基于脑波进行遥控的方法、装置及系统

1.一种基于脑波进行遥控的方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收脑波检测装置发送的脑波信号；
将所述脑波信号与存储的脑波标准信号进行匹配；所述储存的脑波标准信号为用户处于某一控制状态下、与遥控器控制功能形成对应关系的脑波信号；
若匹配成功，则根据匹配的脑波标准信号，产生控制外部设备的控制信号；
所述脑波标准信号通过以下方法获得：
设置脑波信号采集次数为i次；
对用户处于某一控制状态下的脑波信号进行采集，获得在设置的频率范围内的脑波信号，在所述频率范围内设置j个取值点，在每个取值点j处获得脑波数据xj以获得一组数据，重复执行采集动作，直到获得i组数据；
对每个取值点j处的i个数据进行求平均计算，将平均计算后获得的每个平均值 编组以获得一组平均值；将i组数据与所述平均值进行对比计算，根据对比计算结果获得i组数据中与所述平均值的距离最小的一组数据向量i0，根据数据向量i0获得误差值；
将脑波标准信号设置为以平均值为中心、误差值为正负差值的范围值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据对比计算结果获得i组数据中与所述平均值的距离最小的一组数据向量i0的步骤包括：
通过平均值 与公式 i＝mini,…,maxi获得第i次采集的数
据与平均值 之间的距离为di；
根据所述di、平均值 以及公式i0＝arg×minmini≤i≤maxi{di}获得i组数据中与所述平均值 距离最小的一组数据的数据向量i0。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据数据向量i0获得误差值的步骤包括：
根据数据向量i0以及公式 获得百分比的
误差值E。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收脑波检测装置发送的脑波信号的步骤之前还包括：
根据采集指令，对用户的脑波信号至少采集两次；
判断所采集的脑波信号是否在预置的误差范围内；
若是，则发送脑波信号；
若否，则返回失败信息，重新对用户的脑波信号进行采集。
5.一种基于脑波进行遥控的装置，其特征在于，包括：
脑波信号接收模块，用于接收脑波检测装置发送的脑波信号；
脑波信号匹配模块，用于将所述脑波信号与存储的脑波标准信号进行匹配；
控制信号产生模块，用于在所述脑波信号与存储的脑波标准信号匹配成功时，根据匹配的脑波标准信号，产生控制外部设备的控制信号；
所述基于脑波进行遥控的装置还包括脑波信号获取模块，所述脑波信号获取模块包括：
采集数据获取单元，用于设置脑波信号采集次数为i次；对用户处于某一控制状态下的脑波信号进行采集，获得在设置的频率范围内的脑波信号，在所述频率范围内设置j个取值点，在每个取值点j处获得脑波数据xj以获得一组数据，重复执行采集动作，直到获得i组数据；
采集数据处理单元，用于对每个取值点j处的i个数据进行求平均计算，将平均计算后获得的每个平均值 编组以获得一组平均值；将i组数据与所述平均值进行对比计算，根据对比计算结果获得i组数据中与所述平均值的距离最小的一组数据向量i0，根据数据向量i0获得误差值；
将用户处于该状态下的脑波信号设置为以平均值为中心、误差值为正负差值的范围值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述采集数据处理单元还用于通过平均值 与公式 i＝mini,…,maxi获得第i次采集的数据与平均值
之间的距离为di；根据所述di、平均值 以及公式i0＝arg×minmini≤i≤maxi{di}获得i组数据中与所述平均值 距离最小的一组数据的数据向量i0。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述采集数据处理单元还用于根据数据向量i0以及公式 获得百分比的误差值E。
8.一种基于脑波进行遥控的系统，其特征在于，包括用于检测脑波信号并将其输出的脑波检测装置及用于根据所述脑波信号，进行处理并产生控制外部设备的遥控信号的遥控处理装置，所述遥控处理装置为如利要求5至7中任一项所述的基于脑波进行遥控的装置。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述脑波检测装置具体用于：
