[实用新型]基于眼电信号控制的蓝牙鼠标系统

说明书

技术领域

本实用新型属于生物信息技术领域，特别涉及眼电信号的识别和控制技术。

背景技术

患者的肢体运动功能障碍严重影响其与外界的沟通能力，传统的人机交互设备，如键盘、鼠标等无法满足患者的需求。针对上述特殊的人群的需求，开发一些新型的不依赖于肢体的人机交互设备是一个可行的解决方案，而利用人体自身的生物电信号来实现人机交互是一种重要的技术手段。

例如公开号为CN102662473的中国实用新型专利申请，于2012年9月12日公开了“基于眼部动作识别来实现人机信息交互的装置及方法”，该装置包括摄像头、传感器和处理器所构成的硬件设备。通过定时采集图像数据，提取瞳孔中心位置模块，再对位置进行分析以及动作处理来实现人机交互。但该装置也存在一些问题，比如系统结构复杂，处理过程繁琐，造成操作不变，成本也高。

例如公开号为CN102129307B的中国实用新型专利申请，于2014年5月21日公开了“一种基于眼电信号的计算机输入控制方法”，该方案的基本原理是通过眨眼信号进行行和列的循环选择，与计算机进行通信。但该实用新型仅局限于打字，且要与特定的设备相连接，体积庞大操作不便，应用范围狭窄，采用轮循高亮的方式进行打字，经过多次眨眼输出后才能发出一次完整的控制命令，控制功能单一，打字速度慢。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题，提出了一种基于眼电信号控制的蓝牙鼠标系统，以五种典型的眼电信号(向上看、向下看、向左看、向右看以及眨眼)为基础，通过相关的电路和算法，将眼部电信号转换为控制命令，实现对鼠标的控制。

本实用新型采用的技术方案是：基于眼电信号控制的蓝牙鼠标系统，包括：眼电信号采集模块、主控模块、电源模块、蓝牙模块以及右腿驱动；所述眼电信号采集模块与主控模块相连，用于根据眼电信号特点采集并放大眼电信号、低噪声；所述电源模块与主控模块相连，用于为眼电信号采集模块、主控模块、蓝牙模块供电；所述蓝牙模块与主控模块相连，用于与外部蓝牙设备连接，通过蓝牙协议控制蓝牙鼠标进行相应的操作；所述右腿驱动与眼电信号采集模块相连，右腿驱动用于抑制共模噪声。

所述眼电信号采集模块包括：氯化银采集电极、前置放大电路、积分器、二阶巴特沃斯低通滤波器、模数转换器；所述氯化银采集电极与前置放大电路相连，用于采集眼电信号；所述前置放大电路用于对眼电信号进行放大处理；所述前置放大电路与积分器相连，所述积分器用于对来自前置放大电路的眼电信号中的直流成分进行校正；所述积分器与二阶巴特沃斯低通滤波器相连，所述二阶巴特沃斯低通滤波器用于滤除来自积分器的眼电信号中的高频噪声；所述模数转换器与二阶巴特沃斯低通滤波器相连，所述模数转换器用于将来自二阶巴特沃斯低通滤波器的眼电信号转换成数字信号；

所述主控模块为数字信号处理器，用于对眼电信号采集模块输出的眼电信号进行眼部动作的分类和识别并转化为控制命令。

所述眼电信号处理方法，包括：

M1、对眼电信号进行起始点检测，获取有用信号；

M2、提取有用信号特征，主要包括：

A1、有眼电信号所在的通道；

A2、有用信号在基线的上面或下面；

A3、有用信号的差分取绝对值信号中波峰的个数；

A4、有用信号的差分取绝对值信号中第一个和第二个波峰之间的距离；

M3、通过过零点分析，识别出向左看或向右看或向下看的眼部动作；根据有用信号的差分取绝对值信号中波峰的个数和有用信号的差分取绝对值信号中第一个和第二个波峰之间的距离，识别出向上看或连续两次眨眼的眼部动作。

进一步地，所述步骤M1具体为：对原始输入的眼电数据进行一阶差分预算并取绝对值，当该绝对值大于或等于设定的阈值时，则表示找到眼部动作对应的眼电信号开始位置。

进一步地，步骤S3所述的过零点分析包括：设定上限阈值CP和下限阈值CN。

进一步地，所述步骤S3具体包括以下分步骤：

M31、计算第一通道的能量总和为EV，计算第二通道的能量总和为EH，对EV与EH取绝对值，分别表示为：absEV、absEH；

M32、当第一通道与第二通道都有有用信号时，执行步骤M35；否则执行步骤M33；

M33、当第二通道有有用信号与第二通道的波峰个数N2大于或等于2同时成立时，执行步骤M35；否则执行步骤M34；

M34、当第一通道有有用信号与第一通道的波峰个数N1大于或等于2同时成立时，执行步骤M38，否则识别为无信号；