一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于腦－機(jī)接口技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置及控制方法；克服現(xiàn)有技術(shù)存在的特殊人群使用手機(jī)設(shè)備困難的問題；控制裝置包括腦電頭盔和被控端；腦電頭盔包括腦電電極、腦電信號(hào)處理模塊、FPGA微控制器、藍(lán)牙模塊；被控端包括智能手機(jī)設(shè)備；控制方法包括以下步驟：1、控制裝置初始化；2、腦電頭盔與智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì)；3、腦電電極接收腦電信號(hào)；4、將腦電電極接收到的腦電信號(hào)，經(jīng)過腦電信號(hào)處理模塊的放大、A/D轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到FPGA微控制器中；5、FPGA微控制器將腦電信號(hào)傳遞到智能手機(jī)設(shè)備中；6、智能手機(jī)設(shè)備接收腦電信號(hào)并且打開軟件A，對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行編寫解碼，將腦電信號(hào)對(duì)應(yīng)功能執(zhí)行在智能手機(jī)設(shè)備上。
【專利說明】
一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于腦一機(jī)接口技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]腦一機(jī)接口技術(shù)作為一門新興的多學(xué)科交叉的前沿研究，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)、家居娛樂和軍事等領(lǐng)域，現(xiàn)有的技術(shù)可以滿足正常人群使用手機(jī)的多種需要，但前提下必須要求正常人群可以對(duì)手機(jī)設(shè)備進(jìn)行直接性接觸，即通過使用者的雙手實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)的操作，如果手機(jī)使用者存在肢體功能障礙的問題，那么手機(jī)使用者對(duì)手機(jī)的操作就會(huì)變得難以實(shí)現(xiàn)。腦控手機(jī)即利用通信、藍(lán)牙和綜合布線技術(shù)，通過FPGA與藍(lán)牙技術(shù)將人腦通過腦電頭盔的傳導(dǎo)信號(hào)把人腦的思維意念傳遞到手機(jī)設(shè)備的一個(gè)系統(tǒng)。從控制的流程考慮，可以把智能家電分為兩個(gè)子系統(tǒng):一個(gè)是人腦通過腦電頭盔傳遞信息到智能手機(jī)中，另一個(gè)是智能手機(jī)接收到信息后，通過手機(jī)中的軟件A進(jìn)行指令執(zhí)行進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人腦對(duì)手機(jī)設(shè)備的非直接性接觸控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是肢體功能障礙的人群無法使用手機(jī)的問題，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的特殊人群使用手機(jī)設(shè)備困難的問題，提供了一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置及控制方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置，包括腦電頭藍(lán)I和被控2而2;
[0006]所述的腦電頭盔I包括腦電電極1-1、腦電信號(hào)處理模塊1-2、FPGA微控制器I _3、藍(lán)牙模塊1-4;被控端2包括智能手機(jī)設(shè)備；
[0007]腦電電極1-1與腦電信號(hào)處理模塊1-2之間米用電線連接;腦電信號(hào)處理模塊1-2與FPGA微控制器1-3之間采用電線連接;FPGA微控制器1-3與藍(lán)牙模塊1-4之間采用電線連接；
[0008]FPGA微控制器1-3通過藍(lán)牙模塊1-4與被控端2為無線通信方式連接。
[0009]技術(shù)方案中所述的FPGA微控制器1-3與藍(lán)牙模塊1-4之間采用電線連接是指:
[0010]所述FPGA微控制器1-3的VCC1端與正3.3V的電源電線連接，藍(lán)牙模塊1-4的VDD端與正3.3V的電源電線連接;FPGA微控制器1-3的GND端接地，藍(lán)牙模塊I _4的GND端接地。
