[发明专利]脑眼混合驱动的家电控制方法

说明书

本发明涉及一种脑眼混合驱动的家电控制方法。该控制方法允许用户仅依靠注意力影响下的脑电和眼睛注视移动向系统传递控制命令；实现该方法的系统有三个状态：启动状态、电器选择状态、键盘选择状态；用户在系统的不同状态下，通过集中注意力注视相应目标来表达自身意愿，所述系统检测相关的信号来决定系统在这三个状态间的切换，同时合理设置系统待命、回退等相关操作完善状态的切换。本发明提供的方法能够直接利用大脑和眼睛实现对家电设备的控制。

技术领域

本发明属于脑机接口与眼控相结合的应用，具体涉及一种脑眼混合驱动的家电控制方法。

背景技术

脑机接口(Brain Computer Interface，BCI)的目的是建立一种能够不依赖于人体肌肉的交流和控制通路，通过这一通路可以达到利用人脑控制外部环境的目的。尽管脑机接口技术在不断地发展，但是脑机接口在信息传输率和识别准确率方面，还存在较为严峻的问题；在此情况下，为了扩展它的适用性，我们有必要引入其他的接口来实现复杂的控制命令。另一方面，基于眼动跟踪的控制接口已经取得较为良好的发展；眼动的输入要求不需要经过强化训练，且操作迅速。然而，大多眼动控制在选择操作时依赖于注视点的停滞时间，出于各种任务的复杂性，我们很难设置最优停滞时间。结合脑机接口和眼动控制可以更为有效地完成搜索与选择结合的复杂任务。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脑眼混合驱动的家电控制方法，该方法实现了用户通过系统对脑电和眼动信号的检测选择所需电器并对其进行相应控制。

为实现上述目的，本发明的技术方案是，一种脑眼混合驱动的家电控制方法，包括如下步骤：

S1：实现脑眼混合驱动家电控制方法的系统与脑电和眼动装置相连接，初始时处于启动状态，初始时处于启动状态，系统的屏幕上显示注视焦点与提示；用户集中注意力注视屏幕上的注视焦点；所述系统获取眼动装置传来的注视位置，通过脑电装置采集脑电信号，并通过脑电信号判断用户是否集中注意力；若用户注视位置处于注视焦点范围内并且用户处于集中注意力的状态，则所述系统的状态切换为电器选择状态，进入步骤S2；

S2：所述系统处于电器选择状态，屏幕上显示可选的电器；用户若需控制电器，可集中注意力注视该电器；所述系统获取眼动装置传来的注视位置，并通过脑电信号判断用户是否集中注意力；若用户正处于集中注意力的状态并且注视位置在某个电器范围内，则系统的状态切换到按键选择状态，屏幕显示该电器的各个功能键，进入步骤S3；若在预设时间段内没有检测到用户集中注意力，所述系统的状态切换为启动状态，返回步骤S1；

S3：所述系统处于按键选择状态，屏幕显示“回退键”和其他电器功能按键；用户若需控制该电器或回退到电器选择状态重新选择电器，可集中注意力注视相应的键；所述系统获取眼动装置传来的注视位置，并通过脑电信号判断用户是否集中注意力；若用户正处于集中注意力的状态并且注视位置在“回退键”的范围内，则系统的状态切换为电器选择状态，进入步骤S2；若用户正处于集中注意力的状态并且注视位置在在其中一个功能键的范围内，则所述系统向该电器发出相应的控制命令，所述系统的状态保持不变，继续执行步骤S3；若在预设时间段内没有检测到用户集中注意力，则所述系统状态切换为启动状态，返回步骤S1。

在本发明一实施例中，所述注意力检测的方法，包括以下步骤：

S21：令Y＝PX，其中，X∈R^n×t表示时间长度为t的n个导联上的脑电信号，P∈R^m×n为一变换矩阵，其作用是把脑电信号映射到一个空间上，Y∈R^m×t保存脑电信号变换后的结果；

S22：令其中表示将矩阵转化为一个特征向量；

S23：令r＝f(y)，其中f为分类函数，对y进行计算，输出+1或-1给r；当r为+1时，认定当前处于集中注意力的状态，否则，认定当前的注意力并不集中。