專(zhuān)利名稱(chēng)：腦－機(jī)接口鼠標(biāo)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用腦電信號(hào)實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)控制的裝置，屬于生物醫(yī)學(xué)工程及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
腦—機(jī)接口(Brain-Computer Interface，BCI)是在人腦和計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備之間建立一種不依賴(lài)于常規(guī)大腦輸出通路(外周神經(jīng)和肌肉組織)的直接信息交流和控制通道，是一種全新的人-機(jī)交互系統(tǒng)。
基本BCI系統(tǒng)的原理如下含有操作控制意圖的腦電信號(hào)通過(guò)電極從頭皮或顱內(nèi)獲得，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理提取反映使用者意圖的腦電信號(hào)特征，并將之轉(zhuǎn)化為控制外部設(shè)備的操作命令(如按下遙控器鍵、敲擊打字機(jī)鍵盤(pán)、移動(dòng)屏上光標(biāo)等)。目前BCI研究的主要應(yīng)用目標(biāo)是幫助肢體嚴(yán)重癱瘓的殘疾人操縱和使用周邊日常生活工具，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外界的信息交流和設(shè)備控制。
腦—機(jī)接口作為一種全新的信息交換和控制技術(shù)，將為癱瘓病人，特別是那些喪失了基本肢體運(yùn)動(dòng)功能但思維正常的患者，提供一種與外界進(jìn)行信息交流和控制的新途徑，正受到越來(lái)越多的重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主旨是提供計(jì)算機(jī)屏幕鼠標(biāo)光標(biāo)運(yùn)動(dòng)的控制裝置，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)控制的無(wú)肢體動(dòng)作遙控。該項(xiàng)發(fā)明可讓全身性重癥癱瘓但頭腦功能正常的殘疾人自行實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)屏幕鼠標(biāo)光標(biāo)運(yùn)動(dòng)的遙控操作。
提出兩種具有相同創(chuàng)新思想的技術(shù)方案，第一種技術(shù)方案如下一種腦—機(jī)接口鼠標(biāo)控制裝置，包括屏幕光標(biāo)循環(huán)控制顯示面板、頭皮導(dǎo)聯(lián)電極、前置放大低通濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)。屏幕光標(biāo)循環(huán)控制顯示面板的各個(gè)方位上分別設(shè)置指示燈，由循環(huán)程序控制指示燈循環(huán)點(diǎn)亮，用來(lái)向鼠標(biāo)操作者提示當(dāng)前所能控制的鼠標(biāo)移動(dòng)方向；頭皮導(dǎo)聯(lián)電極用于采集鼠標(biāo)操作者腦電中α波的電信號(hào)，并將其傳送至前置放大低通濾波電路進(jìn)行放大、濾波處理，放大、濾波處理后的模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出至計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)上述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理與特征提取的運(yùn)算處理，生成腦—機(jī)接口控制信號(hào)，并根據(jù)腦—機(jī)接口控制信號(hào)和對(duì)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮的控制信號(hào)做出判斷，調(diào)用鼠標(biāo)控制程序，控制計(jì)算機(jī)屏幕上的鼠標(biāo)光標(biāo)的移動(dòng)。
第二種技術(shù)方案與第一種方案相似，所不同的是，不再采用專(zhuān)門(mén)的屏幕光標(biāo)循環(huán)控制顯示面板，而是利用一個(gè)屏幕顯示控件，在該控件的各個(gè)方位上分別設(shè)置方向標(biāo)識(shí)，由循環(huán)程序控制方向標(biāo)識(shí)循環(huán)顯亮或變色，用來(lái)向鼠標(biāo)操作者提示當(dāng)前所能控制的鼠標(biāo)移動(dòng)方向。
上述兩種腦—機(jī)接口鼠標(biāo)控制裝置中，計(jì)算機(jī)均可以采用Labview平臺(tái)對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理與特征提取的運(yùn)算處理。
