[发明专利]一种可穿戴便携式眼动分析装置及其分析方法

权利要求书

1.一种可穿戴便携式眼动分析装置，其特征在于，包括柔性可穿戴电极镜框（1）、基于EOG的眼动分析系统（5）和外部交互设备（6）；所述眼动分析装置通过柔性可穿戴电极镜框（1）进行EOG信号的采集，通过所述眼动分析系统（5）的处理，提取眨眼信息及人眼注视目标的位置速度信息，并将该信息通过所述眼动分析系统（5）的屏幕显示，亦能将该信息通过所述眼动分析系统（5）的无线传输输出到外部交互设备(6)，进行控制。

2.根据权利要求1所述的可穿戴便携式眼动分析装置，其特征在于，所述柔性可穿戴电极镜框(1)以柔软材质作为构架，在镜框上于佩戴者两眼的四周布置有六个干电极（2），在镜框外于佩戴者额头处还贴有一个参考电极（3）。

3.根据权利要求1所述的可穿戴便携式眼动分析装置，其特征在于，所述基于EOG的眼动分析系统（5）包括直流放大模块、带通滤波模块、多路模拟开关、采样/保持器、A/D转换器、数字信号处理器、显示存储模块、Wifi无线传输等模块；所述基于EOG的眼动分析系统（5），将采集的EOG信号顺次经直流放大模块、带通滤波模块、多路模拟开关、采样/保持器、A/D转换器处理后转换为数字信号；通过数字信号处理器，对数字信号进行去漂移、眨眼信号处理及眨眼信息提取、中值滤波去噪，并对其进行数字滤波和求导处理，获得眼动注视目标的位置和速度等信息；预处理后的信号和最终处理后获得的目标信息均与显示存储模块相连，以存储和屏幕显示，眼动注视目标的位置速度信息以及眨眼信息均通过无线传输模块进行外部传输。

4.一种基于权利要求1所述装置的眼动分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）信号预处理

由柔性可穿戴电极镜框（1）采集的EOG信号输入信号预处理模块，所述信号处理模块对EOG信号进行直流放大、四阶巴特沃夫带通滤波、多路开关、采样/保持、A/D转换，转换成数字信号，然后进行低阶最小二乘多项式拟合获得漂移趋势项，并从原信号中减去该趋势项；采用提出的眨眼处理算法对垂直EOG信号进行处理，消除有意识及无意识眨眼，并分离存储有意识单、双眨眼分量信息；对水平EOG和去眨眼的垂直EOG信号进行中值滤波以去除噪声；

2）眨眼处理算法

对垂直EOG信号进行小波分解，对低频逼近信号进行重构获得低频趋势项，从要进行眨眼处理的EOG信号中减去该低频趋势项，此时信号中除了明显的眨眼尖峰外，均为幅值相对较小的震动信号；采用双阈值进行处理；基于小阈值处理，将杂波置0，眨眼信号置1，变为方波信号，每个方波处即近似眨眼区间，存储方波位置；为了获得更准确的眨眼区间，回到小波变换前的垂直EOG信号，对应每个方波区间，搜索各区间最大值，从而获取眨眼尖峰点的位置，该位置即为眨眼的真实位置；对于每一眨眼尖峰，以该位置为界，向前150ms，向后250ms，将该区间作为更精确的眨眼区间；去除掉眨眼区间的水平和垂直EOG信号，从而获得眨眼处理后的纯净垂直EOG信号；另一方面，对于所有眨眼位置及幅值信息，超过大阈值的眨眼即视为有意识单眨眼，并通过计算相邻两单眨眼间的距离判断是否为双眨眼，从而获得有意识单、双眨眼信息；小于大阈值的眨眼即视为无意识眨眼，该段数据通过补偿算法进行线性插值而不计入眨眼分量；

3）人眼注视目标的位置速度信息提取

对预处理和眨眼处理后的信号，进行数字滤波获得位置信息，通过对位置的求导获得速度信息；数字滤波的滤波参数通过自适应滤波方法训练得到。