根据采集指令，对用户的脑波信号至少采集两次；判断所采集的脑波信号是否在预置的误差范围内；若是，则发送脑波信号至所述遥控处理装置；若否，则返回失败信息，重新对用户的脑波信号进行采集。

基于脑波进行遥控的方法、装置及系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种基于脑波进行遥控的方法、装置及系统。\n背景技术\n[0002] 生物电现象是生命活动的基本特征之一。人类在进行思维活动时在大脑产生的生物电信号就是脑波(electroencephalogram，EEG)，主要是由皮层内大量神经元突触后电位同步总和所形成的，是许多神经元共同活动的结果。\n[0003] 我们的大脑无时无刻不在产生脑波。这些自发的生物电信号的频率变动范围通常在0.1Hz-30Hz之间，如表1所示。\n[0004] 表1\n[0005] \n[0006] 大脑的可塑性就是神经之间可以产生新的连接，丢掉旧的连接。简单来讲，人们之所以可以把事物联系起来，是因为当神经同时活动时，它们就会联系在一起，反之亦然。当人根据设备要求产生特定的脑波时，就会不自觉的强化有益的大脑状态相关的神经群之间的联系。\n[0007] 因此，通过放置在头部的传感器来测量脑波信号，并根据脑波信号进行脑机交互对外部设备进行控制。脑机交互(Brain Computer Interface，BCI)是指在大脑和外部设备之间建立起一种直接的交流和控制通道。\n[0008] 目前设备的控制仍然处于通过按键的遥控装置来进行，通过脑波信号来控制设备一直是人们追求的目标。\n发明内容\n[0009] 本发明的主要目的是提供一种基于脑波进行遥控的方法，旨在实现通过脑波信号对外部设备进行遥控。\n[0010] 本发明提供了一种基于脑波进行遥控的方法，包括以下步骤：\n[0011] 接收脑波检测装置发送的脑波信号；\n[0012] 将所述脑波信号与存储的脑波标准信号进行匹配；\n[0013] 若匹配成功，则根据匹配的脑波标准信号，产生控制外部设备的控制信号。\n[0014] 优选地，所述存储的脑波标准信号为用户处于某一控制状态下、与遥控器控制功能形成对应关系的脑波信号。\n[0015] 优选地，所述用户处于各种状态下的脑波信号通过以下方法获得：\n[0016] 设置脑波信号采集次数；\n[0017] 对用户处于某一控制状态下的脑波信号进行采集，获得一组数据，重复执行采集动作，直到达到采集次数；\n[0018] 对所有采集数据进行计算获得平均值及误差值；\n[0019] 将脑波标准信号设置为以平均值为中心、误差值为正负差值的范围值。\n[0020] 优选地，所述接收脑波检测装置发送的脑波信号的步骤之前还包括：\n[0021] 根据采集指令，对用户的脑波信号至少采集两次；\n[0022] 判断所采集的脑波信号是否在预置的误差范围内；\n[0023] 若是，则发送脑波信号；\n[0024] 若否，则返回失败信息，重新对用户的脑波信号进行采集。\n[0025] 本发明还提供了一种基于脑波进行遥控的装置，包括：\n[0026] 脑波信号接收模块，用于接收脑波检测装置发送的脑波信号；\n[0027] 脑波信号匹配模块，用于将所述脑波信号与存储的脑波标准信号进行匹配；\n[0028] 控制信号产生模块，用于在所述脑波信号与存储的脑波标准信号匹配成功时，根据匹配的脑波标准信号，产生控制外部设备的控制信号。\n[0029] 优选地，上述基于脑波进行遥控的装置还包括脑波信号获取模块，用于通过所述脑波检测装置用户处于某一控制状态下、与遥控器控制功能形成对应关系的脑波信号，并对其进行处理，将其存储为所述脑波标准信号。\n[0030] 优选地，所述脑波信号获取模块具体包括：\n[0031] 采集数据获取单元，用于设置脑波信号采集次数；通过所述脑波检测装置对用户处于某一控制状态下的脑波信号进行采集，获得一组数据，重复执行采集动作，直到达到采集次数；\n[0032] 采集数据处理单元，用于对所有采集数据进行计算获得平均值及误差值，将用户处于该状态下的脑波信号设置为以平均值为中心、误差值为正负差值的范围值。