[发明专利]一种基于脑电信号及运动信号对目标控制的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学、人机交互及电子技术领域，尤其涉及一种通过综合采集人体脑电信号、眼电信号及肢体运动信号来控制目标进行复杂运动的方法，以及一种实现上述功能的便携式多信号采集处理装置。

背景技术

现有技术中存在一些通过检测脑电波信号并使用这些脑电信号作为控制信号对目标进行控制的可用方法。但主要存在以下问题：其一，由于脑电信号极其微弱，具有不宜测量、易受干扰等特点，因此大部分脑电采集装置需要在具有良好环境的实验室中工作，且需要对头部进行特殊处理，通常情况下需要佩戴特制的电极帽，需要在电极上涂抹导电胶，因而具有操作复杂、便携性差等问题，不适合在普通的日常环境中使用。其二，目前存在的可在日常环境中使用的便携式脑电设备，如专利200780052261.6中提出的方法和设备可以在日常环境中通过简单方法采集脑电信号，但该方法和设备仅可以分析出基础的反映精神状态的信号，如注意力集中程度，放松程度信号，此类脑电信号虽可用于控制目标，但其控制参数数量少，且此类情绪参数具有信号波动较大，实时性差的特点，不适合做实时动作控制、精确动作控制和复杂动作控制。如不能精确控制目标的多方向转向及运动、射击等动作触发控制等。其三，目前存在通过采集肢体运动信息作为控制信号的设备，如任天堂的Wii，此类设备和方法通过采集肢体运动的加速度、角速度信息，使得可以对目标进行方向和速度的控制。如专利200810128346.4中提到的游戏控制器，即通过加速度传感器测量游戏控制器的运动，进而作为控制信号。但目前此类设备仅限于对人体肢体运动（如手臂挥动）的探测作为控制信号。

由于目前还不存在此类能够在日常环境下通过便携式设备综合采集脑电信息、眼电信息及肢体运动信息从而实现对目标进行远程复杂控制的设备和方法。因而需要提供一种既能采集脑电及眼电信息，又能采集肢体运动的信息，从而实现对目标的控制的方法以及实现此方法的设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有脑电控制设备的缺陷，使使用者仅需要佩戴便携式设备（如发带、头盔或帽子等）即可同时探测脑电信号、眼电信号及肢体的运动信号，并可通过此类信号实现对受控目标的复杂控制，从而实现一种无需手动干预的远程目标复杂控制方法。

本发明为了解决上述技术问题，公开了一种基于脑电信号、眼电信号和肢体运动信号对目标进行控制的方法，所述方法如图1所示，该方法分为信号采集处理端和目标控制端两个部分。信号采集处理端通过便携式多信号采集处理装置实现对脑电、眼电、肢体运动信号的综合采集、并将数据通过无线通讯方式发送。目标控制端则负责接收所有的数据并将这些数据转换为对目标的控制信号，具体步骤如下：

a)    获取脑电、眼电信号以及肢体运动信号，将此信号打包，并通过无线

方式发送；

b)    目标控制端接收所发送的数据，并将此数据转换为对受控目标的控制信号。

所述的信号采集处理端（如图1所示）通过传感器获取脑电、眼电信号以及肢体运动信号，传输给嵌入式微处理器，经打包后传输给无线数据发送模块。

所述的传感器包括：干电极传感器、姿态传感器、角速度传感器和加速度传感器；其中干电极传感器获取操作者的脑电及眼电信号，姿态传感器、角速度传感器和加速度传感器获取操作者的肢体运动信号。

所述的姿态传感器是一种能感受物体姿态变化并转换成可用输出信号的传感器。通过数字三轴磁力感应器（如Freescale MAG3110）和数字三轴加速度传感器（如Freescale MMA8452）可以获取物体的三轴姿态数据。在图3所示坐标系中，X、Y轴所在平面为水平面，Y轴指向地磁正北方，三轴姿态定义如下：

A.    方位角：绕Z轴转动的角度，0度=正北，90度=正东，180度=正南，270度=正西

B.    俯仰角：绕X轴转动的角度

C.    滚转角：绕Y轴转动的角度

所述的角速度传感器是一种能将感受到的角速度转换成可用输出信号的传感器。角速度传感器可以获取绕X、Y、Z三轴转动的角速度，可以用数字三轴角速度传感器（如CMR3000）获取三轴角速度数据。

所述的加速度传感器是一种能感受物体运动的加速度并转换成可用输出信号的传感器。通过数字三轴加速度传感器（如LSM330DLC）可以获取三轴方向的角加速度和线性加速度的数据。