本發(fā)明利用腦—機(jī)接口控制信號(hào)，為癱瘓病人，特別是那些喪失了基本肢體運(yùn)動(dòng)功能但思維正常的患者，提供了一種簡(jiǎn)單易用的計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)光標(biāo)的控制裝置，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2屏幕光標(biāo)循環(huán)控制顯示面板及指示燈循環(huán)點(diǎn)亮示意圖，(a)光標(biāo)向上移動(dòng)控制；(b)光標(biāo)向下移動(dòng)控制；(c)光標(biāo)向左移動(dòng)控制；圖3本發(fā)明實(shí)施例的在Labview平臺(tái)上進(jìn)行信號(hào)處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明選用腦電中alpha(α)波作為特征控制信號(hào)。α波為自發(fā)腦電的主要成分之一，與視覺(jué)皮層的閑散節(jié)律相對(duì)應(yīng)，頻率為8～13Hz，是節(jié)律性腦電波中最具明顯特征的成分。正常人在清醒閉目時(shí)α波增強(qiáng)，睜眼、思考問(wèn)題，或受到其它刺激時(shí)，α波減弱或消失的電生理現(xiàn)象稱(chēng)為α波的阻斷；此后若受試者再度安靜閉目，則α波又重新出現(xiàn)。根據(jù)90％以上腦神經(jīng)功能正常人在短時(shí)間閉眼后腦電中α波幅均可明顯增強(qiáng)這一普適特征，本發(fā)明通過(guò)提取受試者睜閉眼時(shí)腦電α波幅值的變化特征作為控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)屏幕鼠標(biāo)光標(biāo)運(yùn)動(dòng)的控制。在操作者頭后部O1-T5導(dǎo)聯(lián)處放置Ag-AgCl頭皮導(dǎo)聯(lián)電極來(lái)檢測(cè)腦電α波幅值的變化，并根據(jù)受試者α波幅大小設(shè)定適當(dāng)?shù)目刂崎撝?。?dāng)閉眼α波幅值超過(guò)門(mén)限值時(shí)，則打開(kāi)相應(yīng)的控制開(kāi)關(guān)。由于系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，一般無(wú)需訓(xùn)練就可以控制計(jì)算機(jī)屏幕鼠標(biāo)光標(biāo)運(yùn)動(dòng)。
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)基于虛擬儀器Labview平臺(tái)，利用正常人腦電α波阻斷現(xiàn)象的開(kāi)關(guān)控制作用設(shè)計(jì)了相應(yīng)的屏幕光標(biāo)循環(huán)控制顯示面板、頭皮導(dǎo)聯(lián)電極、Labview信號(hào)采集卡、Labview信號(hào)處理平臺(tái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)屏幕鼠標(biāo)光標(biāo)運(yùn)動(dòng)的控制。操作者根據(jù)計(jì)算機(jī)屏幕光標(biāo)循環(huán)控制指示，選擇產(chǎn)生含有與鼠標(biāo)光標(biāo)控制信息的腦電信號(hào)；該信號(hào)由頭皮導(dǎo)聯(lián)電極感應(yīng)、經(jīng)前置放大低通濾波電路，再由Lavview信號(hào)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī)；然后在計(jì)算機(jī)內(nèi)Labview平臺(tái)上完成去噪、均方根(RMS)平滑—平均、與門(mén)限電壓比較、產(chǎn)生控制脈沖等一系列信號(hào)處理工作；最后通過(guò)調(diào)用Windows API函數(shù)庫(kù)中的mouse_event(MOUSEEVENTF_MOVE，10，0，0，0)函數(shù)使得計(jì)算機(jī)屏幕鼠標(biāo)光標(biāo)在當(dāng)前位置的基礎(chǔ)上向相應(yīng)方向移動(dòng)適當(dāng)數(shù)目像素以完成對(duì)鼠標(biāo)的控制功能。
本發(fā)明設(shè)計(jì)了屏幕光標(biāo)循環(huán)控制顯示面板，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光標(biāo)四個(gè)移動(dòng)方向控制功能的選擇(如圖2所示)。圖2中(a)～(c)所示四個(gè)箭頭指示分別代表上、下、左、右等四個(gè)控制移動(dòng)方向，由相應(yīng)的循環(huán)程序控制循環(huán)顯示。圖中(a)、(b)、(c)三幅圖依次演示了光標(biāo)向上移動(dòng)、光標(biāo)向下移動(dòng)和光標(biāo)向左移動(dòng)三個(gè)功能控制狀態(tài)(相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮)。
本發(fā)明還可以采用屏幕顯示控件，控件的上下左右四個(gè)方向上分別設(shè)置方向標(biāo)識(shí)，由循環(huán)程序控制方向標(biāo)識(shí)循環(huán)顯亮或變色，功能控制狀態(tài)與圖2所示相似。
本發(fā)明利用腦電控制鼠標(biāo)光標(biāo)流程如下(1)由labview采集卡通過(guò)置放于頭皮上的頭皮導(dǎo)聯(lián)電極，采集腦電信號(hào)。
(2)確定希望光標(biāo)的移動(dòng)方向(向上，向下，向左，向右)。
(3)假定預(yù)想方向是向上，待循環(huán)控制燈向上的指示燈點(diǎn)亮?xí)r，進(jìn)行α波恢復(fù)。
