本发明专利技术公开一种基于脑-机接口的家电遥控装置及方法。该方法包括：使用户带着电极帽观察操刺激序列；通过脑电信号采集系统来获取用户大脑产生的脑电信号；将所述脑电信号经过放大、滤波，提取特征然后进行分类，得到鲁棒性好的脑电P300信号；根据P300信号的时间信息和序列闪烁的时间，产生控制脉冲；由遥控器接口电路输出相应触发信号控制家电设备。本发明专利技术能够实现家用电器开关及功能切换的无肢体动作遥控过程，可让全身性重症瘫痪但头脑功能正常的残疾人自行实现对电视机或其它家用电器的遥控操作，大大方便了用户。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字家庭
，具体涉及一种基于脑-机接口的家电遥控装置及 方法。
技术介绍
脑-机接口(brain computer interfaces，BCI)是不依赖于常规脑外周神经和肌 肉系统的、连接人脑与外界信息交流和控制的全新通道。脑电是人类大脑神经功能的电反 映，将脑电作为检测工具，在研究人类思维和疾病的过程中正发挥越来越大的作用。脑电分 为自发脑电和诱发脑电，P300波就是诱发脑电的一种。P300也被称为认知电位，是当人类 受到外界小概率事件发生的刺激并进行认知加工时在头皮上记录到的电位，一般发生在刺 激开始后的300ms-600ms之间，具有潜伏期和波幅恒定的特点。P300是脑机接口系统中的 重要控制信号。基本BCI系统含有操作控制意图的脑电信号是通过电极从头皮或颅内获得，经过 信号处理，提取反映使用者意图的脑电信号特征，并将之转化为控制外部设备的操作命令。 BCI技术主要致力于为思维正常但运动功能残缺的人提供新型的弥补功能和对外信息交流 手段。因此，人们希望提供，使得那些丧失 了基本肢体运动功能但思维正常的患者，能更方便控制家电设备。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，通 过获取脑电信号来控制遥控器，能够为思维正常但运动功能残缺的人提供方便。本专利技术提供的技术方案如下本专利技术提供一种基于脑-机接口的家电遥控方法，包括使用户带着电极帽观察操刺激序列；通过脑电信号采集系统来获取用户大脑产生的脑电信号；将所述脑电信号经过放大、滤波，提取特征然后进行分类，得到鲁棒性好的脑电 P300信号；根据P300信号的时间信息和序列闪烁的时间，产生控制脉冲；由遥控器接口电路输出相应触发信号控制家电设备。可选的，所述刺激序列为6行6列的字符矩阵排列。可选的，屏幕显示采用设定的色彩和强度，背景为黑色，字符以白色显示。可选的，刺激序列的产生是通过随机加亮字符矩阵的其中一行或其中一列得到， 一次实验循环6行及6列均加亮一次。可选的，信号采集系统选用采集卡进行脑电信号的采集，脑电信号取自Pz，Cz, Fz 导联，耳部为参考电极，采用银氯化银电极，采样频率为168HZ。可选的，信号处理过程包括将采集到的P300信号经过预处理，然后通过空间滤波 之后，提取特征提取信号特征，最后通过分类器对P300测试样本进行分类识别。可选的，预处理包括谱功率分析、通道选择和CAR处理；所述谱功率分析过程是寻找合适的频率带使得受训者有较好的识别率，通过功率 谱分析找到每个测试者的准确的Mu和Beta节律；所述通道选择是对特征明显的通道进行提取，具体根据Fisher比来进行选择； 所述CAR处理是采用CAR做参考级。本专利技术还提供一种基于脑-机接口的家电遥控装置，包括脑电信号采集系统，用于在用户带着电极帽观察操刺激序列后，获取用户大脑产 生的脑电信号；信号处理平台，用于将所述脑电信号经过放大、滤波，提取特征然后进行分类，得 到鲁棒性好的脑电P300信号，根据P300信号的时间信息和序列闪烁的时间，产生控制脉 冲；接口控制电路，用于输出相应触发信号控制家电设备。信号处理平台具体将采集到的P300信号经过预处理，然后通过空间滤波之后，提 取特征提取信号特征，最后通过分类器对P300测试样本进行分类识别。上述技术方案可以看出，本专利技术技术方案具有以下有益效果本专利技术实施例采用基本BCI系统来提取控制意图的脑电信号，经过信号处理，提 取反映使用者意图的脑电信号特征，通过分析脑电信号特征来控制遥控器。