一種多模態(tài)3d電視健康檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多模態(tài)3D電視健康檢測系統(tǒng)，包括若干電極、腦電信號采集芯片、眼電信號采集芯片、心電信號采集芯片、CPU控制芯片和上位機(jī)評估系統(tǒng)，電極安裝在人體體表，腦電信號采集芯片通過電極采集人體腦電信號并傳輸給CPU控制芯片，眼電信號采集芯片通過電極采集人體眼電信號并傳輸給CPU控制芯片，心電信號采集芯片通過電極采集人體心電信號并傳輸給CPU控制芯片，CPU控制芯片對接收信號進(jìn)行區(qū)分和類別劃分、并按類別將接收信號傳輸給上位機(jī)評估系統(tǒng)，上位機(jī)評估系統(tǒng)利用接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行3D電視健康指數(shù)分析。本套評估系統(tǒng)專門為3D電視健康評估設(shè)計(jì)的，同時(shí)也可以用于檢測人體電信號相同的相關(guān)領(lǐng)域中。
【專利說明】-種多模態(tài)3D電視健康檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多模態(tài)3D電視健康檢測系統(tǒng)，基于生物信號采集芯片檢測觀看 3D電視時(shí)人體的腦電信號、眼電信號和心電信號的生理參數(shù)，結(jié)合3D電視健康腦電電極布 局和數(shù)據(jù)處理方法，進(jìn)行3D電視健康檢測。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著3D電影的不斷熱映，3D電視的用戶每年會(huì)急劇增長，據(jù)統(tǒng)計(jì)到2014年底3D 電視全球出貨量將達(dá)到9100萬臺。3D電視顯示技術(shù)相對于傳統(tǒng)的2D電視技術(shù)而言，人眼睛 在觀看電視時(shí)需要始終保持眼部肌肉系統(tǒng)處于緊張狀態(tài)才能保持精神集中才能有效地觀 看3D效果，在觀看3D電視的過程中，由于人眼睛在需要始終保持眼部肌肉系統(tǒng)處于緊張狀 態(tài)，同時(shí)由于3D影像左右圖像是完全分離的，人腦要始終保持精神集中的狀態(tài)才能將分離 的影像融合成3D影像，所以觀看3D電視非常容易造成疲勞，特別是對兒童和老年人來說， 會(huì)引起視力下降、頭暈、視線模糊、眼睛或肌肉等出現(xiàn)不自主的抽動(dòng)、惡心、抽搐、痙攣、方向 障礙，甚至是意識喪失等不適癥狀。
[0003] 3D電視引起的不良反應(yīng)越來越引起人們的關(guān)注，研究和建立3D電視健康評估體 系也成為社會(huì)熱點(diǎn)，而現(xiàn)在國內(nèi)外還沒有統(tǒng)一的3D電視評估方法和檢測設(shè)備。目前主要通 過檢測腦電信號，眼電信號，心電信號等人體生理信號參數(shù)進(jìn)行人體進(jìn)行健康評估；同時(shí)國 內(nèi)外研究人體疲勞的監(jiān)測方法里，腦電現(xiàn)已成為最廣泛的評價(jià)中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化的指標(biāo)之 一，被譽(yù)為監(jiān)測疲勞的金標(biāo)準(zhǔn)，同樣EEG信號也是研究3D電視疲勞的有效手段。觀看3D電 視過程中所造成的人體不良反應(yīng)，在多種人體生理信號中會(huì)發(fā)現(xiàn)變化，所以研究3D電視對 人體的影響時(shí)，需要配套多模態(tài)的檢測和測量系統(tǒng)，而現(xiàn)在還沒有專門用于3D電視健康評 估系統(tǒng)的設(shè)備。同時(shí)，人體在觀看3D電視時(shí)，人腦區(qū)域變化明顯有別于其他體系中的腦區(qū) 變化規(guī)律，國際標(biāo)準(zhǔn)體系中的腦電電極布局方法在一定程度上無法滿足檢測3D電視的腦 電信號變化規(guī)律。
