[发明专利]一种基于眨眼信号模式检测实现的人机交互系统与方法

摘要

本发明涉及一种基于眨眼信号模式检测实现的人机交互系统和方法。该系统它包括有计算机设备、脑电信号传感设备和用于信号采集、分析、处理的人机交互的软件。所述的方法主要是通过脑电信号的采集和分析，检测识别出使用者主动眨眼的信号，并分析其眨眼信号的有效模式，以用于控制鼠标指针的移动、鼠标的点击、鼠标滚轮的滚动和菜单功能项的选择与确认，从而达到仅利用使用者主动眨眼的动作就可以完成文字输入、上网浏览、播放语音、使用其它应用软件等人机交互功能。从而为全身瘫痪的患者提供一种成熟度高、易学易用且便于商业化推广的与外界沟通的有效手段，以达到改善广大全身瘫痪患者生活质量的目标。

主权项

一种基于眨眼信号模式检测的人机交互方法，其特征在于应包括以下步骤：  （1）采集使用者的脑电信号，从中分析提取出使用者的眨眼信号和眨眼信号强度的测量值；  （2）从检测到的眨眼信号中，使用“有效眨眼信号的判定方法”，分析提取出有效眨眼信号；其中所述的“有效眨眼信号的判定方法”，其特征在于应包括以下步骤：  A、设定判定阀值k，其中判定阀值k的特征在于：在系统所能测量到的使用者眨眼信号强度的最大取值范围中，k是介于最强烈眨眼信号强度所对应的测量数值与最不强烈眨眼信号强度所对应的测量数值之间的数值；  B、提取使用者的眨眼信号强度测量值，当该测量值介于k和用于表达最强烈眨眼信号强度的测量数值之间时，则将该眨眼信号判定为主动意识的眨眼信号；  C、将判定为主动意识的眨眼信号设为有效眨眼信号；  （3）从检测到的有效眨眼信号中，分析提取出有效眨眼信号模式；其中所述的有效眨眼信号模式，其特征在于应至少包括下列眨眼信号模式中的一种：   A、单次眨眼信号模式，其特征在于：系统检测到在t时刻使用者眨眼1次，其中t同时满足以下条件：（A）0<t，（B）在集合{[t‑D_t)，(t+D_t]}定义的时间段内，系统检测到使用者眨眼0次，其中0<D_t≤1500毫秒；  B、双次眨眼信号模式，其特征在于：系统检测到在t₁、t₂时刻使用者分别眨眼1次，其中t₁、t₂同时满足以下条件：（A）0<t₁<t₂，（B）t₂‑t₁≤D_t，（C）在集合{[t₁‑D_t, t₁)，(t₁, t₂)，(t₂, t₂+D_t]} 定义的的时间段内系统检测到使用者眨眼0次，其中0<D_t≤1500毫秒；  C、三次眨眼信号模式，其特征在于：系统检测到在t₁、t₂、t₃时刻使用者分别眨眼1次，其中t₁、t₂、t₃同时满足以下条件：（A）0<t₁<t₂<t₃，（B）t₂‑t₁≤D_t，（C）t₃‑t₂≤D_t，（D）在集合{[t₁‑D_t, t₁)，(t₁, t₂)，(t₂, t₃)，(t₃, t₃+D_t]} 定义的时间段内系统检测到使用者眨眼0次，其中0<D_t≤1500毫秒；  D、四次眨眼信号模式，其特征在于：系统检测到在t₁、t₂、t₃、t₄时刻使用者分别眨眼1次，其中t₁、t₂、t₃、t₄同时满足以下条件：（A）0<t₁<t₂<t₃<t₄，（B）t₂‑t₁≤D_t，（C）t₃‑t₂≤D_t，（D）t₄‑t₃≤D_t，（E）在集合{[t₁‑D_t, t₁)，(t₁, t₂)，(t₂, t₃)，(t₃, t₄)，(t₄, t₄+D_t]} 定义的时间段内系统检测到使用者眨眼0次，其中0<D_t≤1500毫秒；  E、五次眨眼信号模式，其特征在于：系统检测到在t₁、t₂、t₃、t₄、t₅时刻使用者分别眨眼1次，其中t₁、t₂、t₃、t₄、t₅同时满足以下条件：（A）0<t₁<t₂<t₃<t₄<t₅，（B）t₂‑t₁≤D_t，（C）t₃‑t₂≤D_t，（D）t₄‑t₃≤D_t，（E）t₅‑t₄≤D_t，（F）在集合{[t₁‑D_t, t₁)，(t₁, t₂)，(t₂, t₃)，(t₃, t₄)，(t₄, t₅)，(t₅, t₅+D_t]} 定义的时间段内系统检测到使用者眨眼0次，其中0<D_t≤1500毫秒；  （4）利用分析提取出的有效眨眼信号模式，使用“预定义的交互方法”，实现人机交互功能；其中所述的“预定义的交互方法”，其特征在于应至少包括下列方法之中的一种方法：  A、通过眨眼的方式控制鼠标指针移动的方法；  B、通过眨眼的方式控制鼠标指针的点击动作的方法；  C、通过眨眼的方式控制鼠标滚轮的滚动动作的方法；  D、通过眨眼的方式控制菜单项的选择的方法；  E、通过眨眼的方式控制菜单项的确认的方法；  F、通过眨眼的方式控制使用拼音输入法输入汉字的方法；  G、通过眨眼的方式控制标准语音合成或个性化语音合成的文字语音朗读的方法。