基于眼球動作追蹤和聲音控制的眼電鼠標的制作方法

本發明用于計算機領域，用于實現通過眼睛控制相應文件的打開、關閉、單擊、雙擊、上下翻頁的基本操作。

背景技術：

隨著社會的發展，計算機技術的進步，利用鼠標、鍵盤等常見的輸入設備進行操作的傳統的人機交互方式已經不能滿足人們的要求，尤其是人口的老齡化日益嚴重的今天，特別是手腳不靈便的老年人及用手操作不靈便的病人急需不依靠肢體進行信息交流的人機交互系統，讓病人或殘疾人能夠依靠自己的意念，與計算機進行信息交流的新型鼠標。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種精度高、使用方便、可靠性高的基于眼球動作追蹤和聲音控制的鼠標。

為了達到上述目的，本發明提出的技術方案為：

基于眼球動作追蹤和聲音控制的鼠標包括眼電信號采集模塊1、眼電信號處理模塊2、通訊模塊3、聲音采集與處理模塊4；其中，

眼電信號采集模塊，用于對眼部信號進行采集，將采集到的信號進行處理和放大，得到穩定、可靠的眼電信號之后，發送至眼電信號處理模塊；

眼電信號處理模塊，用于對眼電信號采集模塊輸出的眼電信號進行處理，同時將處理過的眼電信號發送至通訊模塊；

聲音采集與處理模塊，用于采集操控人員說出的語音信息，得到相對應的控制命令信號；同時將得到的控制信號發送至通訊模塊；

通訊模塊，用于將收到的眼電信號和聲音信號與電腦進行通訊。

綜上所述，本發明所述基于眼球動作追蹤和聲音控制的鼠標，通訊模塊3根據眼電信號處理模塊2提供的眼電信號，實時獲取眼球的動作信息，從而實時控制鼠標的移動；根據聲音采集與處理模塊4所發送的聲音信號，實時辨別操作者的聲音信息，從而實現相應文件的打開、關閉、單擊、雙擊、上下翻頁的基本操作。因此，本發明具有規范精度較高、使用方便的特點；另外，本發明采用的眼電信號采集模塊1、眼電信號處理模塊2、通訊模塊3、聲音采集與處理模塊4的可靠性均較高，故本發明具有較高的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明所述眼電鼠標組成結構圖

圖2是前置放大電路(含右腿驅動屏蔽電路)

圖3是陷波、濾波電路

圖4是主放大電路

圖5是電平抬升及鉗位電路

圖6是信號采集與處理模塊示意圖

圖7是通訊模塊示意圖

圖8是聲音采集與處理模塊示意圖

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步地詳細描述。

圖1為本發明所述眼電鼠標的組成結構圖。如圖1所示，本發明所述眼電信號采集模塊1，眼電信號處理模塊2，通訊模塊3，聲音采集與處理模塊4；其中，

眼電信號采集模塊1，用于對眼部信號進行采集，將采集到的信號進行處理和放大，得到穩定、可靠的眼電信號之后，發送至眼電信號處理模塊；

眼電信號處理模塊2，用于對眼電信號采集模塊輸出的眼電信號進行處理，同時將處理過的眼電信號發送至通訊模塊；

聲音采集與處理模塊4，用于采集操控人員說出的語音信息，得到相對應的控制命令信號；同時將得到的控制信號發送至通訊模塊；

通訊模塊3，用于將收到的眼電信號和聲音信號與電腦進行通訊。

總之，本發明所述眼電鼠標根據Ag-AgCl電極11采集到的眼部電信號，通過采集到的腿部信號以及通過聲音采集與處理模塊4采集到的語言信號來確定操控人員對電腦下達的指令，實現控制電腦完成相應文件的打開、關閉、單擊、雙擊、上下翻頁的基本操作。

信號采集放大裝置包括前置放大電路(含右腿驅動屏蔽電路)(圖2)、陷波、濾波電路(圖3)、主放大電路(圖4)、電平抬升及鉗位電路(圖5)。

圖2為本發明所述眼電信號采集模塊對Ag-AgCl電極11采集到的眼部電信號進行前置放大的前置放大電路(含右腿驅動屏蔽電路)，前置放大電路(含右腿驅動屏蔽電路)包括第一運算放大器U1、第二運算放大器U2、第三運算放大器U3、第四運算放大器U4、第五運算放大器U5、第一輸入電阻R1、第五輸入電阻R5、第二輸出電阻R2、第三反饋電阻R3、第四反饋電阻R4、第一反饋電容C1、第六分壓電阻R6、第七分壓電阻R7、第八分壓電阻R8，Ag-AgCl電極11信號輸入端經第一輸入電阻R1接入第一運算放大器U1的同相輸入端，第一 運算放大器U1的反相輸入端與其輸出端相連接作為反饋，第一運算放大器U1的輸出端與第五運算放大器U5的反相輸入端相連接，Ag-AgCl電極11的信號輸出端還經第五輸入電阻R5與第四運算放大器U4的同相輸入端相連接，第四運算放大器U4的反相輸入端與其輸出端直接連接作為反饋，同時其輸出端與第五運算放大器U5的同相輸入端相連接，這樣便構成了前置放大電路，第五運算放大器U5的輸出端與陷波、濾波電路13的輸入端相連接，第五運算放大器U5的兩個引腳分別與第八分壓電阻R8的兩端相連接，第八分壓電阻R8與第六分壓電阻R6、第七分壓電阻R7的串聯電路并聯，第六分壓電阻R6與第七分壓電阻R7相連的引腳同時與第三反饋電阻R3、第四反饋電阻R4、第二運算放大器U2的反相輸入端以及第三運算放大U3的同相輸入端相連接，第二運算放大器U2的輸出端經第二輸出電阻R2與第三運算放大器U3的輸出端相連接，同時第二運算放大器U2的輸出端直接與其同相輸入端相連接作為反饋，第三反饋電阻R3的另一端經第一反饋電容C1與第三運算放大器U3的輸出端相連接，第四反饋電阻R4的另一端同樣與第三運算放大器U3的輸出端相連接，第三運算放大器U3的輸出端作用于屏蔽電極，同時其反相輸入端接地。