[0004] 由于腦電信號相對于其它人體信號幅值非常微弱，在所有的人體信號中腦電信號 測量難度最大。傳統(tǒng)的腦電檢測電路非常容易受到外界各種噪聲的干擾，在設(shè)計(jì)腦電信號 檢測電路時(shí)，在既要保證人體電信號尤其是腦電信號不失真，又要避免外界噪聲的干擾，這 導(dǎo)致檢測電路本身及電路元件的精度和穩(wěn)定性要求非常高，從而造成了整體檢測系統(tǒng)造價(jià) 十分昂貴，不宜在科研開發(fā)中使用。同時(shí)，目前常用的人體生理信號檢測設(shè)備大都是專用 性，無法對多信號的生理參數(shù)進(jìn)行測量，并且無法在傳統(tǒng)檢測設(shè)備基礎(chǔ)上建立專門用于3D 電視評估的檢測設(shè)備，更不能在傳統(tǒng)檢測設(shè)備的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)不同人體信號在觀看3D電視 時(shí)的變化規(guī)律。從而可能會(huì)導(dǎo)致了無法建立起3D電視專用的評估體系。
[0005] 參考文獻(xiàn)：
[0006] [1]李忠強(qiáng)，邢麗冬，于德飛，錢志余等.觀看3D電視前后的腦電變化與電極層次 性布局[J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào).2013 (4) :433-439.
[0007] [2] EEG_l〇-20_System. http://en. wikipedia. org/wiki/l〇-20_system_ (EEG), Otc28, 2013.
[0008] [3]Saroj K. L. Lai, Ashley Craig. A critical review of the psychophysiology of driver fatigue[J]. Biological Psychology, 2001, 55(3):173-194.
[0009] [4]張崇，鄭崇勛，于曉琳.基于多心理生理參數(shù)和核學(xué)習(xí)算法的腦疲勞估計(jì) [J] ·科學(xué)通報(bào)· 2008, 53 (12) : 1403-1413.
[0010] [5]房瑞雪，趙曉華，榮健等.基于腦電信號的駕駛疲勞研究[J].公路交通科 技.2009, 26 (SI) :124-126.
[0011] [6]吳紹斌，高利，王劉安.基于腦電信號的駕駛疲勞研究[J].北京理工大學(xué)學(xué) 報(bào)· 2009, 29(12) :1073-1074.


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種多模態(tài)3D電視健康 檢測系統(tǒng)，基于生物信號采集芯片檢測觀看3D電視時(shí)人體的腦電信號、眼電信號和心電信 號的生理參數(shù)，結(jié)合3D電視健康腦電電極布局和數(shù)據(jù)處理方法，進(jìn)行3D電視健康檢測。
[0013] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0014] -種多模態(tài)3D電視健康檢測系統(tǒng)，包括若干電極、腦電信號米集芯片、眼電信號 采集芯片、心電信號采集芯片、CPU控制芯片和上位機(jī)評估系統(tǒng)，所述電極安裝在人體體表， 腦電信號采集芯片通過電極采集人體腦電信號并傳輸給CPU控制芯片，眼電信號采集芯片 通過電極采集人體眼電信號并傳輸給CPU控制芯片，心電信號采集芯片通過電極采集人體 心電信號并傳輸給CPU控制芯片，CPU控制芯片對接收信號進(jìn)行區(qū)分和類別劃分、并按類別 將接收信號傳輸給上位機(jī)評估系統(tǒng)，上位機(jī)評估系統(tǒng)利用接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行3D電視健康 指數(shù)分析。
[0015] 優(yōu)選的，腦電信號采集芯片和眼電信號采集芯片采用RHA2116生物采集芯片，可 同時(shí)采集16通道數(shù)據(jù)，零偏置電壓，超低功耗，滿足采集系統(tǒng)集成化的設(shè)計(jì)要求；心電信號 采集芯片ADS1298生物采集芯片，除了上述RH2116的功能外，其還具備了更高的數(shù)據(jù)分辨 率和心電采集所需的特定端口，滿足心電采集的要求和系統(tǒng)集成化設(shè)計(jì)；CPU控制芯片采 用ARM11芯片，具備了較高的工作主頻，滿足數(shù)據(jù)處理的要求，具備最高可接收32位兩路 SPI端口通信，可同時(shí)接收兩種采集芯片的不同字節(jié)長度的數(shù)據(jù)。
[0016] 優(yōu)選的，CPU控制芯片對接收信號進(jìn)行區(qū)分和類別劃分，具體為：每個(gè)電極通過一 個(gè)通道與腦電信號采集芯片、眼電信號采集芯片或心電信號采集芯片連接，CPU控制芯片接 收到的信號加載有通道信息，同時(shí)CPU控制芯片結(jié)合接收信息的數(shù)值屬性和通道信息區(qū)分 出接收信息為腦電信號、眼電信號還是心電信號，并將區(qū)分出的信號及其相應(yīng)的類別信息 發(fā)送給上位機(jī)評估系統(tǒng)。