\n[0033] 本发明还提供了一种基于脑波进行遥控的系统，包括用于检测脑波信号并将其输出的脑波检测装置及遥控处理装置，其中，遥控处理装置包括：\n[0034] 脑波信号接收模块，用于接收脑波检测装置发送的脑波信号；\n[0035] 脑波信号匹配模块，用于将所述脑波信号与存储的脑波标准信号进行匹配；\n[0036] 控制信号产生模块，用于在所述脑波信号与存储的脑波标准信号匹配成功时，根据匹配的脑波标准信号，产生控制外部设备的控制信号。\n[0037] 优选地，所述脑波检测装置具体用于：\n[0038] 根据采集指令，对用户的脑波信号进行至少两次采集；判断所采集的脑波信号是否在预置的误差范围内；若是，则发送脑波信号至所述遥控处理装置；若否，则返回失败信息，重新对用户的脑波信号进行采集。\n[0039] 本发明通过脑波检测装置采集用户处于各种状态下的脑波信号，并将其与脑波标准信号进行匹配，以产生控制外部设备的控制信号，使得通过脑波实现遥控外部设备，在用户的使用和将来脑波产品的产品化提出了一种可以实现的操作方法。\n附图说明\n[0040] 图1是本发明基于脑波进行遥控的方法一实施例的流程示意图；\n[0041] 图2是本发明基于脑波进行遥控的方法一实施例中获取用户处于各种状态下的脑波信号的流程示意图；\n[0042] 图3是本发明基于脑波进行遥控的方法另一实施例的流程示意图；\n[0043] 图4是本发明一种基于脑波进行遥控的装置一实施例的结构示意图；\n[0044] 图5是本发明基于脑波进行遥控的装置另一实施例的结构示意图；\n[0045] 图6是本发明基于脑波进行遥控的系统一实施例的结构示意图。\n[0046] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。\n具体实施方式\n[0047] 以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0048] 图1是本发明一种基于脑波进行遥控的方法一实施例的流程示意图。\n[0049] 参照图1，该方法包括以下步骤：\n[0050] 步骤S01、接收脑波检测装置发送的脑波信号；\n[0051] 脑波检测装置放置在用户的大脑上，其脑波信号采集感应区域为大脑前额皮质区。当用户处于某种状态下时，其将产生脑波信号，则脑波检测装置将感应该脑波信号，并发送至外部设备。该外部设备可以为无线接收终端或者其遥控设备，例如移动终端、电视接收终端或者其遥控设备。\n[0052] 步骤S02、将所述脑波信号与存储的脑波标准信号进行匹配；若匹配成功，则执行步骤S03；若匹配失败，则返回执行步骤S01；\n[0053] 外部设备将会预先存储脑波标准信号，根据接收的脑波信号与该脑波标准信号进行匹配，匹配成功则执行步骤S03。匹配失败则返回执行步骤S01，重新接收脑波检测装置发送的脑波信号。若该接收的脑波检测装置发送的脑波信号过多而外部设备无法及时反应，则可以将接收到的脑波信号存储在外部设备上。\n[0054] 脑波标准信号为用户处于各种状态下的脑波信号，而且该脑波标准信号中用户处于的状态与遥控器控制功能形成对应关系。在本实施例中列举了用户的8种状态与遥控器控制功能的对应关系，如表2所示。\n[0055] 表2\n[0056] \n[0057] 该用户的状态也可以灵活设置，例如“轻松状态下想象电视机中心水滴向上移”中可以设定移动的范围及移动的速度；“闭合眼睛3秒”中闭眼的时间可以设置为2-10秒等等。\n[0058] 步骤S03、根据匹配的脑波标准信号，产生控制外部设备的控制信号。\n[0059] 假设用户处于“轻松状态下想象电视机中心水滴向上移”的状态，则脑波检测装置将采集到脑波信号，并传输至外部设备。则外部设备根据该脑波信号与脑波标准信号进行匹配后，产生“上”的遥控信号，从而实现对外部设备的控制。\n[0060] 本发明实施例通过脑波检测装置采集用户处于各种状态下的脑波信号，并将其与脑波标准信号进行匹配，以产生控制外部设备的控制信号，使得通过脑波实现遥控外部设备，在用户的使用和将来脑波产品的产品化提出了一种可以实现的操作方法。