專利名稱：一種基于意識實現對電子設備控制的方法
技術領域：
本發明涉及一種控制電子設備的方法，更具體而言，本發明涉及一種基于意識實現對電子設備控制的方法。
背景技術：
現有的電子設備控制操作，如電視機切換頻道、調節音量等操作都是采用遙控器或鼠標、鍵盤等需要用手操作的外部輸入設備，向電視主機發送信號來完成的。也就是說， 在人產生了控制電視的想法后，必須借助于人手的機械力，才有可能完成對電視機等的調節和控制。
發明內容
本發明提出一種操作電子設備的方法，其中不必借助于人手的機械力，只要通過用戶的意識即可實現對電子設備的操作和控制。具體地，本發明提出一種基于用戶意識實現對電子設備的控制的方法，所述電子設備包括顯示單元、應用接口單元、無線接收單元以及USB接口，該方法包括A、所述無線接收單元接收表示用戶意識的信號；B、所述無線接收單元處理所述表示用戶意識的信號，并將處理后的信號傳遞給應用接口單元；C、所述應用接口單元檢測所述信號，將信號參數與預設閾值比較，并根據比較結果執行相應的操作。在一個實施例中，上述步驟B包括Bi、所述無線接收單元將處理后的信號通過USB接口傳遞到所述電子設備的USB 緩沖區；B2、所述應用接口單元循環掃描所述USB緩沖區，從而獲得所述處理后的信號。在一個實施例中，所述表示用戶意識的信號來自一用戶意識信號檢測裝置，該用戶意識信號檢測裝置包括用戶體電波檢測單元、信號處理單元、無線發送單元，所述方法進一步包括所述體電波檢測單元檢測用戶體電波信號，并傳遞至信號處理單元；所述信號處理單元對所述體電波信號進行濾波、放大、采集、轉換，并提取表示用戶意識的信號，經無線發送單元發送至所述電子設備。所述用戶意識信號檢測裝置可以包括一腦電波檢測耳機，耳機內置3. 3V電池供電；耳機上面有一個旋轉裝置固定了腦電波探測器，佩戴耳機后可旋轉該設備使腦電波探測器貼在前額部位就可以檢測到腦電波。本發明中所述電子設備包括電視機、游戲機、家用電器，其中所述操作包括增減音量、切換頻道、開關切換、游戲動作。在一個實施例中，步驟C進一步包括
Cl、判斷所述信號是否有效；C2、如果有效，則檢查該信號的參數是否高于第一閾值；如果無效，則返回Cl ；C3、如果該信號的參數高于所述第一閾值，則從該信號中提取表示用戶意識的參數，并在所述顯示單元加以顯示；如果不高于所述第一閾值，則返回Cl ；C4、判斷用戶眨眼信號是否有效，如果是，則執行C5 ；如果不是，則返回步驟Cl ；C5、判斷表示用戶意識的參數，如果在特定時間段內高于第二閾值，則執行一次相應的操作。該實施例中所述的第一閾值可以為30，第二閾值可以為70，且所述特定時間段為 3秒。在所述電子設備為電視機的情況下，所述操作為切換頻道。本發明中所述表示用戶意識的參數包括平均關注度參數、平均放松度參數，或者其組合。本發明中，在執行C5的過程中，如果檢測到用戶眨眼信號的強度高于第二閾值， 則返回步驟Cl。在另一個實施例中，上述步驟C包括Cl、判斷所述信號是否有效；C2、如果有效，則檢查信號參數，如果信號參數低于第一閾值，返回步驟Cl，如不低于第一閾值，則提取表示用戶意識的參數顯示在所述顯示單元上，并執行C3 ；C3、如果檢測到眨眼信號，則進入第一操作狀態，在第一操作狀態檢測到特定時間段內表示用戶意識的參數大于第二閾值，則執行一次第一操作；C4、如果在第一狀態檢測到眨眼信號，從第一狀態轉入第二狀態，在第二狀態檢測到特定時間段內表示用戶意識的參數大于所述第二閾值，則執行一次第二操作；C5、在第二狀態檢測到眨眼信號，則返回Cl。對電視機來說，所述第一操作狀態為頻道增加模式，所述第一操作為頻道增加動作；所述第二操作狀態為頻道減小模式，所述第一操作為頻道減小動作。在特定實施例中，所述第一閾值可以為30，第二閾值可以為70。本發明中所述體電波包括腦電波、肌電波，但不限于此。采用本發明的技術方案通過對人體體電波信號的探測，提取出一些參數，如，人腦的關注度和放松度，傳遞給電子設備控制系統，進行計算，在特定參數達到特定閾值時，執行特定的動作，從而達到控制電子設備的目的。不需借助人手機械力，而是通過人體產生的體電波對電視機等電子設備進行控制。電子設備的界面可以實時顯示用戶關注度、放松度和腦電波波形等參數指標，很大程度地提升了用戶的體驗效果和感受度；可以實現切換頻道、音量變化控制、游戲動作、開關電子設備等操作功能。