[0017] 優(yōu)選的，CPU控制芯片在其接口的基礎(chǔ)上可以擴(kuò)展存儲器接口、USB-0TG接口、IXD 觸摸屏接口、報(bào)警接口等，在CPU控制芯片上設(shè)置有與上述接口連接的專用接口和驅(qū)動(dòng)代 碼；傳統(tǒng)的腦電采集電路需要放大千倍的電路，導(dǎo)致儀器整體成本高昂，而腦電信號全新的 采集方案是利用放大器陣列芯片，只需將信號放大百倍，并配套一相應(yīng)的16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 形成分別率為〇. 01微伏的采集電路，提高檢測電路的性能同時(shí)，極大降低了儀器的成本。
[0018] 優(yōu)選的，實(shí)驗(yàn)表明人體在觀看3D電視過程中，人腦各功能區(qū)之間有明顯的差異 性，為了便于后期在此差異的基礎(chǔ)上更深入地研究腦電對人體的影響[1]，連接腦電信號采 集芯片的電極在人體體表的布局方法如下：在國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)[2]的基礎(chǔ)上，以視覺枕 區(qū)及周邊的頂葉區(qū)和后顳區(qū)為第一層，以額區(qū)及周邊的前顳區(qū)為第二層，以中央?yún)^(qū)及剩下 腦區(qū)為第三層，實(shí)現(xiàn)腦電信號的層次化測量。心電采集的導(dǎo)聯(lián)方式為臨床上常用的單極胸 導(dǎo)聯(lián)。眼電采集采用的是臨床眼電檢查中常用的雙極導(dǎo)聯(lián)。
[0019] 優(yōu)選的，上位機(jī)評估系統(tǒng)利用接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行3D電視健康指數(shù)分析，具體為： 利用觀看3D電視的腦電信號的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為主要分析對象，眼電信號和心電信號的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)為次要分析對象，不同信號間進(jìn)行加權(quán)擴(kuò)大不同信號間的比重，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和統(tǒng) 計(jì)最終的3D電視健康指數(shù)。借鑒駕駛疲勞和精神疲勞腦電信號的研究方法，利用腦電信號 疲勞的評價(jià)參數(shù)特征波的相對能量 [3]、腦電α和Θ節(jié)律波與β節(jié)律波相對能量的比值R 值和腦電α節(jié)律波與β節(jié)律波相對能量的比值Α/Β[4_6]等評估因子發(fā)現(xiàn)觀看3D電視腦電 的變化規(guī)律，同時(shí)結(jié)合上述腦電信號電極的布局 [1]方法對不同腦區(qū)的腦電信號加權(quán)處理， 從而使不同腦區(qū)的腦電信號進(jìn)行層次性分析；眼電信號利用眨眼頻率（波形上顯示的每分 鐘的眨眼次數(shù)）等眼動(dòng)參數(shù)，心電信號利用心率（心率=6(V(PP或RR間期））等參數(shù)，結(jié) 合這兩種信號不同的參數(shù)間的變化規(guī)律，作為對腦電信號變化規(guī)律的補(bǔ)充；最終，通過這三 種信號的時(shí)域變化趨勢以及加權(quán)后的計(jì)算結(jié)果給出人體目前的舒適度狀況（比如：是否處 在疲勞狀態(tài)），利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)分析整個(gè)人體觀看3D電視的變化規(guī)律，從而制定出3D 電視健康評價(jià)指數(shù)。
[0020] 目前針對3D電視健康的研究也都處于起步階段，對于健康的評估方法現(xiàn)在仍然 沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本套評估系統(tǒng)是專門為3D電視健康評估設(shè)計(jì)的，同時(shí)也可以用于檢 測人體電信號相同的相關(guān)領(lǐng)域中。