[0011]—種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置的控制方法，包括以下步驟:
[0012]步驟1:腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置初始化:
[0013]所述的腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置初始化包括包括腦電電極1-1、腦電信號(hào)處理模塊1-2與FPGA微控制器1-3的設(shè)置，啟動(dòng)腦電頭盔I中腦電電極1-1、腦電信號(hào)處理模塊I _2、FPGA微控制器1-3、藍(lán)牙模塊1-4的功能，啟動(dòng)被控端2智能手機(jī)設(shè)備的功能；
[0014]步驟2:腦電頭盔與被控端智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì)；
[0015]步驟3:腦電電極接收腦電信號(hào):
[0016]腦電電極1-1為10-20系統(tǒng)電極放置法，所述的腦電電極接收腦電信號(hào)為初始化完成之后，腦電電極開始工作，腦電電極通過安置在其中的電極接收來自人腦的指令信號(hào)；
[0017]步驟4:將腦電電極接收到的腦電信號(hào)，經(jīng)過腦電信號(hào)處理模塊的放大、A/D轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到FPGA微控制器中；
[0018]步驟5:FPGA微控制器將腦電信號(hào)傳遞到被控端智能手機(jī)設(shè)備中；
[0019]步驟6:被控端智能手機(jī)設(shè)備接收腦電信號(hào)并且打開軟件A，對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行編寫解碼，將腦電信號(hào)對(duì)應(yīng)功能執(zhí)行在智能手機(jī)設(shè)備上。
[0020]步驟4中所述將腦電電極接收到的腦電信號(hào)，經(jīng)過腦電信號(hào)處理模塊的放大、A/D轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到FPGA微控制器中的具體步驟如下:
[0021]I)腦電電極1-1采集使用者的腦電信號(hào)數(shù)據(jù)，腦電信號(hào)處理模塊1-2將腦電信號(hào)進(jìn)行10倍放大處理，通過陷波電路濾除50Hz干擾，而后通過高通濾波去除直流電位，再通過低通濾波濾除高頻干擾；
[0022]2)腦電信號(hào)在進(jìn)行一級(jí)放大并且去雜質(zhì)信號(hào)后，進(jìn)行100倍的二級(jí)放大，將二級(jí)放大的模擬腦電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字腦電信號(hào)，最后將數(shù)字腦電信號(hào)傳輸至FPGA微控制器1-3中。
[0023]步驟5中所述的FPGA微控制器將腦電信號(hào)傳遞到被控端智能手機(jī)設(shè)備中的具體步驟如下；
[0024]1)FPGA微控制器1-3接收到來自腦電信號(hào)處理模塊的腦電信號(hào)后，將腦電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)包提取，選擇C3、C4兩個(gè)電極對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)段，將腦電信號(hào)進(jìn)行去直流分量處理，對(duì)去除直流分量后的腦電信號(hào)使用頻率切片小波變換提取δ、θ、α、β四個(gè)不同的腦電信號(hào)；
[0025]2)在提取四個(gè)不同節(jié)律的腦電信號(hào)之后，F(xiàn)PGA微控制器1-3進(jìn)行相應(yīng)的算法運(yùn)算，求出在每個(gè)節(jié)律下的腦電信號(hào)的1.5維譜，將C3、C4兩個(gè)電極共8個(gè)節(jié)律的信號(hào)的1.5維譜組合成維數(shù)為4096維的特征向量，并使用主成分分析進(jìn)行降維，保留貢獻(xiàn)率為90%時(shí)對(duì)應(yīng)的第一、第二到第N個(gè)成分，將提取出來的N個(gè)成分輸入到訓(xùn)練好的支持向量機(jī)中進(jìn)行分類，得到分類結(jié)果；
[0026]3)經(jīng)過支持向量機(jī)分類的6個(gè)相應(yīng)的控制指令，分別為控制命令1、控制命令2、控制命令3、控制命令4、控制命令5、控制命令6，F(xiàn)PGA微控制器1-3將控制命令通過藍(lán)牙模塊Ι-Α 傳遞到被控端 2 智能手機(jī)設(shè)備中 。