\n[0061] 参照图2，所述用户处于各种状态下的脑波信号通过以下方法获得：\n[0062] 步骤S21、设置脑波信号采集次数；\n[0063] 首先，设置脑波信号的采集次数。本实施例设置为10次。\n[0064] 步骤S22、对用户处于某一控制状态下的脑波信号进行采集，获得一组数据，重复执行采集动作，直到达到采集次数；\n[0065] 以“轻松状态下想象电视机中心水滴向上移”的状态为例，若用户处于该状态下时，脑波检测装置将对其进行采集。其采集方法可以根据具体情况而设置。例如，本实施例采用的采集方法为：设置取值区间为0.1-50Hz，按照步长0.1Hz的进行取点，则每次采集\n500个一组的数据，采集10次后分别获得10组数据。\n[0066] 步骤S23、对所有采集数据进行计算获得平均值及误差值；\n[0067] 对步骤S22采集的10组数据进行计算获得平均值，然后再根据与平均值误差最小的一组数据及平均值进行误差计算，获得误差值。\n[0068] 例如，假设X＝(xij)10×500为采集的数据点矩阵，其中i＝1，…，10；j＝1，…，\n500；i代表采集次数，j代表从小到大第j个取值点，显然xi.＝(xi1，xi2，…，xi500)表示第i次采集的各节点的数据向量，下面定义此种状态的标准参考如下：\n[0069] 其中\n[0070] 定义第i次采集的数据点与标准之间的距离为di如下：\n[0071] \n[0072] 找出和标准值间距离最小的一组数据向量，不是一般性，不妨设第i0次采集的数据，即：\n[0073] i0＝arg·min1≤i≤10{di}\n[0074] 定义第i0次采集的数据的误差百分比为用户此种状态下的脑波上下浮动范围如下：\n[0075] \n[0076] 步骤S24、将用户处于该状态下的脑波标准信号设置为以平均值为中心、误差值为正负差值的范围值。\n[0077] 获得平均值及误差值后，则可以设置用户处于该状态下的脑波信号为平均值±误差值的范围值。\n[0078] 由于用户在实际操作中可能存在很多因素，例如：思想集中程度、移动快慢、想象的水珠的大小、集中思想状态下想象圆的左旋和右旋也有从小圆到大圆，或者从大圆到小圆等等。所以，在获得用户处于某种状态下的脑波信号时，需要考虑上述因素而对脑波信号进行处理，计算求类似值。\n[0079] 参照图3，所述步骤S01之前还包括：\n[0080] 步骤S31、根据采集指令，对用户的脑波信号至少采集两次；\n[0081] 根据采集指令，在预置时间间隔内对用户的脑波信号进行至少两次连续采集。\n[0082] 在开启脑波检测装置后，脑波检测装置会在0.1-50Hz之间按照步长0.1Hz取500个电力信号强度值，并采取以下方法对所采集的数据进行计算：\nT\n[0083] 设a＝(a1，…，a500) 为脑波采集过程中按照步长0.1Hz所得到的电力强度值向量，其中an，(1≤n≤500)为第n步采集的电力信号强度值，设步长值表示为h＝0.1(hz)，T\n则an＝an(nh)，a＝(a1(h)，…，a500(500h)) ；\n[0084] 不妨设 (1≤n≤500，h＝0.1(hz))为第n步采集的电力信号强度值的二进制表示形式，则脑波采集过程中所得到的电力强度值二进制表示形式的向量为：\n[0085] \n[0086] 步骤S32、判断上述采集计算后的脑波信号是否在预置的误差范围内；若是，则执行步骤S33；否则执行步骤S34；\n[0087] 判断采集的脑波信号是否在预置的误差范围内，若是则表示两次采集的脑波信号一致，为有效信号；否则表示不一致，该脑波信号的采集为无效的脑波信号。\n[0088] 步骤S33、发送脑波信号；\n[0089] 若判断脑波信号为有效信号，则发送脑波信号。\n[0090] 步骤S34、返回失败信息，重新对用户的脑波信号进行采集。\n[0091] 若判断脑波信号为无效信号，则返回失败信息，重新对用户的脑波信号进行采集。\n[0092] 图4是本发明一种基于脑波进行遥控的装置一实施例的结构示意图。\n[0093] 参照图4，本发明一种基于脑波进行遥控的装置1包括：\n[0094] 脑波信号接收模块110，用于接收脑波检测装置2发送的脑波信号；\n[0095] 脑波检测装置2放置在用户的大脑上，其脑波信号采集感应区域为大脑前额皮质区。