[0021] 有益效果：本發(fā)明提供的多模態(tài)3D電視健康檢測系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、本系統(tǒng) 基于高性能的生物信號采集芯片在一定程度上可以解決了傳統(tǒng)檢測電路的缺陷，具備更高 的性能和較低的成本；2、觀看3D電視的會(huì)引起多種生理信號的變化，而傳統(tǒng)的多通道生理 記錄儀大都采用傳統(tǒng)檢測電路，無論是成本還是檢測性能上無法滿足3D電視健康評估系 統(tǒng)的檢測要求，本套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足了 3D電視多信號采集的要求，綜合了多種人體信號研 究人體觀看3D電視的變化規(guī)律，更加有利于全面分析觀看3D電視對人體的影響；3、本套硬 件系統(tǒng)所采集的生物信號為高分別率的數(shù)字信號，便于后期對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理；4、本套硬 件系統(tǒng)的研究，有利于研究整套的3D電視健康的評估系統(tǒng)，對3D電視的整個(gè)研究體系的深 入研究奠定基礎(chǔ)；5、在硬件配置的基礎(chǔ)上，結(jié)合腦電極布局方法，有利于整個(gè)3D電視評估 體系和研究方法的建立；6、對不同信號劃定主次，在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)對不同信號不同的評 價(jià)參數(shù)間劃分層次，有利于區(qū)分不同信號及不同參數(shù)間變化程度不同。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明整體方案的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2為微控制芯片（CPU控制芯片）的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3為腦電/眼電信號采集芯片設(shè)計(jì)方案；
[0025] 圖4為心電信號采集芯片設(shè)計(jì)方案；
[0026] 圖5為生物信號傳輸流程圖；
[0027] 圖6為上位機(jī)評估系統(tǒng)加權(quán)算法示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0029] -種多模態(tài)3D電視健康檢測系統(tǒng)，包括若干電極、腦電信號米集芯片、眼電信號 采集芯片、心電信號采集芯片、CPU控制芯片和上位機(jī)評估系統(tǒng)，所述電極安裝在人體體表， 腦電信號采集芯片通過電極采集人體腦電信號并傳輸給CPU控制芯片，眼電信號采集芯片 通過電極采集人體眼電信號并傳輸給CPU控制芯片，心電信號采集芯片通過電極采集人體 心電信號并傳輸給CPU控制芯片，CPU控制芯片對接收信號進(jìn)行區(qū)分和類別劃分、并按類別 將接收信號傳輸給上位機(jī)評估系統(tǒng)，上位機(jī)評估系統(tǒng)利用接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行3D電視健康 指數(shù)分析。其中，腦電信號采集芯片和眼電信號采集芯片采用INTAN公司的RHA2116生物 采集芯片，心電信號采集芯片采用TI公司的ADS1298生物采集芯片，CPU控制芯片采用三 星公司的S3C6410的ARM11芯片。
[0030] CPU控制芯片對接收信號進(jìn)行區(qū)分和類別劃分，具體為：每個(gè)電極通過一個(gè)通道 與腦電信號采集芯片、眼電信號采集芯片或心電信號采集芯片連接，CPU控制芯片接收到的 信號加載有通道信息，同時(shí)CPU控制芯片結(jié)合接收信息的數(shù)值屬性和通道信息區(qū)分出接收 信息為腦電信號、眼電信號還是心電信號，對區(qū)分出的信號加載類別信息后發(fā)送給上位機(jī) 評估系統(tǒng)。
[0031] 實(shí)驗(yàn)表明人體在觀看3D電視過程中，人腦各功能區(qū)之間有明顯的差異性，為了便 于后期在此差異的基礎(chǔ)上更深入地研究腦電對人體的影響，連接腦電信號采集芯片的電極 在人體體表的布局方法如下：在國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以視覺枕區(qū)及周邊的頂葉區(qū) 和后顳區(qū)為第一層，以額區(qū)及周邊的前顳區(qū)為第二層，以中央?yún)^(qū)及剩下腦區(qū)為第三層，實(shí)現(xiàn) 腦電信號的層次化測量。心電采集的導(dǎo)聯(lián)方式為臨床上常用的單極胸導(dǎo)聯(lián)。眼電采集采用 的是臨床眼電檢查中常用的雙極導(dǎo)聯(lián)。