[0027]步驟6中被控端智能手機(jī)設(shè)備接收腦電信號(hào)并且打開軟件Α，對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行編寫解碼，將腦電信號(hào)對(duì)應(yīng)功能執(zhí)行在智能手機(jī)設(shè)備上，具體步驟如下:
[0028]I)被控端2進(jìn)行初始化的過程中，智能手機(jī)設(shè)備中的軟件A完成初始化，此時(shí)被控端2智能手機(jī)設(shè)備中的藍(lán)牙模塊與腦電頭盔I中的藍(lán)牙模塊1-4完成配對(duì)，F(xiàn)PGA微控制器1-3開始通過藍(lán)牙連接向被控端2智能手機(jī)設(shè)備發(fā)送控制命令；
[0029]2)被控端2智能手機(jī)設(shè)備接收到來自FPGA微控制器1-3的控制命令，軟件A完成初始化后開始對(duì)來自FPGA微控制器1-3的控制命令進(jìn)行編譯解碼，其中控制命令I(lǐng)經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“上”，控制命令2經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“下”，控制命令3經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“左”，控制命令4經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“右”，控制命令5經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“確定”，控制命令6為不執(zhí)行任何操作，即不對(duì)被控端智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行任何操作。被控端智能手機(jī)設(shè)備接收到這些控制命令并且開始操作，被控端智能手機(jī)設(shè)備上裝有13個(gè)功能鍵，分為:1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、撥號(hào)、掛斷和刪除，通過軟件A編譯解碼后的控制命令，在智能手機(jī)設(shè)備上對(duì)13個(gè)功能鍵進(jìn)行上、下、左、右和確定操作，其中“上”、“下”、“左”、“右”功能是對(duì)被控端智能手機(jī)設(shè)備上的13個(gè)功能鍵進(jìn)行選擇，“確定”功能是對(duì)被控端智能手機(jī)設(shè)備上的13個(gè)功能鍵進(jìn)行選定進(jìn)而顯示在被控端智能手機(jī)設(shè)備的屏幕上，當(dāng)用戶處于常態(tài)下，則不對(duì)智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行任何操作。
[0030]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明通過讀取使用者的腦電信號(hào)來獲取其操作意圖，然后根據(jù)腦機(jī)接口技術(shù)遙控智能手機(jī)設(shè)備，使用者能夠在不用肢體動(dòng)作的前提下達(dá)到遙控手機(jī)設(shè)備的目的，為肢體功能障礙的人士提供了方便。
【附圖說明】
[0031 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
[0032]圖1為本發(fā)明所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置的示意框圖；
[0033]圖2為本發(fā)明所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置中安置于腦電頭盔中腦電電極圖；
[0034]圖3為本發(fā)明所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置中安置于腦電頭盔中藍(lán)牙模塊、安置于腦電頭盔中FPGA微控制器的電原理圖；
[0035]圖4為本發(fā)明所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置的控制方法流程圖；
[0036]圖5為本發(fā)明所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置的控制方法的腦電信號(hào)處理模塊的原理框圖；
[0037]圖6為本發(fā)明所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置的控制方法的FPGA微控制器處理腦電信號(hào)的算法原理圖；
