[发明专利]脑眼混合驱动的家电控制方法

权利要求书

1.一种脑眼混合驱动的家电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：实现脑眼混合驱动家电控制方法的系统与脑电和眼动装置相连接，初始时处于启动状态，系统的屏幕上显示注视焦点与提示；用户集中注意力注视屏幕上的注视焦点；所述系统获取眼动装置传来的注视位置，并通过脑电信号判断用户是否集中注意力；若用户注视位置处于注视焦点范围内并且用户处于集中注意力的状态，则所述系统的状态切换为电器选择状态，进入步骤S2；

S2：所述系统处于电器选择状态，屏幕上显示可选的电器；用户若需控制电器，可集中注意力注视该电器；所述系统获取眼动装置传来的注视位置，并通过脑电信号判断用户是否集中注意力；若用户正处于集中注意力的状态并且注视位置在某个电器范围内，所述系统的状态切换到按键选择状态，屏幕显示该电器的各个功能键，进入步骤S3；若在预设时间段内没有检测到用户集中注意力，所述系统的状态切换为启动状态，返回步骤S1；

S3：所述系统处于按键选择状态，屏幕显示“回退”键和其他电器功能按键；用户若需控制该电器或回退到电器选择状态重新选择电器，可集中注意力注视相应的键；所述系统获取眼动装置传来的注视位置，并通过脑电信号判断用户是否集中注意力；若用户正处于集中注意力的状态并且注视位置在“回退”键的范围内，则所述系统的状态切换为电器选择状态，进入步骤S2；若用户正处于集中注意力的状态并且注视位置在其中一个功能键的范围内，所述系统向对应的电器发出相应的控制命令，所述系统的状态保持不变，继续执行步骤S3；若在预设时间段内没有检测到用户集中注意力，则所述系统状态切换为启动状态，返回步骤S1；

注意力检测方法，包括以下步骤：

S21：令Y＝PX，其中，X∈R^n×t表示时间长度为t的n个导联上的脑电信号，P∈R^m×n为一变换矩阵，其作用是把脑电信号映射到一个空间上，保存脑电信Y∈R^m×t号变换后的结果；

S22：令其中表示将矩阵转化为一个特征向量；

S23：令r＝f(y)，其中f为分类函数，对y进行计算，输出+1或-1给r；当r为+1时，认定当前处于集中注意力的状态，否则，认定当前的注意力并不集中；

所述变换矩阵P的求取方法包括以下步骤：

把每个时刻在不同导联上的脑电信号采样数据视为一个向量，把实验采集到脑电信号分成注意力集中和不集中两组向量，分别求这两组向量的协方差矩阵，将两个协方差矩阵相加得到合成协方差矩阵，对该合成协方差矩阵进行特征值分解得到它的所有特征向量，由合成协方差矩阵的所有特征向量构成白化矩阵，两个协方差矩阵经白化变换后拥有相同的特征向量，这些特征向量构成的矩阵与白化矩阵相乘得到P；

所述包括以下步骤：

将矩阵Y的每一行视为一个自回归随机过程，运用Burg算法求取该自回归随机过程的各个参数，进一步运用自回归功率谱密度的方法计算8-20Hz范围内若干频点的能量，各频点的能量拼接为一个向量；Y的每一行对应一个这样的向量，将各向量拼接为向量y；

所述的r＝f(y)，求取f的方法包括以下步骤：

在用户使用实现该方法的系统之前，让用户参加控制注意力状态的训练；在用户适应之后，分别采集用户处于集中注意力状态和注意力不集中状态的脑电数据，每个数据都是一个矩阵X∈R^n×t；经步骤S21和S22的处理后，每个数据对应一个向量y；依据集中注意力和注意力不集中两种状态，把向量分别标记为正例和负例构成训练集；采用支持向量机的方法训练分类器得到f；

所述X∈R^n×t和P∈R^m×n中的n,t,m的确定方法，包括以下步骤：

n由脑电装置的导联数确定；t由采样点数确定；m在求取矩阵P的过程中确定，m＜n是m的取值范围。

2.根据权利要求1所述的脑眼混合驱动的家电控制方法，其特征在于，所述计算8-20Hz范围内若干频点的能量，若干频点的确定方法包括以下步骤：

在8-20Hz范围内每隔1Hz取一个频点，在每个频点上从用户的训练集中计算出对应着注意力集中和不集中两种状态的两组数据，用统计检验的方法判别两组数据是否存在显著差异；对于存在显著差异的频点，用均值差异进行排序，选取均值差异较大的频点。