[0032] 上位機(jī)評估系統(tǒng)利用接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行3D電視健康指數(shù)分析，具體為：利用觀看 3D電視的腦電信號的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為主要分析對象，眼電信號和心電信號的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為次要 分析對象，不同信號間進(jìn)行加權(quán)擴(kuò)大不同信號間的比重，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和統(tǒng)計(jì)最終的3D 電視健康指數(shù)。借鑒駕駛疲勞和精神疲勞腦電信號的研究方法，利用腦電信號疲勞的評價(jià) 參數(shù)特征波的相對能量、腦電α和Θ節(jié)律波與β節(jié)律波相對能量的比值R值和腦電α 節(jié)律波與β節(jié)律波相對能量的比值Α/Β等評估因子發(fā)現(xiàn)觀看3D電視腦電的變化規(guī)律，同 時(shí)結(jié)合上述腦電信號電極的布局方法對不同腦區(qū)的腦電信號加權(quán)處理，從而使不同腦區(qū)的 腦電信號進(jìn)行層次性分析；眼電信號利用眨眼頻率（波形上顯示的每分鐘的眨眼次數(shù)）等 眼動(dòng)參數(shù)，心電信號利用心率等參數(shù)，結(jié)合這兩種信號不同的參數(shù)間的變化規(guī)律，作為對腦 電信號變化規(guī)律的補(bǔ)充；最終，通過這三種信號的時(shí)域變化趨勢以及加權(quán)后的計(jì)算結(jié)果給 出人體目前的舒適度狀況（比如：是否處在疲勞狀態(tài)），利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)分析整個(gè)人體 觀看3D電視的變化規(guī)律，從而制定出3D電視健康評價(jià)指數(shù)。
[0033] 下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明做出進(jìn)一步的說明。
[0034] 如圖1所示為基于本發(fā)明思想的整體設(shè)計(jì)方案，整個(gè)系統(tǒng)主要分為電極模塊、硬 件檢測系統(tǒng)和上位機(jī)評估系統(tǒng)三部分，各部分的功能如下：
[0035] 電極模塊：電極模塊：將連接人體體表的電極通過專用的導(dǎo)線連至硬件檢測系統(tǒng) 中的生物采集模塊輸入端口。
[0036] 硬件檢測系統(tǒng)：主要包含兩部分，即生物采集模塊和ARM11微控制器模塊；此部分 的功能是利用生物采集模塊將人體生理電信號放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換并傳至微控制器，微控制器 利用自身的DDR高速緩存器對數(shù)字信號進(jìn)行分類編碼，最后通過USB端口傳至上位機(jī)評估 系統(tǒng)。
[0037] 上位機(jī)評估系統(tǒng)：首先對接收的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，后按照信號類別和通道的不 同對信號進(jìn)行濾波等處理，以去除噪聲；最后利用特定算法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出評價(jià)，并自動(dòng)給 出評估報(bào)告；同時(shí)，軟件系統(tǒng)通過相應(yīng)的指令可對整個(gè)硬件系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0038] 硬件檢測系統(tǒng)和上位機(jī)評估系統(tǒng)之間是通過USB端口建立通信，遵循USB2. 0版本 的通信協(xié)議；整個(gè)硬件檢測系統(tǒng)的供電也是由上位機(jī)USB端口的電源線進(jìn)行供電。
[0039] 如圖2所示，為微控制芯片（CPU控制芯片）的連接結(jié)構(gòu)示意圖，CPU控制芯片主 要連接有存儲模塊、報(bào)警模塊、LCD觸摸屏模塊、USB-0TG通信模塊、采集芯片專用接口等， 各個(gè)部分的功能如下 ：
[0040] 存儲模塊：接入NAND-FLASH存儲器和DDR高速緩存器專用芯片，用于存儲系統(tǒng)的 控制代碼及系統(tǒng)高速緩存。