[0038]圖7為本發(fā)明所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置的控制方法的被控端原理圖；
[0039]圖中:1.腦電頭盔，2.被控端，1-1.腦電電極，卜2.腦電信號(hào)處理模塊，1-3.FPGA微控制器，1-4.藍(lán)牙模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的描述:
[0041]參閱圖1，本發(fā)明所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置包括腦電頭盔1、被控端2。
[0042]所述的被控端2安裝有軟件A。腦電頭盔I包括I個(gè)腦電電極1-1、I個(gè)腦電信號(hào)處理模塊1-2、I個(gè)FPGA微控制器1-3、I個(gè)藍(lán)牙模塊1-4;被控端2包括I個(gè)智能手機(jī)設(shè)備。
[0043]腦電電極1-1與腦電信號(hào)處理模塊1-2之間采用電線連接，腦電信號(hào)處理1-2模塊與FPGA微控制器1-3之間采用電線連接，F(xiàn)PGA微控制器1-3與藍(lán)牙模塊1-4之間采用電線連接。
[0044]FPGA微控制器1-3通過藍(lán)牙模塊1-4與被控端2為無線通信方式連接。
[0045]腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置在初始化期間，腦電頭盔I中藍(lán)牙模塊1-4與被控端2中智能手機(jī)設(shè)備需要完成藍(lán)牙配對(duì)。
[0046]腦電頭盔I完成與被控端2的數(shù)據(jù)接收與命令發(fā)送;被控端2通過藍(lán)牙接收腦電頭盔I所發(fā)指令，經(jīng)過軟件A對(duì)指令進(jìn)行編譯解碼處理，根據(jù)處理后的指令在智能手機(jī)設(shè)備上執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。
[0047]參閱圖2，本發(fā)明所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置中腦電電極1-1為10-20系統(tǒng)電極放置法，10-20系統(tǒng)電極放置法即國際腦電圖學(xué)會(huì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電極放置法。腦電電極1-1中，左半球?yàn)槠鏀?shù)，右半球?yàn)榕紨?shù)。Al和A2代表左右耳垂，放置在Al和A2上的電極為參考電極。腦電電極1-1中包括前后矢狀線、橫位線、側(cè)位線。其中前后矢狀線為從鼻根至枕外粗隆處取一連線，在此線上，由前至后標(biāo)出5個(gè)點(diǎn)，依次命名為:額極中點(diǎn)(Fpz)、額中點(diǎn)(Fz)、中央點(diǎn)(Cz)、頂點(diǎn)(Pz)、枕點(diǎn)(Oz)，額極中點(diǎn)至鼻根的距離和枕點(diǎn)至枕外粗隆的距離各占此連線全長的10%，其余各點(diǎn)均以此連線全長的20%相隔;橫位線為從左耳前點(diǎn)(耳屏前顴弓根凹陷處)通過中央點(diǎn)至右耳前點(diǎn)取一連線，在此連線的左右兩側(cè)對(duì)稱標(biāo)出左顳中(T3)、右顳中(T4)、左中央(C3)、右中央(04)3334點(diǎn)與耳前點(diǎn)的距離各占此線全長的10%，其余各點(diǎn)(包括Cz點(diǎn))均以此連線全長的20%相隔；側(cè)位線為從Fpz點(diǎn)向后通過T3、T4點(diǎn)至枕點(diǎn)分別取左右側(cè)連線，在左右側(cè)連線上由前至后對(duì)稱地標(biāo)出左額極(Fpl)、右額極(Fp2)、左前顳(卩7)、右前顳卬8)、左后顳05)、右后顳(了6)、左枕(01)、右枕(02)各點(diǎn)<^1、？?2點(diǎn)至額極中點(diǎn)(Fpz)的距離與01、02點(diǎn)至Oz點(diǎn)的距離各占此連線全長的10%，其余各點(diǎn)(包括T3、T4)均以此連線全長的20%相隔；其余的左額(F3)、右額(F4)點(diǎn)分別位于Fpl、Fp2與C3、C4點(diǎn)的中間；左頂(P3)、右頂(P4)點(diǎn)分別位于C3、C4與01、02點(diǎn)的中間。
[0048]參閱圖3，本發(fā)明所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置中電原理圖包括I個(gè)FPGA微控制器1-3、I個(gè)藍(lán)牙模塊1-4。
[0049]所述的FPGA微控制器1-3采用Altera公司生產(chǎn)的型號(hào)為EP2C5Q208的FPGA微控制器;腦電頭盔中藍(lán)牙模塊1-4采用型號(hào)為HC05的藍(lán)牙模塊。FPGA微控制器1-3與通過藍(lán)牙模塊1-4與被控端2以無線通信方式進(jìn)行通信。
