一种用脑电波输入汉字的虚拟键盘设计方案制造技术

一种用脑电波输入汉字的虚拟键盘设计方案。该方案是在电脑屏幕上构造一个由42(6行*7列)个按钮组成的虚拟键盘，该键盘的每个键粒上半部标注有代表该键名称的字符，下半部是一个30*30像素的小视窗，用来进行视觉刺激。第1～4行标注有双拼输入法的声母和韵母，第5行的前五个数字键代表汉字候选字的位置，键名“←”、“→”实现候选字/词前后翻页。第6行的主要功能是实现对第1～5行的选择。在用户使用的过程中，每个双拼符号的选择需要两步方能完成，第一步是对第6行某个按钮进行选择，来选中该双拼符号所在的行，第二步对选中行中的目标符号进行选择，如此周而复始。

【技术实现步骤摘要】

本方案涉及一种全新的人机交互方式，采用脑-机接口技术实现用脑电波结合双拼输入方法进行汉字的录入(无需手敲键盘或语音识别)，可以为瘫痪患者和其他严重运动机能丧失的人士提供一种与外界交流的方法。
技术介绍
用脑电波控制计算机实现字符输入所采用的是一种称为脑-机接口的人机交互技术，该技术通过采集大脑思维活动中产生的电信号，然后对这些信号进行分析，判别出人的意图，并将其转换为命令来控制计算机等智能设备。脑-机接口按信号的产生方式可分为诱发和自发脑电两种类型。诱发脑电BCI的诱发方式有视觉、听觉、体感等多种方式。其中视觉诱发模式又有稳态、瞬态和事件相关电位等工作模式之分，特别适合构造虚拟键盘作为信息录入接口。目前，已有多种应用系统问世，主要分为两大类应用其一是直接用脑电波控制轮椅、家用电器等智能设备，其二是实现对计算机光标和键盘的控制。本专利技术属于第二种应用，是基于视觉诱发事件相关电位(ERP)的脑-机接口，用来实现仅用脑电波而不用键盘和鼠标就能进行计算机中英文的输入。在字符录入领域，最具代表性的是美国Farwell和Donchin等人在1988年提出的、利用脑电波中的P300成分构建一个36键的虚拟键盘，实现了沈个英文字母和10个功能键的录入。另外，还有一些采用稳态视觉诱发电位脑-机接口的字符录入系统。当前具有字符录入功能的脑-机接口大多针对英文字母设计，多为美国Farwell 和Donchin等人方案的改进。在中文的录入方面，浙江大学报道了一个基于笔画输入的脑-机接口系统，其它汉字录入系统未见报道。
技术实现思路
本专利技术是一种全新的汉字录入方法，通过在电脑屏幕上构建一个虚拟的双拼输入键盘(即视觉刺激器)，使用者目视屏幕虚拟键盘上的某个按钮，就能刺激人脑产生特定的脑电信号，对相应的脑电信号进行判别就能达到模拟汉字双拼输入的目的。是一种基于“模拟阅读事件相关脑电位诱发模式”的脑-机接口技术。本专利技术所采用的技术方案是在电脑屏幕上构造一个由42(6行*7列)个按钮组成的虚拟键盘，该键盘的每个键粒是由键名和一个小视窗组成的，每个键粒的上半部标注有代表该键名称的字符，下半部是一个30*30像素的小视窗。第1行到第4行键粒的键名都是由两部分组成，上半部字符是声母，下半部字符是韵母。第5行的键名“1”、“2”、“3”、 “4”、“5”、“一”、“一”，前五个数字代表汉字候选字的位置(该虚拟键盘在使用时，配套使用 “搜狗/QQ拼音输入法”，当然，其它任何一种双拼输入法均可，在这里，输入法每页候选词数设为5个汉字)，键名“一”、“一”代表候选词翻页(前翻，后翻)。第6行的主要功能是实现对第1 5行的选择，键名“⑴”、“(2) ”、“⑶”、“⑷”、“ (5)，，分别代表虚拟键盘的第1行到第5行，键名“回车”、“删除”代表回车，删除操作。在用户使用的过程中，每个双拼符号的选择需要两步方能完成，第一步是对第6行某个按钮进行选择，来选中该双拼符号所在的行，第二步对选中行中的目标符号进行选择，如此周而复始。基于这样的原理，虽然我们构造的界面上有42个待选项，但在实际操作中，在某一个时刻，我们都只用从某一行的7 个待选项中选择一个。本方案的有益效果是，采用的这种两相(Two Phase)输入法，减少了每次选择的待选项数目，提高了脑电模式识别的准确率。相较于全拼输入法，减少了每个汉字录入时所需要的选择次数，这对于每分钟只能做几次字符选择的，速度还很慢的脑-机接口来说，录入速度成倍增加，而错误的概率就减少了。此外，传统的通过敲击键盘的双拼输入法，由于打字时眼睛需要注视屏幕，且普通键盘没有对韵母进行标注，需要记忆声母和韵母的位置，而本专利技术的虚拟键盘则免除了这样的烦恼。