[发明专利]基于眼电的轮椅控制系统

权利要求书

1.一种基于眼电的轮椅控制系统,其特征在于：包括眼电信号采集模块(1)、眨眼检测单元(2)、决策单元(3)和轮椅执行单元(4)；

所述眼电信号采集模块(1)用于信号采集并进行放大滤波，然后将采集到的眼电信号传送给所述眨眼检测单元(2)；

所述眨眼检测单元(2)从眼电信号中提取波形特征参数，所述波形特征参数包括原始信号最大值、原始信号最大值出现时刻相对于按键闪烁时刻的时延、差分信号最大值以及眨眼持续时间，检查所述波形特征参数是否满足阈值条件，从而判断是否存在眨眼；

所述决策单元(3)根据眨眼检测单元(2)的结果，输出指令给所述轮椅执行单元(4)；

所述轮椅执行单元(4)根据识别的指令结果，控制轮椅执行相对应的动作；

所述决策单元(3)按以下方式根据眨眼检测单元(2)的结果输出指令给所述轮椅执行单元(4)：

通过初始校准测出每个用户的眨眼反应时间，即原始信号最大值出现时刻相对于按键闪烁时刻的时延t_p的平均值T_p；获取该轮闪烁中每个按键的时延t_p，依照以下公式对每个按键进行评估：

e_i＝|t_pi-T_p|；

其中，e_i为按键i的评估值，t_pi为按键i的眼电数据段中原始信号最大值出现时刻相对于按键闪烁时刻的时延，T_p为当前用户的眨眼反应时间；然后，选取评估值最小的按键作为本轮闪烁的识别结果。

2.如权利要求1所述的基于眼电的轮椅控制系统，其特征是：所述眨眼检测单元(2)按以下方式判断是否眨眼：

首先，每次按键闪烁后，提取一段眼电数据，其中包含闪烁时刻开始后100-500ms的眼电数据；对数据段进行降采样，经截止频率为10Hz的低通滤波器滤波后做差分得到差分信号；然后提取多个波形特征参数，包括原始信号最大值a_max、原始信号最大值出现时刻相对于按键闪烁时刻的时延t_p、差分信号最大值s_max以及眨眼持续时间d_pn；

所述眨眼持续时间d_pn为差分信号最大值和最小值之间的时间间隔；眨眼检测单元依据每次实验前初始校准设置的阈值参数来检测该数据段中是否包含有眨眼波形；具体来说，系统设置了三个阈值，分别是幅值阈值A_th、速度阈值S_th和持续时间阈值[D₁,D₂]；当眼电数据中提取的a_max和s_max分别超过了幅值阈值和速度阈值，且d_pn在持续时间阈值规定的范围内，则认为在该段眼电数据中检测到了眨眼。

3.如权利要求1或2所述的基于眼电的轮椅控制系统，其特征是：只有当某个按键在最近的连续三轮闪烁中至少两次被选中作为识别结果，才判断为用户正在跟随该按键的闪烁同步眨眼，进而输出对应的轮椅控制指令；如果不存在满足条件的按键，系统进入新一轮闪烁，不输出任何控制指令。

4.如权利要求1或2所述的基于眼电的轮椅控制系统，其特征是：如果某个按键在本轮闪烁中被选中为识别结果，则直接将其视为最终结果并输出对应的轮椅控制指令。