[0050]F P G A微控制器1- 3與藍(lán)牙模塊1- 4之間采用電線連接，更確切地說，型號(hào)為EP2C5Q208的FPGA微控制器1-3的引腳RXDl與型號(hào)為HC05的藍(lán)牙模塊1-4的TXD引腳電線連接，型號(hào)為EP2C5Q208的FPGA微控制器1-3的TXDl引腳與型號(hào)為HC05的藍(lán)牙模塊1-4的RXD弓I腳電線連接，型號(hào)為EP2C5Q208的FPGA微控制器1-3的VCC1端與正3.3V的電源電線連接;型號(hào)為HC05的藍(lán)牙模塊1-4的VDD端與正3.3V的電源電線連接；型號(hào)為EP2C5Q208的FPGA微控制器1-3的GND端接地;型號(hào)為HC05的控制端藍(lán)牙模塊I _4的GND端接地。
[0051 ]參閱圖4，本發(fā)明所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置的控制方法的流程如下:
[0052]1.腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置初始化:
[0053]所述的腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置初始化包括腦電電極1-1初始化、FPGA微控制器1-3的初始化和被控端2智能手機(jī)設(shè)備的初始化，初始化為腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置正式開始工作前需要完成的準(zhǔn)備工作，包括腦電電極1-1、腦電信號(hào)處理模塊1-2與FPGA微控制器1-3的設(shè)置，啟動(dòng)腦電頭盔I中腦電電極1-1、腦電信號(hào)處理模塊1_2、FPGA微控制器1-3、藍(lán)牙模塊1-4的功能，啟動(dòng)被控端2智能手機(jī)設(shè)備的功能。
[0054]2.腦電頭盔與被控端智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì):
[0055]所述的腦電頭盔與智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì)是指在初始化之后，腦電頭盔中的藍(lán)牙和被控端智能手機(jī)設(shè)備中的藍(lán)牙進(jìn)行無線連接。
[0056]3.腦電電極接收腦電信號(hào):[0057 ]腦電電極1-1為10-20系統(tǒng)電極放置法，所述的腦電電極接收腦電信號(hào)為初始化完成之后，腦電電極開始工作，腦電電極通過安置在其中的電極接收來自人腦的指令信號(hào)。
[0058]4.將腦電電極接收到的腦電信號(hào)，經(jīng)過腦電信號(hào)處理模塊的放大、A/D轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到FPGA微控制器中:
[0059]I)參閱圖5，腦電電極1-1首先采集使用者的腦電信號(hào)數(shù)據(jù)，腦電信號(hào)處理模塊1-2將腦電信號(hào)進(jìn)行10倍放大處理，通過陷波電路濾除50Hz干擾，再通過高通濾波去除直流電位，通過低通濾波濾除高頻干擾。
[0060]2)參閱圖5，腦電信號(hào)在進(jìn)行一級(jí)放大并且去雜質(zhì)信號(hào)后，再進(jìn)行100倍的二級(jí)放大，將二級(jí)放大的模擬腦電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字腦電信號(hào)，最后將數(shù)字腦電信號(hào)傳輸至FPGA微控制器1-3中。
[0061 ] 5.FPGA微控制器將腦電信號(hào)傳遞到被控端智能手機(jī)設(shè)備中:
[0062]I)參閱圖6，F(xiàn)PGA微控制器1-3接收到來自腦電信號(hào)處理模塊的腦電信號(hào)后，將腦電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)包提取，選擇C3、C4兩個(gè)電極對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)段，將腦電信號(hào)進(jìn)行去直流分量處理，對(duì)去除直流分量后的腦電信號(hào)使用頻率切片小波變換(frequency slice wavelettransform，F(xiàn)SWT)提取δ、θ、α、β四個(gè)不同的腦電信號(hào)。
