷幅值小于所述标准波谷幅值，且所述有效眨眼波形的波峰波谷时间差值属于所述标准波峰波谷时间差值的取值范围内。
[0010]进一步地，所述标准波峰幅值为标准眨眼波形组的均值波峰幅值，所述标准波谷幅值为标准眨眼波形组的均值波谷幅值，所述标准波峰波谷时间差值的取值范围为(
‑
σ，σ)，σ为标准眨眼波形组的均值波峰波谷时间差值的均方差；所述标准眨眼波形组为多个不同人的眨眼动作的眼电数字信号的波形的集合。
[0011]进一步地，所述波形截取模块检测所述实时眼电数字信号的波形发生跳变的时间点作为眨眼识别起始点，并以所述眨眼识别起始点截取一设定时间段的实时眼电数字信号的波形作为眨眼识别波形。
[0012]进一步地，还包括语音信号获取单元和语音信号分析单元，所述语音信号获取单元获取实时语音模拟信号并转换为实时语音数字信号；所述语音信号分析单元包括语音特征提取模块、语音解码器、指令词条库和语音指令生成模块，所述语音特征提取模块对所述实时语音数字信号进行声学特征的提取；所述语音解码器根据语音特征提取模块提取的所述声学特征获得语音识别结果；所述指令词条库存储与不同语音控制指令对应的指令词条；所述语音指令生成模块根据所述语音识别结果在所述指令词条库中匹配生成语音控制指令；所述指令发送控制单元根据用户设定的控制模式将所述眼电控制指令或所述语音控制指令发送至智能设备。
[0013]进一步地，还包括实现无线通讯的第一通讯模块、第二通讯模块和第三通讯模块，以及实现网络通讯的云端服务器；所述眼电信号获取单元通过所述第一通讯模块将眼电数字信号发送至所述眼电信号分析单元；所述语音信号分析单元通过所述第二通讯模块将语音控制指令发送至指令发送控制单元；所述指令发送控制单元通过所述第三通讯模块将所述眼电控制指令或所述语音控制指令发送至所述云端服务器，经由所述云端服务器将所述眼电控制指令或所述语音控制指令转发至智能设备。
[0014]进一步地，所述眼电信号获取单元包括眼电信号采集模块和眼电信号处理模块，所述眼电信号采集模块采集实时眼电模拟信号；所述眼电信号处理模块对所述实时眼电模拟信号进行信号增益以抑制所述实时眼电模拟信号中的低频噪声和失调电压，以及进行模数转换获得实时眼电数字信号；所述眼电信号分析单元还包括带通滤波模块，所述带通滤波模块对所述波形截取模块截取的眨眼识别波形进行0.1～10Hz的带通滤波；所述语音信号获取单元包括语音信号采集模块和语音信号处理模块，所述语音信号采集模块采集模块
采集实时语音模拟信号；所述语音信号处理模块对所述实时语音模拟信号进行幅值放大处理和滤波处理，以及进行模数转换获得实时语音数字信号，并再次进行数字滤波处理。
[0015]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种基于眼电控制的智能设备控制方法，其特征在于：获取实时眼电模拟信号，并转换为实时眼电数字模拟信号；截取所述实时眼电数字信号中的眨眼识别波形；将所述眨眼识别波形的波形特征值与所述标准波形特征值进行对比，同时计算所述眨眼识别波形与个人眨眼波形的相似度，并根据对比结果生成眨眼通知；根据以该眨眼通知对应的眨眼识别波形的起始点开始的一持续时间内接收的所述眨眼通知次数生成眼电控制指令；发送所述眼电控制指令至智能设备。
