本實(shí)用新型涉及依靠人體生物信號的字符輸入技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于眨眼的字符拼寫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了讓具有運(yùn)動功能障礙的殘疾人也能跟外界交互，提高他們的生活質(zhì)量和自理能力，一類利用人體生物電信號實(shí)現(xiàn)與計算機(jī)或外部設(shè)備通信的新型人機(jī)接口已經(jīng)成為近年來研究的前沿和熱點(diǎn)。人體的生物電信號主要包括腦電(EEG，Electroencephalogram)、肌電(EMG，Electromyography)、心電(ECG，Electrocardiogram)、眼電(EOG，Electrooculogram)。

在以上生物電信號中，心電很難受人自主控制，肌電信號要求使用者具有能運(yùn)動的同時又適合用來作為控制信號的肌肉組織，腦電信號比較復(fù)雜而且很微弱，用于實(shí)現(xiàn)高性能人機(jī)接口的難度較大。所以本實(shí)用新型涉及的人機(jī)接口采用眼電信號，眼電是由眼球水平運(yùn)動、垂直運(yùn)動、轉(zhuǎn)動或眨眼等動作產(chǎn)生的生物電信號。

基于生物電信號實(shí)現(xiàn)的人機(jī)接口幾乎不需要使用者進(jìn)行任何顯著的運(yùn)動，即能實(shí)現(xiàn)與外界的交互，對于具有嚴(yán)重運(yùn)動障礙的殘疾人(如肌萎縮性側(cè)索硬化ALS，腦干中風(fēng)，脊髓損傷SCI等)來講具有重大意義。

因此，提供一種基于眨眼的字符拼寫系統(tǒng)具有重要的實(shí)用價值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于眨眼的字符拼寫系統(tǒng)，完成基于眼電的快速字符輸入。

本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于眨眼的字符拼寫系統(tǒng)，包括處理器以及分別與之相連的字符拼寫界面顯示模塊、眼電采集模塊、拼寫結(jié)果顯示模塊，所述字符拼寫界面顯示模塊上設(shè)有若干個用于字符拼寫的按鍵，按鍵在處理器控制下隨機(jī)閃亮；所述眼電采集模塊包括依次相連的眼電采集電極、信號放大模塊、信號濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及串口通信模塊，工作時所述眼電采集電極安裝在左/右眼上方，所述串口通信模塊與處理器相連。

優(yōu)選的，所述用于字符拼寫的按鍵采用一個在顯示屏上顯示的虛擬鍵盤。通過該虛擬鍵盤可用于拼寫大小寫英文字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號、空格等共73個字符，或用于執(zhí)行刪除、系統(tǒng)開關(guān)等操作。

優(yōu)選的，所述眼電采集電極采用氯化銀電極。

更進(jìn)一步的，所述眼電采集模塊中還設(shè)有接地電極和參考電極，在工作時，接地電極安裝在額頭，參考電極安裝在左/右耳垂，從而使得眼電采集的信號更為準(zhǔn)確。

優(yōu)選的，所述信號放大模塊采用INA128芯片作為主芯片。

優(yōu)選的，所述信號濾波模塊采用OPA4227芯片作為主芯片，包含了一個二階巴特沃斯高通濾波器，一個四階巴特沃斯低通濾波器，以及一個巴特沃斯50Hz陷波濾波器。

優(yōu)選的，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊采用AD7606芯片作為主芯片。

優(yōu)選的，所述串口通信模塊采用基于STM32自帶的串口通信模塊。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本實(shí)用新型通過設(shè)置字符拼寫界面顯示模塊、眼電采集模塊，通過采集眨眼的眼電信號實(shí)現(xiàn)了字符拼寫，具有準(zhǔn)確、實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。

2、本實(shí)用新型中眼電采集模塊通過設(shè)置多個電極、信號放大模塊、信號濾波模塊等，使得采集的眼電信號更準(zhǔn)確，避免后面的誤判，具有識別準(zhǔn)確率高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)施例系統(tǒng)框圖。

圖2是本實(shí)施例中眼電采集模塊框圖。

圖3是本實(shí)施例中字符拼寫界面顯示模塊上的按鍵分布圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

一種基于眨眼的字符拼寫系統(tǒng)，包括處理器以及分別與之相連的字符拼寫界面顯示模塊、眼電采集模塊、拼寫結(jié)果顯示模塊，所述字符拼寫界面顯示模塊上設(shè)有若干個用于字符拼寫的按鍵，按鍵在處理器控制下隨機(jī)閃亮；所述眼電采集模塊包括依次相連的眼電采集電極、信號放大模塊、信號濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及串口通信模塊，工作時所述眼電采集電極安裝在左/右眼上方，所述串口通信模塊與處理器相連。

所述用于字符拼寫的按鍵采用一個在顯示屏上顯示的包含4×10共40個按鍵的虛擬鍵盤。通過該虛擬鍵盤可用于拼寫大小寫英文字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號、空格等共73個字符，或用于執(zhí)行刪除、系統(tǒng)開關(guān)等操作。所述字符拼寫界面上的40個按鍵以隨機(jī)的方式閃亮用于給用戶提供眨眼的時機(jī)，具體閃亮方式為以1.2秒為一輪，在一輪中每個按鍵隨機(jī)閃亮一次，每個按鍵每次閃亮的持續(xù)時間為100毫秒，相鄰兩個閃爍按鍵之間的時間間隔為30毫秒。

所述眼電采集模塊用于采集用戶通過眨眼拼寫字符時的眼電信號并將信號輸入處理器，采樣頻率為250Hz。

所述眼電采集模塊具體包括氯化銀電極、信號放大、信號濾波、A/D轉(zhuǎn)換、串口通信共5個子模塊，各個模塊的特征如下：

1)氯化銀共有3個電極，分別為額頭的接地電極(GND)，左/右眼上方的眼電采集電極(E)，左/右耳垂的參考電極(REF)。

2)信號放大模塊主要基于INA128芯片設(shè)計，其共模抑制比在120db以上，放大倍數(shù)在1000倍以上；

3)信號濾波模塊主要基于OPA4227芯片設(shè)計，包含了一個截止頻率為3Hz的二階巴特沃斯高通濾波器，一個截止頻率為25Hz的四階巴特沃斯低通濾波器，以及一個巴特沃斯50Hz陷波濾波器；

4)A/D轉(zhuǎn)換模塊主要基于AD7606芯片設(shè)計，其轉(zhuǎn)換精度為16位；

5)串口通信模塊主要基于STM32自帶的串口通信模塊實(shí)現(xiàn)。

處理器用于實(shí)時處理眼電采集模塊傳入的眼電信號并得到拼寫結(jié)果。對每一輪的按鍵閃爍進(jìn)行一次檢測，用于確定用戶正在拼寫的目標(biāo)按鍵；算法具體工作流程為從眼電信號中識別出眨眼動作，并找到與該眨眼動作相對應(yīng)的按鍵閃爍，進(jìn)而得到用戶正在拼寫的字符。

上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。