[0063]2)參閱圖6，在提取四個(gè)不同節(jié)律的腦電信號(hào)之后，F(xiàn)PGA微控制器1-3進(jìn)行相應(yīng)的算法運(yùn)算，求出在每個(gè)節(jié)律下的腦電信號(hào)的1.5維譜，將C3、C4兩個(gè)電極共8個(gè)節(jié)律的信號(hào)的
1.5維譜組合成維數(shù)為4096維的特征向量，并使用主成分分析(principal componentanalysis，PCA)進(jìn)行降維，保留貢獻(xiàn)率為90%時(shí)對(duì)應(yīng)的第一、第二到第N個(gè)成分，將提取出來的N個(gè)成分輸入到訓(xùn)練好的支持向量機(jī)(support vector machine，SVM)中進(jìn)行分類，得到分類結(jié)果。
[0064]3)參閱圖6，經(jīng)過SVM分類的6個(gè)相應(yīng)的控制命令，分別為控制命令1、控制命令2、控制命令3、控制命令4、控制命令5、控制命令6(不執(zhí)行任何操作)，F(xiàn)PGA微控制器1-3將控制命令通過藍(lán)牙模塊1-4傳遞到被控端2智能手機(jī)設(shè)備中。
[0065]6.被控端智能手機(jī)設(shè)備接收腦電信號(hào)并且打開軟件A，對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行編寫解碼，將腦電信號(hào)對(duì)應(yīng)功能執(zhí)行在智能手機(jī)設(shè)備上:
[0066]I)參閱圖7，被控端2進(jìn)行初始化的過程中，智能手機(jī)設(shè)備中的軟件A完成初始化，此時(shí)被控端2智能手機(jī)設(shè)備中的藍(lán)牙模塊與腦電頭盔I中的藍(lán)牙模塊1-4完成配對(duì)，F(xiàn)PGA微控制器1-3開始通過藍(lán)牙連接向被控端2智能手機(jī)設(shè)備發(fā)送控制命令。
[0067 ] 2)參閱圖7，被控端2智能手機(jī)設(shè)備接收到來自FPGA微控制器I _3的控制命令，軟件A完成初始化后開始對(duì)來自FPGA微控制器1-3的控制命令進(jìn)行編譯解碼，其中控制命令I(lǐng)經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“上”，控制命令2經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“下”，控制命令3經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“左”，控制命令4經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“右”，控制命令5經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“確定”，控制命令6為不執(zhí)行任何操作，即不對(duì)被控端智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行任何操作。被控端智能手機(jī)設(shè)備接收到這些控制命令并且開始操作，被控端智能手機(jī)設(shè)備上裝有13個(gè)功能鍵，分為:1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、撥號(hào)、掛斷和刪除，通過軟件A編譯解碼后的控制命令，在智能手機(jī)設(shè)備上對(duì)13個(gè)功能鍵進(jìn)行上、下、左、右和確定操作，其中“上”、“下”、“左”、“右”功能是對(duì)被控端智能手機(jī)設(shè)備上的13個(gè)功能鍵進(jìn)行選擇，“確定”功能是對(duì)被控端智能手機(jī)設(shè)備上的13個(gè)功能鍵進(jìn)行選定進(jìn)而顯示在被控端智能手機(jī)設(shè)備的屏幕上，當(dāng)用戶處于常態(tài)下，則不對(duì)智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行任何操作。
[0068]本發(fā)明提供的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制方法及裝置的特點(diǎn)為，將人控制手機(jī)設(shè)備提升到了通過人腦意念控制手機(jī)設(shè)備的高度，為手機(jī)使用者尤其是肢體功能障礙的人群提供了方便。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置，其特征在于: 包括腦電頭藍(lán)(I)和被控纟而(2)； 所述的腦電頭盔(I)包括腦電電極(1-1)、腦電信號(hào)處理模塊(1-2)、FPGA微控制器(1-3)、藍(lán)牙模塊(1-4);被控端(2)包括智能手機(jī)設(shè)備； 腦電電極(1-1)與腦電信號(hào)處理模塊(1-2)之間采用電線連接;腦電信號(hào)處理模塊(1-2)與FPGA微控制器(1-3)之間采用電線連接;FPGA微控制器(1-3)與藍(lán)牙模塊(1-4)之間采用電線連接； FPGA微控制器(1-3)通過藍(lán)牙模塊(1-4)與被控端(2)為無線通信方式連接。