[发明专利]具有基于头部生物电信号的人机交互功能的虚拟现实设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能穿戴设备，特别是一种可以检测用户头部生物电信号和利用头部生物电信号进行人机交互的虚拟现实（VR）设备。

背景技术

虚拟现实（VR）头显设备，是指一种通过头戴式显示设备将人的对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉的头显设备。

近两年，虚拟现实已经逐渐被大众所了解，市场上也已经涌现出不少虚拟现实产品，大众比较熟悉的包括OculusRift、ProjectMorpheus、HTCVive等。现有产品的人机交互方式有体感交互，手势交互，语音交互以及外接交互设备交互等，目前尚没有一款虚拟现实（VR）头显设备具有基于头部多种生物电信号的人机交互功能。

发明内容

本发明的任务是提供一种具有基于头部生物电信号的人机交互功能的虚拟现实（VR）设备，包括虚拟现实设备的主机电路，其特征为，还包括生物电信号采集电极，生物电信号处理模块。

所述生物电信号采集电极连接所述生物电信号处理模块，所述生物电信号处理模块与所述虚拟现实设备的主机电路电气连接，所述生物电信号处理模块接收并处理所述生物电信号采集电极采集到的生物电信号，所述虚拟现实设备的主机电路接收所述生物电信号采集电极处理后的信号并用于所述虚拟现实设备的人机交互控制中。

优选的，所述生物电信号采集电极，根据用途划分有三种，包括探测电极、参考电极和地电极。所述探测电极、参考电极和地电极分别可以有一个或多个。

优选的，所述生物电信号处理模块，包括模拟信号处理模块、模数转换模块和数字信号处理模块。所述模拟信号处理模块对生物电信号采集电极采集到的信号进行差分放大、滤波等处理，所述模数转换模块将模拟信号处理模块处理后的模拟量信号数字化后传给数字信号处理模块处理。

其中，所述数字信号处理模块可以是微处理器中运行的部分功能函数，也可以是独立的数字信号处理模块。所述数字信号处理模块对数字化后的信号进行去基线漂移、工频陷波等处理，并将处理后的数据传输给虚拟现实设备的主机电路，用于所述虚拟现实设备的人机交互控制中。

其中，所述探测电极、参考电极通过屏蔽线连接所述模拟信号处理模块的差分输入端；所述地电极通过屏蔽线连接所述模拟信号处理模块的对消电路信号输出端。

优选的，所述生物电信号采集电极有三个，包括一个探测电极、一个参考电极和一个地电极；所述探测电极位于用户的前额，与用户的前额皮肤紧密接触，作为所述模拟信号处理模块中的差分放大电路的一个差分输入端，用于探测生物电信号；所述参考电极位于用户前额离探测电极较远的区域或位于用户耳垂或位于用户耳后乳突处，作为所述模拟信号处理模块中差分放大电路的另一个差分输入端，提供参考电势。所述生物电信号处理模块从所述探测电极与所述参考电极之间测得所需的生物电信号。

优选的，所述地电极位于用户前额离探测电极较远的区域或位于用户耳垂或位于用户耳后乳突处，与所述模拟信号处理模块的对消电路信号输出端连接，可有效抑制工频干扰。

优选的，所述生物电信号采集电极有四个，包括探测电极、参考电极1、参考电极2和地电极；所述探测电极在用户的前额，所述参考电极1在所述探测电极的水平方向，所述参考电极2在所述探测电极的竖直方向，所述地电极在用户面部或在用户的耳后乳突附近或通过耳夹夹在用户的耳垂上；所述生物电信号处理模块从所述探测电极与所述参考电极1之间测得所需的生物电信号，从所述探测电极与所述参考电极2直接获得所述探测电极与所述参考电极1之间难以测得的生物电信号作为补充。

优选的，所述生物电信号采集电极有五个，包括探测电极1、探测电极2、参考电极1、参考电极2和地电极；所述探测电极1和探测电极2分别在用户的前额或聂侧，所述参考电极1、参考电极2和地电极分别在用户面部或在用户的耳后乳突附近或通过耳夹夹在用户的耳垂上；所述生物电信号处理模块从所述探测电极1与所述参考电极1之间测得所需的生物电信号，从所述探测电极2与所述参考电极2之间测得探测电极1与参考电极1之间不易测得的生物电信号作为补充。

优选的，所述生物电信号采集电极有多套，每套生物电信号采集电极分别包括探测电极、参考电极和地电极；所述各套生物电信号采集电极之间不相联通，每套生物电信号采集电极分别各自独立地连接一套模拟信号处理模块，分别各自独立地采集生物电信号。