因此，与现有技 术相比，本专利技术能够实现家用电器开关及功能切换的无肢体动作遥控过程，可让全身性重 症瘫痪但头脑功能正常的残疾人自行实现对电视机或其它家用电器的遥控操作，大大方便 了用户。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术的一些实施例，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它的附图。图1是本专利技术装置结构示意图；图2是本专利技术利用遥控装置的处理流程图；图3是本专利技术诱发P300的刺激序列；图4是本专利技术脑电信号处理的流程图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供，能够让全身性重症瘫痪但头脑功能正常的残疾人自行实现对电视机或其它家用电器的遥控操作。本专利技术的具体实施方式如下详细说明。图1是本专利技术实施装置结构示意图。一种基于脑-机接口的家电遥控装置，包括脑电信号采集系统，用于在用户带着电极帽观察操刺激序列后，获取用户大脑产 生的脑电信号；信号处理平台，用于将所述脑电信号经过放大、滤波，提取特征然后进行分类，得 到鲁棒性好的脑电P300信号，根据P300信号的时间信息和序列闪烁的时间，产生控制脉 冲； 接口控制电路，用于输出相应触发信号控制家电设备。信号处理平台具体将采集到的P300信号经过预处理，然后通过空间滤波之后，提 取特征提取信号特征，最后通过分类器对P300测试样本进行分类识别。图2是本专利技术的处理流程示意图。具体的，操作者带着连着头皮的电极帽并盯着刺激序列中的某个数字，通过脑电 信号采集系统来获取产生的脑电信号；该信号经过信号处理平台的放大、滤波，提取特征然 后进行分类，得到鲁棒性好的脑电信号(P300信号)；根据该信号的时间信息和序列闪烁的 时间判断操作者盯着的数字，并产生控制脉冲；最后由遥控器接口控制电路输出相应触发 信号，完成对家电设备例如电视机的遥控功能。本专利技术关于刺激序列的设计如图3所示，本专利技术的刺激序列为6行6列的字符矩阵排列，屏幕显示采用适当的 色彩和强度，背景为黑色，字符以白色显示。刺激的产生是通过随机加亮字符矩阵的某一行或某一列得到，一次实验循环6行 及6列均加亮一次。实验要求受试者集中注意他要注视的字符，当包括此字符的行或包括 此字符的列加亮时，此为靶刺激，要求受试者对此进行反应，予以计数。当不包括该字符的 行或列加亮时，为非靶刺激，不予计数。靶刺激出现的概率为16. 7%非靶刺激出现的概率为 83. 3%。小概率出现的靶刺激可以诱发P300如果确定P300出现时刻对应的靶刺激出现的 时刻，便可以确定出受试者所注视的字符，从而达到交流的目的。其中数字1-5分别表示电源开关、频道增、频道减、声道增和声道减。当操作者想 要打开电视或关闭电视时就盯着数字1看，如果该数字亮就计数，否则不计。同理当想调电 视节目的时候可以选择增加频道和减少频道，操作者可以盯着数字2或3并根据情况计数， 如果想要调节电视音量，操作者可以盯着数字4或5并根据情况计数。本专利技术关于信号采集的处理信号采集系统选用采集卡例如选用美国国家仪器(Ni)公司生产的6024E数据采 集卡进行脑电信号的采集，脑电信号取自Pz，Cz, Fz导联，耳部为参考电极，采用银氯化银 电极，采样频率为168HZ。将多个实测信号样本与时间基准点对齐，再将与同一时间本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于脑－机接口的家电遥控方法，其特征在于，包括：使用户带着电极帽观察操刺激序列；通过脑电信号采集系统来获取用户大脑产生的脑电信号；将所述脑电信号经过放大、滤波，提取特征然后进行分类，得到鲁棒性好的脑电Ｐ３００信号；根据Ｐ３００信号的时间信息和序列闪烁的时间，产生控制脉冲；由遥控器接口电路输出相应触发信号控制家电设备。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗笑南，蔡琼，刘海亮，黄启法，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81
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