[0016]进一步地，所述标准波形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于眼电控制的智能设备控制系统，其特征在于：包括眼电信号获取单元、眼电信号分析单元和指令发送控制单元，所述眼电信号获取单元获取实时眼电模拟信号并转换为实时眼电数字信号；所述眼电信号分析单元包括标准眼电模型库、用户眼电模型库、波形截取模块、眨眼识别模块和眼电指令生成模块，所述标准眼电模型库存储标准波形特征值；所述用户眼电模型库存储用户的个人眨眼波形；所述波形截取模块截取所述实时眼电数字信号中的眨眼识别波形；所述眨眼识别模块将所述眨眼识别波形的波形特征值与所述标准波形特征值进行对比，同时计算所述眨眼识别波形与用户的个人眨眼波形的相似度，并根据对比结果发送眨眼通知至所述眼电指令生成模块；所述眼电指令生成模块根据以该眨眼通知对应的眨眼识别波形的起始点开始的一持续时间内接收的所述眨眼通知次数生成眼电控制指令；所述指令发送控制单元将所述眼电控制指令发送至智能设备。2.根据权利要求1所述的基于眼电控制的智能设备控制系统，其特征在于：所述标准波形特征值包括标准波峰幅值、标准波谷幅值和标准波峰波谷时间差值；当所述眨眼识别波形的波峰幅值大于所述标准波峰幅值，且所述眨眼识别波形的波谷幅值小于所述标准波谷幅值，且所述眨眼识别波形的波峰波谷时间差值属于标准波峰波谷时间差值的取值范围内，且所述眨眼识别波形与用户的个人眨眼波形的相似度大于一设定相似度阀值时，所述眨眼识别模块发送眨眼通知至所述眼电指令生成模块。3.根据权利要求1所述的基于眼电控制的智能设备控制系统，其特征在于：所述标准波形特征值包括标准波峰幅值、标准波谷幅值和标准波峰波谷时间差值；所述个人眨眼波形是用户个人的多个有效眨眼波形的平均波形，所述有效眨眼波形的波峰幅值大于所述标准波峰幅值，且所述有效眨眼波形的波谷幅值小于所述标准波谷幅值，且所述有效眨眼波形的波峰波谷时间差值属于所述标准波峰波谷时间差值的取值范围内。4.根据权利要求2
‑
3中任一项所述的基于眼电控制的智能设备控制系统，其特征在于：所述标准波峰幅值为标准眨眼波形组的均值波峰幅值，所述标准波谷幅值为标准眨眼波形组的均值波谷幅值，所述标准波峰波谷时间差值的取值范围为(
‑
σ，σ)，σ为标准眨眼波形组的均值波峰波谷时间差值的均方差；所述标准眨眼波形组为多个不同人的眨眼动作的眼电数字信号的波形的集合。5.根据权利要求1所述的基于眼电控制的智能设备控制系统，其特征在于：所述波形截取模块检测所述实时眼电数字信号的波形发生跳变的时间点作为眨眼识别起始点，并以所述眨眼识别起始点截取一设定时间段的实时眼电数字信号的波形作为眨眼识别波形。6.根据权利要求1所述的基于眼电控制的智能设备控制系统，其特征在于：还包括语音信号获取单元和语音信号分析单元，所述语音信号获取单元获取实时语音模拟信号并转换为实时语音数字信号；所述语音信号分析单元包括语音特征提取模块、语音解码器、指令词条库和语音指令生成模块，所述语音特征提取模块对所述实时语音数字信号进行声学特征的提取；所述语音解码器根据语音特征提取模块提取的所述声学特征获得语音识别结果；所述指令词条库存储与不同语音控制指令对应的指令词条；所述语音指令生成模块根据所述语音识别结果在所述指令词条库中匹配生成语音控制指令；所述指令发送控制单元根据用户设定的控制模式将所述眼电控制指令或所述语音控
制指令发送至智能设备。7.根据权利要求6所述的基于眼电控制的智能设备控制系统，其特征在于：还包括实现无线通讯的第一通讯模块、第二通讯模块和第三通讯模块，以及实现网络通讯的云端服务器；所述眼电信号获取单元通过所述第一通讯模块将眼电数字信号发送至所述眼电信号分析单元；所述语音信号分析单元通过所述第二通讯模块将语音控制指令发送至指令发送控制单元；所述指令发送控制单元通过所述第三通讯模块将所述眼电控制指令或所述语音控制指令发送至所述云端服务器，经由所述云端服务器将所述眼电控制指令或所述语音控制指令转发至智能设备。8.根据权利要求1所述的基于眼电控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘家辉，蔡旭刚，王磊，谭恩泽，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：