[0041] 報(bào)警模塊：報(bào)警系統(tǒng)主要是對上位機(jī)評估系統(tǒng)與硬件檢測系統(tǒng)通信異常、硬件檢 測系統(tǒng)工作異常及電極脫落等異常狀況發(fā)出警報(bào)。
[0042] LCD觸摸屏模塊：主要的功能是對硬件檢測系統(tǒng)工作的狀態(tài)進(jìn)行顯示、對系統(tǒng)工 作異常專用代碼進(jìn)行顯示、實(shí)現(xiàn)對整個(gè)硬件檢測系統(tǒng)各模塊可視化的操作等。
[0043] USB-0TG通信模塊：首先，與上位機(jī)評估系統(tǒng)建立通信，便于上位機(jī)評估系統(tǒng)對整 個(gè)硬件測量系統(tǒng)的控制；其次，系統(tǒng)檢測的人體信號通過此端口傳輸至上位機(jī)評估系統(tǒng)； 最后，整個(gè)系統(tǒng)是由上位機(jī)評通過USB-0TG端口的電源線接入供電。
[0044] 采集芯片專用接口 ：此端口主要與生物采集芯片相連，完成對生物采集芯片的控 制和數(shù)據(jù)的讀入；腦電和心電采集芯片主要通過微控制器的SPI 口和其他I/O 口控制，完成 芯片的啟動(dòng)、時(shí)鐘信號輸入和生物信號的接收等。
[0045] 如圖3所示為腦電/眼電采集芯片設(shè)計(jì)方案。本案中，對于腦電/眼電采集電路 的設(shè)計(jì)方案是利用微弱信號放大器陣列RHA2116和16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7980組成的采集電 路系統(tǒng)。該系統(tǒng)可正確測量出16通道，最小分別率為0.01微伏的微弱信號，并能夠直接輸 出數(shù)字信號。該模塊通過微控制器提供電源，并通過穩(wěn)壓芯片分配給每個(gè)模塊所需的穩(wěn)定 電壓。微控制器通過相應(yīng)的端口控制RHA2116和AD7980工作和接收實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0046] 如圖4所示為心電采集芯片ADS1298的設(shè)計(jì)原理圖，此部分的電源和實(shí)例3電路 設(shè)計(jì)基本一致。唯一的區(qū)別是ADS1298是集成化的生物采集芯片，不用添加模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。 將其與微控制器特定的端口相連后，即可對信號進(jìn)行采集，并直接輸出數(shù)字信號。
[0047] 如圖5所示，為生物信號的傳輸流程圖，信號采集部分將人體信號傳至微控制器 (ARM11微控制器模塊）后，由微控制器分三個(gè)層次添加通道、信號類別等信息后才能傳至 上位機(jī)評估系統(tǒng)。具體流程如下：微控制器接收到數(shù)字信號后，首先，按照控制信號中規(guī)定 的通道序號在相應(yīng)的數(shù)字信號前加入相應(yīng)的通道信息；加入通道信息后，再按照控制信號 中所對應(yīng)的生理信號種類的不同，再在前部分通道信息前方加入相對應(yīng)的信號分類信息； 加入好相應(yīng)的信號后，微控制器將數(shù)據(jù)傳至相應(yīng)緩存區(qū)，并按設(shè)定的數(shù)據(jù)規(guī)則接收若干個(gè) 數(shù)據(jù)后形成特定的數(shù)據(jù)包類型，后通過USB傳至上位機(jī)評估系統(tǒng)。后以此過程不斷地進(jìn)行 數(shù)據(jù)采集和傳輸。
[0048] 如圖6所示，為人體的生物信號通過電極、傳感器和CPU控制芯片傳輸?shù)缴衔粰C(jī)評 估系統(tǒng)后，上位機(jī)評估系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測各種生物信號的變化情況，待信號檢測完畢后，實(shí)施以 腦電信號為主，心電信號、眼電信號為輔層次性的數(shù)據(jù)處理方式，主要操作是：1、腦電信號 提取特征波后，計(jì)算和分析觀看前閉眼和觀看后閉眼的特征波的相對能量、R值、A/B值及 其他評估因子的變化情況，心電信號分別統(tǒng)計(jì)分析各對應(yīng)參數(shù)的變化情況；2、對腦電信號 按照腦區(qū)的不同，分析和比較各評估因子的變化情況與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)之間的差異后，按腦區(qū)所 在層次的不同，對各評估因子的差異變化進(jìn)行加權(quán)以增大不同層次腦區(qū)之間的差異性；3、 待心電等輔助生物信號的相關(guān)參數(shù)與對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)之間的變化分析完成后，對不同生物信號間 進(jìn)行二次加權(quán)以增大腦電信號與輔助生物信號間的差異；4、對加權(quán)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析， 并最終計(jì)算出3D電視的健康評估指數(shù)。