2.按照權(quán)利要求1所述的一種腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置，其特征在于: 所述的FPGA微控制器(1-3)與藍(lán)牙模塊(1-4)之間采用電線連接是指: 所述FPGA微控制器(1-3)的VCC1端與正3.3V的電源電線連接，藍(lán)牙模塊(1-4)的VDD端與正3.3V的電源電線連接;FPGA微控制器(1-3)的GND端接地，藍(lán)牙模塊(1-4)的GND端接地。3.—種如權(quán)利要求1所述的腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置初始化: 所述的腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置初始化包括包括腦電電極(1-1)、腦電信號(hào)處理模塊(1-2)與FPGA微控制器(1-3)的設(shè)置，啟動(dòng)腦電頭盔(I)中腦電電極(1-1)、腦電信號(hào)處理模塊(1-2)、FPGA微控制器(1-3)、藍(lán)牙模塊(1-4)的功能，啟動(dòng)被控端(2)智能手機(jī)設(shè)備的功會(huì)K; 步驟2:腦電頭盔與被控端智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì)； 步驟3:腦電電極接收腦電信號(hào): 腦電電極(1-1)為10-20系統(tǒng)電極放置法，所述的腦電電極接收腦電信號(hào)為初始化完成之后，腦電電極開始工作，腦電電極通過安置在其中的電極接收來自人腦的指令信號(hào)； 步驟4:將腦電電極接收到的腦電信號(hào)，經(jīng)過腦電信號(hào)處理模塊的放大、A/D轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到FPGA微控制器中； 步驟5:FPGA微控制器將腦電信號(hào)傳遞到被控端智能手機(jī)設(shè)備中； 步驟6:被控端智能手機(jī)設(shè)備接收腦電信號(hào)并且打開軟件A，對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行編寫解碼，將腦電信號(hào)對(duì)應(yīng)功能執(zhí)行在智能手機(jī)設(shè)備上。4.按照權(quán)利要求3所述的腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置的控制方法，其特征在于: 步驟4中所述將腦電電極接收到的腦電信號(hào)，經(jīng)過腦電信號(hào)處理模塊的放大、A/D轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到FPGA微控制器中的具體步驟如下: 1)腦電電極(1-1)采集使用者的腦電信號(hào)數(shù)據(jù)，腦電信號(hào)處理模塊(1-2)將腦電信號(hào)進(jìn)行10倍放大處理，通過陷波電路濾除50Hz干擾，而后通過高通濾波去除直流電位，再通過低通濾波濾除高頻干擾； 2)腦電信號(hào)在進(jìn)行一級(jí)放大并且去雜質(zhì)信號(hào)后，進(jìn)行100倍的二級(jí)放大，將二級(jí)放大的模擬腦電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字腦電信號(hào)，最后將數(shù)字腦電信號(hào)傳輸至FPGA微控制器(1-3)中。5.按照權(quán)利要求3所述的腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置的控制方法，其特征在于: 步驟5中所述的FPGA微控制器將腦電信號(hào)傳遞到被控端智能手機(jī)設(shè)備中的具體步驟如下； 1)FPGA微控制器(1-3)接收到來自腦電信號(hào)處理模塊的腦電信號(hào)后，將腦電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)包提取，選擇C3、C4兩個(gè)電極對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)段，將腦電信號(hào)進(jìn)行去直流分量處理，對(duì)去除直流分量后的腦電信號(hào)使用頻率切片小波變換提取δ、θ、α、β四個(gè)不同的腦電信號(hào)； 