圖3為本發明所述眼電信號采集模塊1中的陷波、濾波電路13，它包括二階有源低通濾波電路、二階有源高通濾波電路，由第六電容、第七電容C7、第十三電阻組成的二階無源高通濾波器、由第十四電阻R14、第十五電阻R15、第八電容C8組成的二階無源低通濾波器、第七運算放大器U7和第八運算放大器U8；其中，由第九電阻R9、第二電容C2及第十電阻R10、第三電容C3組成的二階RC低通網絡直接與第五運算放大器U5相連，構成二階有源低通濾波電路；第二電容C2的接地端接到第五運算放大器U5的輸出端，形成正反饋；由第四電容C4、第十一電阻R11及第五電容C5、第十二電阻R12組成的二階RC高通網絡直接與第六運算放大器U6相連構成二階有源高通濾波電路，其主要作用是將采集到得信號進行濾波處理，減少其他信號的干擾，保證信號的準確；第十一電阻R11的接地端接到第六運算放大器U6的輸出端，形成正反饋；二階無源高通濾波器和二階無源低通濾波器并聯組成雙T網絡，雙T網絡的輸出端接第七運算放大器U7的同相輸入端，雙T網絡的接地端與第八運算放大器U8的輸出端相連，第七運算放大器U7的反相輸入端直接與第七運算放大器U7的輸出端相連，第十五電阻R15的一端與第七運算放大器U7的輸出端相連，第十五電阻R15的另一端與第八運算放大器U8的同相輸入端相連并接到地線端。第八運算放大器U8的反相輸入端直接與第八運算放大器U8的輸出端相連。

圖4為本發明所述眼電信號采集模塊的主放大電路14，眼電信號經陷波、濾波電路13處理后傳遞給主放大電路14；主放大電路包括第九運算放大器U9，第十六電阻R16，第十七電阻R17；陷波、濾波電路的輸出線接到第九運算放大器U9的同相輸入端，其反相輸入端經第十六電阻R16接地；同時其反相輸入端 通過第十七電阻R17與其輸出端相連接；第九運算放大器U9的輸出端與電平抬升及鉗位電路的輸入端相連接。

圖5為本發明所述眼電信號采集模塊的電平抬升及鉗位電路15，眼電信號經主放大電路14放大后傳遞到電平抬升及鉗位電路15，電平抬升及鉗位電路包含第十八電阻R18、第十運算放大器U10、第二十電阻R20、第十九電阻R19、第一二極管D1、第二鉗位二極管D2、第三鉗位二極管D3、第十電容C10；眼電信號經第十八電阻R18后輸入第十運算放大器U10的同相輸入端，同時其同相輸入端經第十九電阻R19與其輸出端相連接；第十運算放大器U10的反相輸入端經第二十電阻R20與5V電源連接，并且經第一二極管D1接地；第二鉗位二極管D2陰極與第三鉗位二極管D3陽極相連，第二鉗位二極管D2的陽極接地，第三鉗位二極管D3的陰極接3.3V電源，同時，第二鉗位二極管D2的兩端并聯一個濾波電容C10，這樣便構成了一個鉗位電路；將第十運算放大器U10的輸出端與第二鉗位二極管D2的陰極相連接后便可鉗制輸出信號的幅值；第十運算放大器的輸出端接到眼電信號處理模塊中。

圖6為本發明所述模塊眼電信號處理模塊2的結構示意圖，眼電信號采集模塊所采集的信號送入A/D轉換模塊21、經過處理再傳送給DSP處理器模塊22，然后將最后得到的信號傳輸給通訊模塊3。

圖7為本發明所述通訊模塊3的結構示意圖，眼電信號經眼電信號處理模塊2處理后將數字信號傳遞給通訊模塊3中的數據處理MCU(32)部分，數據處理MCU(32)模塊處理后將信號通過USBD12(31)模塊傳遞給電腦，同樣對于語音識別模塊42傳遞過來的語音識別信號，通訊模塊3接收到后經數據處理MCU(32)模塊處理之后再由USBD12(31)傳遞到電腦上。

圖8為本發明所述聲音采集與處理模塊4；聲音采集與處理模塊4中的語音識別模塊(42)采集聲音信號并將信號進行處理轉化成數字量，之后將數字量大語音信號傳遞給解碼MCU(41)部分，解碼MCU(41)部分將語音信號與內部數據庫對比后識別指令，并將識別結果傳遞給通訊模塊3。

這種眼電鼠標操作簡單，可大大普及手腳殘疾人士的電腦使用率，推廣應用具有重大的社會效益和經濟效益。

綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。