下面結合附圖，并以電視機為例來描述本發明。附圖中圖1示出利用本發明的方法操作電視機的示意圖；圖2示出利用本發明的方法操作電視機的原理圖；圖3示出本發明操作電視機的方法的一個實施例；圖4示出本發明操作電視機的方法的另一個實施例；
圖5示出本發明操作電視機的方法的另一個實施例；圖6為本發明利用本發明方法的電視機操作系統各模塊的關系示意圖；圖7至圖9為本發明實際應用的示意圖。
具體實施例方式本發明技術原理人體產生的體電波主要是人的大腦產生的電波，稱為腦電波；以及肌肉動作，如眨眼、心跳、說話等產生的電波，稱為肌電波。大腦在不同的狀態下，會有不同的神經活動，發出不同振幅和頻率的電波，形成不同的腦波模式，現有技術已經做到用傳感器采集腦電波，用芯片進行數模轉換后進行快速傅里葉變換(FFT)，得到腦電波信號的功率譜密度(Power Spectral Density，PSD)，根據功率譜密度就可以統計一段時間內各個腦電波信號在頻域的功率分布。研究發現，人的情緒、精神狀態以及專注狀態都受到前額部位大腦的控制，因此本發明的腦波檢測耳機把腦波檢測傳感器(俗稱探頭)的位置設置在人的左前額部位，醫學上稱為FPl區。不同的神經活動會產生不同的腦波模式，從而表現為不同的大腦狀態；不同的腦波模式會發出不同的振幅和頻率的腦電波。腦波檢測芯片將原始腦電波采集、模數轉換后進行快速傅里葉變換(FFT)，得到腦電波信號的功率譜密度PSD，根據功率譜密度就可以統計一段時間內各個腦電波信號在頻域的功率分布。實踐證明，當人腦思維越活躍時腦電波頻譜上高頻段的譜功率越高，即高頻信號越多；反之，當人腦思維進入無意識狀態時頻譜上低頻段譜功率會變高，即低頻信號越多。 例如，當頻率在0. 1到3Hz之間的Delt波譜功率較高時，表示大腦處于無意識、深度無夢睡眠狀態；頻率在4到7Hz之間的Theta波譜功率較高時，表示大腦處于恍惚、心不在焉狀態； 頻率在8到12Hz之間的Alpha波譜功率較高時，表明大腦正處于平靜放松的狀態；頻率在 12到30Hz之間的Beta波譜功率較高時，表示大腦正處于專注狀態；頻率超過30Hz的Gamma 波譜功率較高時，表示大腦思維處于極度活躍狀態，即思維高度專注于某件事上。例如，我們可以通過對原始腦電波的分析，提取出兩個參數即人腦的關注度 (Attention)和放松度(Meditation)。其中，關注度表示人對某件事的關注程度，即注意力集中的程度，注意力越集中則關注度越高；放松度表示人的放松程度，也有資料稱其為進入禪定的程度，即人腦思維活動越少則放松度越高；關注度和放松度這兩個參數是完全獨立的，譬如射箭運動員在練習射箭時既要做到注意力高度集中，還要做到完全放松、心無雜念的程度，這樣射箭的成績才能達到更好。既然不同的大腦狀態和肌肉運動可以轉化為電波信號，我們就可以將該信號直接傳遞給電視機等電子設備，實現對它們的控制操作。實施例1 本發明的電子設備可以是電視機、游戲機、家用電器等電子設備，本實施例是以電視機為例。本實施例中平均關注度是指每兩秒鐘時間關注度的平均值，平均放松度是指每兩秒鐘時間放松度的平均值。圖1示出利用本發明的方法操作電視機的示意圖。如圖1所示，本發明通過信號檢測裝置(即，腦電波檢測耳機)對用戶體電波信號進行探測，并提取出一些參數，如，用戶大腦的關注度和放松度，通過無線方式傳遞給電視主機控制系統，電視主機進行計算，在特定參數達到特定閾值時，執行特定的動作，從而達到控制電視機等電子設備的目的。