[发明专利]一种基于EOG的开关装置及开关键实现方法

权利要求书

1.一种基于EOG的开关装置，其特征在于，所述开关装置包括依次连接的EOG开关界面、眼电采集模块、信号检测模块以及控制反馈模块，其中，

所述EOG开关界面包括一个On/Off键，该On/Off键以一定形式随机闪亮；

所述眼电采集模块用于采集用户通过眨眼发送开关命令时的眼电信号并将信号输入所述信号检测模块；

所述信号检测模块在每一次On/Off键闪烁后进行一次检测，用于确定用户是否发送开关命令至所述控制反馈模块；

所述控制反馈模块用于开关命令的视觉反馈或者动作反馈。

2.根据权利要求1所述的一种基于EOG的开关装置，其特征在于，所述信号检测模块包括依次连接的氯化银电极单元、信号放大单元、信号滤波单元、A/D转换单元以及串口通信单元，其中，

所述氯化银电极单元包括3个电极，分别为额头的接地电极、左/右眼上方的眼电采集电极、左/右耳垂的参考电极；

所述信号放大单元基于INA128芯片设计，其共模抑制比在120db以上，放大倍数在1000倍以上；

所述信号滤波单元基于OPA4227芯片设计，包括一个截止频率为3Hz的二阶巴特沃斯高通滤波器、一个截止频率为25Hz的四阶巴特沃斯低通滤波器，以及一个巴特沃斯50Hz陷波滤波器；

所述A/D转换单元基于AD7606芯片设计，其转换精度为16位；

所述串口通信单元基于STM32自带的串口通信模块实现。

3.根据权利要求1所述的一种基于EOG的开关装置，其特征在于，所述On/Off键的闪亮属性为颜色。

4.根据权利要求1所述的一种基于EOG的开关装置，其特征在于，所述On/Off键的闪亮方式具体为：以1.2秒为一个周期，在一个周期内On/Off键随机闪亮一次，闪亮持续时间100毫秒，相邻两个周期内On/Off键闪亮的时间间隔大于等于600毫秒。

5.根据权利要求1所述的一种基于EOG的开关装置，其特征在于，所述控制反馈模块采用显示器，用于显示信号检测模块识别的结果。

6.根据权利要求1所述的一种基于EOG的开关装置，其特征在于，所述控制反馈模块采用外部反馈设备，通过设备的具体动作提供反馈。

7.一种基于EOG的开关键实现方法，其特征在于，所述开关键实现方法包括下列步骤：

S1、EOG开关界面上的On/Off键以一定形式随机闪亮；

S2、眼电采集模块采集从On/Off键闪亮后的眼电数据作为特征值传到信号检测模块；

S3、信号检测模块调用眼电识别算法对特征值进行差分、波峰波谷检测、波峰波谷距离计算、波峰波谷之间的能量计算、阈值判断操作后从眼电数据中识别眨眼动作；

如果眼电识别算法输出结果为1则认为用户发出主动眨眼动作发送开关命令至控制反馈模块，并返回步骤S2继续检测；如果眼电识别算法输出结果为0则认为用户没有发出主动眨眼动作，不发送开关命令，并返回步骤S2继续检测

S4、控制反馈模块将用于开关命令的眨眼动作进行视觉反馈或者动作反馈。

8.根据权利要求7所述的一种基于EOG的开关键实现方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21、通过氯化银电极单元由分别位于额头的接地电极、左/右眼上方的眼电采集电极、左/右耳垂的参考电极采集眼电信号；

S22、通过信号放大单元对眼电信号进行放大；

S23、通过信号滤波单元对放大后的眼电信号分别由截止频率为3Hz的二阶巴特沃斯高通滤波器、截止频率为25Hz的四阶巴特沃斯低通滤波器、以及巴特沃斯50Hz陷波滤波器进行滤波；

S24、通过A/D转换单元对滤波后的眼电信号进行A/D转换为特征值；

S25、通过串口通信单元将特征值通过串口传递给信号检测模块。

9.根据权利要求7所述的一种基于EOG的开关键实现方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31、对特征值Si求一阶差分，得到差分信号Di，具体方法为：

D_i＝S_i+1-S_i；

S32、对差分信号Di进行波形检测和相关性匹配，当波形检测通过，且相关性匹配程度达到预先设定的阈值时，眼电识别算法输出1，否则，输出0。

10.根据权利要求9所述的一种基于EOG的开关键实现方法，其特征在于，

所述差分信号Di为零相位的正弦波形，所述波形检测是指检测以下两个检测条件：

(1)波谷在波峰出现以后D_min到D_max毫秒的位置出现；

(2)波峰到波谷这段差分信号的能量总和大于预先设定的阈值E。