[0049] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種多模態(tài)3D電視健康檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括若干電極、腦電信號采集芯片、 眼電信號采集芯片、心電信號采集芯片、CPU控制芯片和上位機(jī)評估系統(tǒng)，所述電極安裝在 人體體表，腦電信號采集芯片通過電極采集人體腦電信號并傳輸給CPU控制芯片，眼電信 號采集芯片通過電極采集人體眼電信號并傳輸給CPU控制芯片，心電信號采集芯片通過電 極采集人體心電信號并傳輸給CPU控制芯片，CPU控制芯片對接收信號進(jìn)行區(qū)分和類別劃 分、并按類別將接收信號傳輸給上位機(jī)評估系統(tǒng)，上位機(jī)評估系統(tǒng)利用接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行 3D電視健康指數(shù)分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模態(tài)3D電視健康檢測系統(tǒng)，其特征在于：腦電信號采集芯 片和眼電信號采集芯片采用RHA2116生物采集芯片，心電信號采集芯片ADS1298生物采集 芯片，CPU控制芯片采用ARM11芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模態(tài)3D電視健康檢測系統(tǒng)，其特征在于：CPU控制芯片對 接收信號進(jìn)行區(qū)分和類別劃分，具體為：每個(gè)電極通過一個(gè)通道與腦電信號采集芯片、眼電 信號采集芯片或心電信號采集芯片連接，CPU控制芯片接收到的信號加載有通道信息，同時(shí) CPU控制芯片結(jié)合接收信息的數(shù)值屬性和通道信息區(qū)分出接收信息為腦電信號、眼電信號 還是心電信號，并將區(qū)分出的信號及其相應(yīng)的類別信息發(fā)送給上位機(jī)評估系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模態(tài)3D電視健康檢測系統(tǒng)，其特征在于：連接腦電信號采 集芯片的電極在人體體表的布局方法如下：在國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以視覺枕區(qū)及 周邊的頂葉區(qū)和后顳區(qū)為第一層，以額區(qū)及周邊的前顳區(qū)為第二層，以中央?yún)^(qū)及剩下腦區(qū) 為第三層，實(shí)現(xiàn)腦電信號的層次化測量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模態(tài)3D電視健康檢測系統(tǒng)，其特征在于：上位機(jī)評估系統(tǒng) 利用接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行3D電視健康指數(shù)分析，具體為：利用觀看3D電視的腦電信號的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)作為主要分析對象，眼電信號和心電信號的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為次要分析對象，不同信號間進(jìn) 行加權(quán)擴(kuò)大不同信號間的比重，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和統(tǒng)計(jì)最終的3D電視健康指數(shù)。
【文檔編號】A61B5/04GK104146701SQ201410351540
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】錢志余, 李忠強(qiáng), 邢麗冬, 王笑, 王昊文, 張燁 申請人:南京航空航天大學(xué)