2)在提取四個(gè)不同節(jié)律的腦電信號(hào)之后，F(xiàn)PGA微控制器(1-3)進(jìn)行相應(yīng)的算法運(yùn)算，求出在每個(gè)節(jié)律下的腦電信號(hào)的1.5維譜，將C3、C4兩個(gè)電極共8個(gè)節(jié)律的信號(hào)的1.5維譜組合成維數(shù)為4096維的特征向量，并使用主成分分析進(jìn)行降維，保留貢獻(xiàn)率為90%時(shí)對(duì)應(yīng)的第一、第二到第N個(gè)成分，將提取出來的N個(gè)成分輸入到訓(xùn)練好的支持向量機(jī)中進(jìn)行分類，得到分類結(jié)果； 3)經(jīng)過支持向量機(jī)分類的6個(gè)相應(yīng)的控制指令，分別為控制命令1、控制命令2、控制命令3、控制命令4、控制命令5、控制命令6，F(xiàn)PGA微控制器(I _3)將控制命令通過藍(lán)牙模塊(1-4)傳遞到被控端(2)智能手機(jī)設(shè)備中。6.按照權(quán)利要求3所述的腦控手機(jī)撥號(hào)的控制裝置的控制方法，其特征在于: 步驟6中被控端智能手機(jī)設(shè)備接收腦電信號(hào)并且打開軟件A，對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行編寫解碼，將腦電信號(hào)對(duì)應(yīng)功能執(zhí)行在智能手機(jī)設(shè)備上，具體步驟如下: 1)被控端(2)進(jìn)行初始化的過程中，智能手機(jī)設(shè)備中的軟件A完成初始化，此時(shí)被控端(2)智能手機(jī)設(shè)備中的藍(lán)牙模塊與腦電頭盔(I)中的藍(lán)牙模塊(1-4)完成配對(duì)，F(xiàn)PGA微控制器(1-3)開始通過藍(lán)牙連接向被控端(2)智能手機(jī)設(shè)備發(fā)送控制命令； 2)被控端(2)智能手機(jī)設(shè)備接收到來自FPGA微控制器(1-3)的控制命令，軟件A完成初始化后開始對(duì)來自FPGA微控制器(1-3)的控制命令進(jìn)行編譯解碼，其中控制命令I(lǐng)經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“上”，控制命令2經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“下”，控制命令3經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“左”，控制命令4經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“右”，控制命令5經(jīng)過軟件A編譯解碼后對(duì)應(yīng)智能手機(jī)設(shè)備上的功能“確定”，控制命令6為不執(zhí)行任何操作，即不對(duì)被控端智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行任何操作。被控端智能手機(jī)設(shè)備接收到這些控制命令并且開始操作，被控端智能手機(jī)設(shè)備上裝有13個(gè)功能鍵，分為:1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、撥號(hào)、掛斷和刪除，通過軟件A編譯解碼后的控制命令，在智能手機(jī)設(shè)備上對(duì)13個(gè)功能鍵進(jìn)行上、下、左、右和確定操作，其中“上”、“下”、“左”、“右”功能是對(duì)被控端智能手機(jī)設(shè)備上的13個(gè)功能鍵進(jìn)行選擇，“確定”功能是對(duì)被控端智能手機(jī)設(shè)備上的13個(gè)功能鍵進(jìn)行選定進(jìn)而顯示在被控端智能手機(jī)設(shè)備的屏幕上，當(dāng)用戶處于常態(tài)下，則不對(duì)智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行任何操作。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK106066697SQ201610410671
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日 公開號(hào)201610410671.4, CN 106066697 A, CN 106066697A, CN 201610410671, CN-A-106066697, CN106066697 A, CN106066697A, CN201610410671, CN201610410671.4
【發(fā)明人】陳萬忠, 王宇橋, 張濤
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)