圖2示出利用本發明的方法操作電視機的原理圖。圖2示出的原理圖可以視作一個意念控制系統，包括腦電波檢測裝置和電視機，腦電波檢測裝置包括腦電波探測器和腦電波信號處理芯片，電視機包括電視機應用接口、無線接收裝置以及USB接口，電視機處于腦電波控制的模式下的工作原理及過程如下A.探測用戶頭部的腦電波；腦電波檢測設備可以采用一種現有的腦電波檢測耳機，耳機內置3. 3V電池供電；耳機上面有一個旋轉裝置固定了腦電波探測器，佩戴耳機后可旋轉該設備使腦電波探測器貼在前額部位就可以檢測到腦電波；B.對腦電波信號進行處理，提取平均關注度和平均放松度兩個參數，進行編碼后以無線方式發射出去；這里所說的處理是指對原始信號進行濾波、放大、采集、轉換等；本步驟所用的腦電波信號處理芯片，內置在步驟A所用的那種耳機中，腦電波探測器將信號直接傳遞給腦電波信號處理芯片；C.電視機接收該無線信號，進行解碼、計算和執行；接收無線信號的一般是插接在電視USB接口上的無線接收模塊，通過USB接口提供電源并傳輸數據，該無線接收模塊負責將接收到的無線信號進行解碼，并通過USB接口將關注度、放松度、無線信號強度等有效數據以協議包的形式發送到USB緩沖區內，輸出頻率為每秒一次；進行執行和計算的一般是電視應用接口，它是處理數據并判定閾值、執行操作的軟件部分，主要指各個應用軟件的底層驅動，負責對USB緩沖區內的數據進行處理、判斷并執行操作，電視應用接口可以驅動電視顯示界面進行顯示；軟件啟動運行后，工作流程如圖3所示(1)檢測USB緩沖區的數據包，如果無效，循環等待，一旦發現了有效數據包，執行步驟⑵；(2)檢查信號參數，如果信號參數低于某值，如30，返回步驟(1)，如不低于某值， 則提取平均關注度和平均放松度參數實時顯示在電視界面上，然后執行步驟(3)；(3)判斷眨眼信號的信號參數，如低于預設閾值，返回步驟(1)，如高于預設閾值， 執行步驟⑷；(4)判斷平均關注度參數，如果連續5秒均高于預設閾值，如70，則切換一次頻道； 之后每5秒檢測關注度平均值，持續5秒鐘平均關注度仍高于70，則再次切換頻道，否則將暫時定位住該頻道直至下次平均關注度參數高于70進行切換，在該過程中如發現眨眼信號參數值高于預設閾值，則直接返回步驟(1)；(5)如收到退出程序的指令，則退出循環，軟件終止運行；如未收到退出程序的指令，返回步驟(Do其中，頻道的切換是循環增加。實施例2 與實施例1相比，在用平均關注度參數調節頻道的同時，用平均放松度信號參數來調節音量，音量的調節也是循環增加一個單位；用眨眼信號強度控制程序進入或退出腦電波調節頻道和音量的功能，工作流程如圖4所示，在此不再贅述。實施例3 應用本實施例的硬件結構可以等同或類似于實施例1和實施例2，此處不再贅述。
7
在應用本實施例時，同樣要首先探測用戶頭部的腦電波、對腦電波信號進行處理， 提取平均關注度和平均放松度兩個參數，進行編碼后以無線方式發射出去，并由電視機接收該無線信號，進行解碼、計算和執行。接收、解碼、計算和執行的具體步驟如圖5所示，其工作過程描述如下(1)檢測USB緩沖區的數據包，如果無效，循環等待，一旦發現了有效數據包，執行步驟⑵；(2)檢查信號參數，如果信號參數值低于某值，如30，返回步驟(1)，如不低于某值，則提取平均關注度和平均放松度參數實時顯示在電視界面上；前兩步循環稱為狀態1， 在狀態1下檢測到關注度即使大于閾值也不動作；(3)如果檢測到眨眼信號，則從狀態1進入頻道增加控制狀態，即狀態2，在狀態2 下檢測到每5秒平均關注度大于70閾值后執行頻道增加動作；(4)再次檢測到眨眼信號，則從狀態2進入頻道減小狀態，即狀態3 ；在狀態3下檢測到每5秒平均關注度大于70閾值后執行頻道減少動作；(5)再次檢測到眨眼信號，則從狀態3循環進入狀態1 ；(6)各個狀態在界面上有狀態指示燈，用戶按遙控器退出鍵可退出控制程序。