[发明专利]一种基于PPG信息的智能设备交互方法

说明书

本发明公开了一种基于PPG信息的智能设备交互方法，包括：采集目标用户耳内的PPG信号；对采集到的PPG信号进行处理，提取包含头部动作的PPG信号的波形特征值；将提取的PPG信号波形特征值输入至深度学习模型，识别目标用户当前的头部动作类型，其中，所述深度学习模型是以该目标用户PPG信号的波形特征值为输入，以对应的头部动作类型为输出，通过训练获得。本发明能够准确识别用户头部动作，进而将动作类型与智能设备的功能结合，实现新型的交互方式并提高了用户的人机交互体验。

技术领域

本发明涉及智能设备交互技术领域，更具体地，涉及一种基于PPG信息的智能设备交互方法。

背景技术

随着可穿戴设备越来越广泛的应用，不同的人机交互方式成了近年来人们关注的一个重点。由于可穿戴设备体积以及接触面的限制，现有的交互方式诸如键盘输入、触屏等不能很好的满足用户与设备交互的需求。同时，这些交互方式通常需要用户的全神贯注，并且需要使用手和眼睛，极大的占用了用户的注意力，不能够顺畅地完成交互。因此，研究新型的交互方式迫在眉睫。

目前已有一些交互方式，如语音控制、面部表情控制、舌头控制等。然而语音控制需要设备有麦克风，在安静环境下使用不便，而在嘈杂环境下又容易受噪声影响，不能够准确的识别。面部表情控制的交互系统通常需要摄像头或者在用户的面部贴上传感器，前者会侵犯用户的隐私而且无法在黑暗条件下有效工作，而后者会给用户造成使用上的不便。基于舌头的交互方式则需要在舌头上粘贴特殊的传感器，不适合日常使用。这些系统都各自存在着一些问题，不能够适应日常生活的使用场景。

此外，目前还存在聚焦在耳朵的使用上的技术方案。耳朵作为人类重要的感受器官，在与智能设备的交互过程中起到非常重要的作用。以耳机为例，由于人们佩戴耳机的时间越来越长，耳部成了一个非常利于采集信息的部位。同时，相对于视觉而言，听觉占用的注意力要小得多，使得交互过程变得更流畅。例如，通过手机与耳朵的触碰作为交互姿势，同时用手机的摄像头通过图像识别的方式来检测用户的意图。又如，在耳机上附加摄像头与光学传感器，通过对耳朵不同的拉扯动作改变的光学信号来传达不同的意图。另外一种方法制作了一个挂耳式的触摸板，检测手指触碰耳朵的位置来生成基于位置的控制信号。可以看出，这些方法虽然不需要使用视觉，但仍然需要做一些特定的手势才能完成交互，无法满足一些不能用手的场景。除此之外，额外的设备可能会对耳朵造成负担，导致用户使用时的不适。

综上，增加气压计，制作挂耳式的触摸板等方案需要修改现有的智能设备系统并且增加额外的传感器。而对于部分已经携带IMU(惯性测量单元)或者控制键的心率可穿戴设备(如耳机)而言，用于获取心率数据的PPG(光电容积脉搏波)传感器没有替代品。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于PPG信息的智能设备交互方法，利用PPG信号传感器，通过测量用户耳内的PPG信号，对头部动作进行有效的检测，并向相关设备反馈相应的控制信号，实现头部对设备的控制。

本发明提供一种基于PPG信息的智能设备交互方法。该方法包括以下步骤：

采集目标用户耳部的PPG信号；

对采集到的PPG信号进行处理，提取包含头部动作的PPG信号的波形特征值；

将提取的PPG信号波形特征值输入至深度学习模型，识别目标用户当前的头部动作类型，其中，所述深度学习模型是以该目标用户PPG信号的波形特征值为输入，以对应的头部动作类型为输出，通过训练获得。

在一个实施例中，对采集到的PPG信号进行处理，提取包含目标用户头部动作的PPG信号的波形特征值包括：

对采集的PPG信号，利用带通滤波器去除噪音，并提取信号的包络；

对所提取的包络，识别并切割出包含头部动作的包络片段。