脑波信号接收模块10接收脑波检测装置2发送的脑波信号。\n[0096] 脑波信号匹配模块120，用于将所述脑波信号与存储的脑波标准信号进行匹配；\n[0097] 脑波信号匹配模块120将会将会预先存储脑波标准信号，根据接收的脑波信号与该脑波标准信号进行匹配，匹配成功则把匹配的脑波标准信号发送至控制信号产生模块\n130；匹配失败则通过脑波信号接收模块110重新接受脑波检测装置2发送的脑波信号。若该脑波信号接收模块10接收的脑波检测装置2发送的脑波信号过多而脑波信号匹配模块\n120无法及时反应，则可以将接收到的脑波信号存储在脑波信号接收模块110上，等待脑波信号匹配模块120的处理。\n[0098] 控制信号产生模块130，用于在所述脑波信号与存储的脑波标准信号匹配成功，则根据匹配的脑波标准信号，产生控制外部设备3的控制信号。\n[0099] 在这里需要说明的是，上述基于脑波进行遥控的装置1可以集成在外部设备3内。\n[0100] 上述存储的脑波标准信号为用户处于各种状态下的脑波信号，且脑波标准信号中用户处于的状态与遥控器控制功能形成对应关系。在本实施例中列举了用户的8种状态与遥控器控制功能的对应关系，如表2所示。假设用户处于“轻松状态下想象电视机中心水滴向上移”的状态，则脑波检测装置2将采集到脑波信号，并传输至外部设备。则外部设备3根据该脑波信号与脑波标准信号进行匹配后，产生“上”的遥控信号，从而实现对外部设备的控制。\n[0101] 本发明实施例通过脑波检测装置2采集用户处于各种状态下的脑波信号，并将其与脑波标准信号进行匹配，以产生控制外部设备的控制信号，使得通过脑波实现遥控外部设备，在用户的使用和将来脑波产品的产品化提出了一种可以实现的操作方法。\n[0102] 参照图5，上述装置还包括脑波信号获取模块140，用于获取所述脑波标准信号中用户处于某一控制状态下、且与遥控控制功能形成对应关系的脑波信号，并对其进行处理，将其存储为所述脑波标准信号。该脑波信号获取模块140具体包括：\n[0103] 采集数据获取单元141，用于设置脑波信号采集次数；通过所述脑波检测装置2对用户处于某一状态下的脑波信号进行采集，获得一组数据，重复执行采集动作，直到达到采集次数；\n[0104] 采集数据处理单元142，用于对所有采集数据进行计算获得平均值及误差值，将用户处于该状态下的脑波信号设置为以平均值为中心、误差值为正负差值的范围值。\n[0105] 由于用户在实际操作中可能存在很多因素，例如：思想集中程度、移动快慢、想象的水珠的大小、集中思想状态下想象圆的左旋和右旋也有从小圆到大圆，或者从大圆到小圆等等。所以，在采集数据处理单元42在获得用户处于某种状态下的脑波信号时，需要考虑上述因素而对脑波信号进行处理，计算求类似值。\n[0106] 图6是本发明还提供了一种基于脑波进行遥控的系统一实施例的结构示意图。\n[0107] 参照图6，本发明一种基于脑波进行遥控的系统包括遥控处理装置4及脑波检测装置2，其中：\n[0108] 脑波检测装置2，用于检测大脑的脑波信号，并将其发送至遥控处理装置4；\n[0109] 遥控处理装置4，用于根据所述大脑的脑波信号，进行处理并产生控制外部设备的遥控信号。\n[0110] 上述脑波检测装置2具体用于：根据采集指令，对用户的脑波信号进行至少两次采集；判断所采集的脑波信号是否在预置的误差范围内；若是，则发送脑波信号；若否，则返回失败信息，重新对用户的脑波信号进行采集。\n[0111] 上述遥控处理装置4与上述实施例所述的基于脑波进行遥控的装置1为同一装置，参照图4及图5，在此就不再赘述。在这里需要说明的是，该遥控处理装置4可以设置在控制外部设备的遥控设备上，也可以直接设置在外部设备上。\n[0112] 本发明实施例通过脑波检测装置2采集用户处于各种状态下的脑波信号，并将其与脑波标准信号进行匹配，以产生控制外部设备的控制信号，使得通过脑波实现遥控外部设备，在用户的使用和将来脑波产品的产品化提出了一种可以实现的操作方法。\n[0113] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。