電視應用接口軟件的終止或退出，既可以采用傳統的遙控器等外圍輸入設備發出指令，也可以采用判斷其它腦電波參數或體電波參數。按照本發明的原理，本發明人已經實際開發出了一款試驗產品，即可以用意識控制的電視機。該電視機的功能模塊包括；界面顯示、腦電波監測sdk、Usb轉串口模塊、腦電波數據分析模塊、頻道調臺接口、X86電視平臺應用調用接口，其關系如圖6所示。該產品中，本發明實際應用的步驟如下第1步，程序啟動后主動進入TV通道(HID TV)顯示如圖7所示的界面，按遙控器確認鍵或鼠標點連接鍵，開始掃描COM 口 ；第2步，掃描COM 口時顯示如圖8所示的界面，初步設定從COMl到C0M20，掃描可用包；如果此時按遙控器退出鍵或鼠標按Disconnect鍵則停止掃描COM 口，并關閉程序； 如果掃描到C0M20 口均無可用包，則顯示圖7界面，需要重新連接設備；如果掃描到可用包后確定該COM 口，進入第3步。第3步，接收信號參數值、專注度、放松度的數據包，并顯示如圖9所示的界面。如果關注度在5秒內平均值高于閾值(假定=70)，則送頻道+的HID指令；之后每5秒檢測其平均值做下一次動作，如果低于該閾值則不動作(注意1.鑒于眨眼操作準確度較差，所以采用專注度單個閾值判斷做單方向頻道切換，TV系統在頻道列表中達到最大值后從頭循環開始；2.本程序未用到放松度參數，因此放松度表盤顯示值僅僅解釋為當前節目或音樂帶給使用者的放松程度即可，不做控制用)。程序同時接收信號參數值數據包，同步顯示1-5個格的信號參數值。如果按遙控器退出鍵或鼠標按Disconnect鍵則關閉COM 口，并退出程序。其中，串口設置9600，8，n， 1。數據包結構如下，全部使用HEX格式，譬如aa，aa，04，dl，02，d2，67，f3，其中aa aa為包頭，04為有效數據字節數，Dl 02 D267為有效數據，F3為前面4個有效數字校驗和的反碼，即D1+02+D2+67+F3 = FF(八位)；軟件會用到信號參數值的包、是否有鏈接的包、關注度、放松度的包。具體詳細的有效數據協議在Neurosky公司提供SDK后即可全部得到。
在裝有游戲的電視機中，腦電波信號可以用來進行游戲控制，在某段時間內某參數的平均值達到某個預先設定的閾值時則執行相應動作，例如用關注度信號和/或放松度信號去做一些游戲中的射擊、搬運、跳躍、射擊等控制；也可以配合肌電波，充分利用眨眼等肌肉動作進行游戲控制。本發明可以通過用戶自定義調整閾值等參數，以避免無意中眨眼引起的動作，并能避免用力眨眼也達不到設定閾值的情況，從而能保證效果適合特定用戶個體，使大部分用戶都具有良好的體驗效果。上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍的內。
權利要求
1.一種基于用戶意識實現對電子設備控制的方法，所述電子設備包括顯示單元、應用接口單元、無線接收單元，該方法包括A、所述無線接收單元接收表示用戶意識的信號；B、所述無線接收單元處理所述表示用戶意識的信號，并將處理后的信號傳遞給應用接口單元；C、所述應用接口單元檢測所述信號，將信號參數與預設閾值比較，并根據比較結果執行相應的操作。
2.權利要求1所述的方法，其中步驟B包括Bi、所述無線接收單元將處理后的信號傳遞到所述電子設備的接收緩沖區；B2、所述應用接口單元循環掃描所述接收緩沖區，從而獲得所述處理后的信號。
3.權利要求1所述的方法，其中所述表示用戶意識的信號來自一用戶意識信號檢測裝置，該用戶意識信號檢測裝置包括用戶體電波檢測單元、信號處理單元、無線發送單元，所述方法進一步包括所述體電波檢測單元檢測用戶體電波信號，并傳遞至信號處理單元；所述信號處理單元對所述體電波信號進行濾波、放大、采集、轉換，并提取表示用戶意識的信號，經無線發送單元發送至所述電子設備。