附图说明图1是本方案的结构流程图。图2是本方案构造的界面。图3是本方案构造的第6行高亮显示的界面。图4是本方案构造的第1行高亮显示的界面。图5是本方案构造的第2行高亮显示的界面。图6是采用本方案后输入声母“b”后输入法的候选字状态。图7是采用本方案后输入声母“b”和韵母“ai”后输入法的候选字状态。具体实施例方式本方案的结构流程图如图1所示。在使用的过程中，每个双拼符号的选择需要两步方能完成，第一步是对第6行某个按钮进行选择，来选中该双拼符号所在的行，第二步对选中行中的目标符号进行选择。如此周而复始。本方案构造出来的界面如图2所示。实施例图3所示的实施例中，使用者希望通过该界面在电脑屏幕中输入一个“白”字，拼音是“bai”，对应的声母“b”在第1行的第2个键粒，韵母“ai”在第2行的第5个键粒。对于声母“b”的输入，需要两步选择方能完成，第一步是对第6行的“(1)，，按钮进行选择，如图3所示，选择之后，虚拟键盘将如图4所示。第二步对选中的第一行中的“b”按钮进行选择，这样就完成了对声母“b”的输入，配套使用的输入法将如图6所示。对于韵母“ai”的输入，采取的是与声母“b”输入一样的方法。当声母“b”和韵母“ai，，都输入后，输入法将如图7所示。汉字“白”位于候选字的第一个位置，而此位置对应的选择按钮是键盘的第5 行的第1个键粒。对于候选字位置的选择，同样需要两步选择才能完成，如图5所示。第一步是对第6行的“( ”按钮进行选择，等选中第5行后，在对该行的目标符号“1”进行选择， 选择完毕后，电脑屏幕上将显示一个“白”字。权利要求1.一种用脑电波输入汉字的虚拟键盘设计方案，其特征在于在电脑屏幕上构建一个与双拼输入法配套使用的虚拟键盘，，辅以脑电采集处理装置，将使用者选择虚拟键盘按钮时的脑电信号所翻译出的命令发送给计算机，实现对计算机的控制；每个符号的输入采用两相(Two Phase)的输入方式，即先选择要输入的双拼符号所在的区(行)，再在选中的区 (行)中，选择目标符号。2.根据权利要求1中的方案，其特征是，虚拟键盘的每个按钮是由上下两部分组成的， 上半部分是对该键功能的标注，下半部分是一个视觉电位诱发的刺激窗口，采用的是“模拟阅读事件相关脑电位”的诱发模式。3.根据权利要求1中的方案，其特征是，键盘由6行所组成，每行7个符号，前4行的按钮标注有双拼输入法的声母和韵母，第5行前5个按钮是候选汉字的位置序号，用于对目标汉字的选择，该行的另外两个按钮“一”、“一”实现候选汉字的前后翻页，第6行前5个按钮是“ (1) ”、“ (2) ”、“ (3) ”、“ (4) ”、“ (5) ”，用于每次输入字符时第一步中对第1 5行的选择，第6行的另外两个按钮实现“回车”、“删除”功能。4.根据权利要求1中的方案，其特征是，键盘初始状态为第6行高亮显示(激活状态)， 其它行为淡灰色，每个双拼字符的选择分为两步，第一步是使用者注视第6行中的某个按钮下的刺激窗口，从而实现对目标字符所在区(行)的选择，被选择行变为高亮显示，第二步是注视在上一步中选中的那一行的目标按钮，从而实现对一个双拼字符的选择。全文摘要一种用脑电波输入汉字的虚拟键盘设计方案。该方案是在电脑屏幕上构造一个由42(6行*7列)个按钮组成的虚拟键盘，该键盘的每个键粒上半部标注有代表该键名称的字符，下半部是一个30*30像素的小视窗，用来进行视觉刺激。第1～4行标注有双拼输入法的声母和韵母，第5行的前五个数字键代表汉字候选字的位置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用脑电波输入汉字的虚拟键盘设计方案，其特征在于：在电脑屏幕上构建一个与双拼输入法配套使用的虚拟键盘，，辅以脑电采集处理装置，将使用者选择虚拟键盘按钮时的脑电信号所翻译出的命令发送给计算机，实现对计算机的控制；每个符号的输入采用两相（Ｔｗｏ　Ｐｈａｓｅ）的输入方式，即先选择要输入的双拼符号所在的区（行），再在选中的区（行）中，选择目标符号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：官金安，李梅，周到，谢莺，陈亚光，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：83