4.權利要求3所述的方法，其中所述用戶意識信號檢測裝置包括一腦電波檢測耳機， 耳機內置3. 3V電池供電；耳機上面有一個旋轉裝置固定了腦電波探測器，佩戴耳機后可旋轉該設備使腦電波探測器貼在前額部位就可以檢測到腦電波。
5.權利要求1-4任一項所述的方法，其中所述電子設備包括電視機、游戲機、家用電ο
6.權利要求1-5任一項所述的方法，其中所述操作包括增減音量、切換頻道、開關切換、游戲動作。
7.權利要求1-6任一項所述的方法，其中步驟C進一步包括Cl、判斷所述信號是否有效；C2、如果有效，則檢查該信號的參數是否高于第一閾值；如果無效，則返回Cl ；C3、如果該信號的參數高于所述第一閾值，則從該信號中提取表示用戶意識的參數，并在所述顯示單元加以顯示；如果不高于所述第一閾值，則返回Cl ；C4、判斷用戶眨眼信號是否有效，如果是，則執行C5 ；如果不是，則返回步驟Cl ；C5、判斷表示用戶意識的參數，如果在特定時間段內高于第二閾值，則執行一次相應的操作。
8.權利要求7所述的方法，其中所述第一閾值為30。
9.權利要求7所述的方法，其中所述第二閾值為70，且所述特定時間段為3秒。
10.權利要求1-9任一項所述的方法，其中所述電子設備為電視機，所述操作為切換頻道。
11.權利要求1-10任一項所述的方法，其中所述表示用戶意識的參數包括平均關注度參數、平均放松度參數，或者其組合。
12.權利要求7所述的方法，其中在執行C5的過程中，如果檢測到用戶眨眼信號的強度高于第二閾值，則返回步驟Cl。
13.權利要求1-6任一項所述的方法，其中步驟C包括 Cl、判斷所述信號是否有效；C2、如果有效，則檢查信號參數，如果信號參數低于第一閾值，返回步驟Cl，如不低于第一閾值，則提取表示用戶意識的參數顯示在所述顯示單元上，并執行C3 ；C3、如果檢測到眨眼信號，則進入第一操作狀態，在第一操作狀態檢測到特定時間段內表示用戶意識的參數大于第二閾值，則執行一次第一操作；C4、如果在第一狀態檢測到眨眼信號，從第一狀態轉入第二狀態，在第二狀態檢測到特定時間段內表示用戶意識的參數大于所述第二閾值，則執行一次第二操作； C5、在第二狀態檢測到眨眼信號，則返回Cl。
14.權利要求13所述的方法，其中所述電子設備為電視機，所述第一操作狀態為頻道增加模式，所述第一操作為頻道增加動作。
15.權利要求13所述的方法，其中所述電子設備為電視機，所述第二操作狀態為頻道減小模式，所述第一操作為頻道減小動作。
16.權利要求13-15任一項所述的方法，其中所述第一閾值為30。
17.權利要求13-16任一項所述的方法，其中所述第二閾值為70。
18.權利要求1-17任一項所述的方法，其中所述體電波包括腦電波、肌電波。
全文摘要
本發明公開了一種用意識操作電子設備的方法，包括一種基于用戶意識實現對電子設備控制的方法，所述電子設備包括顯示單元、應用接口單元、無線接收單元以及USB接口，該方法包括A、所述無線接收單元接收表示用戶意識的信號；B、所述無線接收單元處理所述表示用戶意識的信號，并將處理后的信號傳遞給應用接口單元；C、所述應用接口單元檢測所述信號，將信號參數與預設閾值比較，并根據比較結果執行相應的操作。利用本發明的方法，用戶不必通過用機械力操作遙控器按鈕，而只用意識即可實現對電視機、游戲機、以及其它電子電氣設備的遙控和操作。
文檔編號G06F3/01GK102289285SQ20111023542
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月16日 優先權日2011年8月16日
發明者劉超, 原偉濤, 白冰, 郭宏釗, 郭建偉 申請人:海爾集團公司, 青島海爾電子有限公司