(4)對(duì)采集到的腦電信號(hào)進(jìn)行濾波，我們主要關(guān)心10Hz附近的信號(hào)功率譜的變化，所以采用8～13Hz的帶通濾波器。
(5)對(duì)濾波以后的腦電信號(hào)進(jìn)行RMS平滑，設(shè)定恰當(dāng)?shù)拈撝?。測(cè)得的RMS的值若超過(guò)閾值輸出“1”，未超過(guò)閾值輸出“0”。
(6)輸出“0”“1”信號(hào)與循環(huán)控制燈的控制信號(hào)作與運(yùn)算。若與運(yùn)算結(jié)果為1，則調(diào)用WindowsAPI函數(shù)庫(kù)中的mouse_event(MOUSEEVENTF_MOVE，0，-10，0，0)函數(shù)使得鼠標(biāo)在當(dāng)前位置的基礎(chǔ)上向上移動(dòng)十個(gè)像素(像數(shù)的個(gè)數(shù)可調(diào))(7)同理，可以完成向下，向左，向右的任務(wù)。
也可以用想象動(dòng)作電位來(lái)代替循環(huán)控制燈，進(jìn)行方向的選擇具體流程如下1)計(jì)算C3和C4導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)的alpha波段能量譜，并讀取其中頻10Hz處能量值，計(jì)算C3減C4導(dǎo)聯(lián)的能量差。
2)根據(jù)相減的能量差來(lái)判斷操作者意圖是要光標(biāo)向左(或上)移動(dòng)還是向右(或下)移動(dòng)若二者相減的結(jié)果大于光標(biāo)動(dòng)作閾值Vrm則可以斷定操作者有使光標(biāo)向右(或下)移動(dòng)的意圖，若二者相減的結(jié)果小于-Vrm，則可以斷定操作者有使光標(biāo)向左(或上)移動(dòng)的意圖；若二者相減的結(jié)果在(-Vrm，Vrm)之間，則認(rèn)為C3與C4導(dǎo)聯(lián)的能量差處于正常范圍，操作者暫無(wú)移動(dòng)光標(biāo)的意圖；光標(biāo)動(dòng)作閾值Vrm的取值由下面5.2節(jié)所述方法確定。
3)若根據(jù)C3減C4導(dǎo)聯(lián)的能量差可以斷定操作者有使光標(biāo)向右(或下)移動(dòng)的意圖，則調(diào)用Windows API函數(shù)庫(kù)中mouse_event(MOUSEEVENTF_MOVE，10，0，0，0)函數(shù)使得光標(biāo)由當(dāng)前位置向右(或下)移動(dòng)十個(gè)像素；反之，若根據(jù)C3減C4導(dǎo)聯(lián)的能量差可以斷定操作者有使光標(biāo)向左(或上)移動(dòng)的意圖，則調(diào)用Windows API函數(shù)庫(kù)中mouse_event(MOUSEEVENTF_MOVE，-10，0，0，0)函數(shù)使得光標(biāo)由當(dāng)前位置向左(或上)移動(dòng)十個(gè)像素。
4)重復(fù)步驟1)2)3)可使得鼠標(biāo)光標(biāo)移動(dòng)到操作者所關(guān)心的屏幕位置。
本發(fā)明信號(hào)處理可以在Labview平臺(tái)上完成。信號(hào)處理流程如圖3所示由頭皮電極拾得原始腦電信號(hào)經(jīng)Labview采集卡輸入到計(jì)算機(jī)后，再經(jīng)8～13Hz的帶通濾波保留其中α波成分；該信號(hào)經(jīng)過(guò)10ms的均方根(RMS)平滑算法后分為兩路信號(hào)一路經(jīng)過(guò)400～500ms的平均處理后成為主控制通道信號(hào)，用于輸出控制；另一路經(jīng)過(guò)50ms的平均處理后成為輔助控制通道信號(hào)，用來(lái)判斷主通道信號(hào)是由受試者閉眼產(chǎn)生的真實(shí)α波增幅信號(hào)還是其它干擾所引起的噪聲信號(hào)。其判斷方法是將主通道信號(hào)與門(mén)限電壓進(jìn)行比較，如果超越門(mén)限電壓，再與輔助控制通道信號(hào)進(jìn)行比較以判斷是否真實(shí)α波增幅信號(hào)。信號(hào)處理流程最后將實(shí)際α波增幅信號(hào)作為控制信號(hào)輸出給接口電路并產(chǎn)生提示音給操作者。
對(duì)于本發(fā)明整個(gè)系統(tǒng)而言需要確定四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)其一是光標(biāo)動(dòng)作閾值，其二是開(kāi)關(guān)閾值電壓，其三是動(dòng)作時(shí)間常數(shù)，對(duì)應(yīng)于控制面板上指示燈切換前持續(xù)閃爍的時(shí)間，其四是各種干擾所引起的最大背景噪聲電壓。上述第一個(gè)參數(shù)反映操作者在閉眼想象光標(biāo)左右(或上下)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間α波幅的差別；第二個(gè)參數(shù)反映操作者在睜、閉眼狀態(tài)之間α波幅的差別；第三個(gè)參數(shù)反映操作者閉眼后α波幅超過(guò)閾值電壓所需時(shí)間；第四個(gè)參數(shù)對(duì)判斷主控制通道信號(hào)是真實(shí)α波控制信號(hào)還是干擾噪聲具有重要的參考價(jià)值。下面對(duì)這四個(gè)參數(shù)的確定做一介紹。
光標(biāo)動(dòng)作閾值把操作者閉眼想象光標(biāo)向左(或上)運(yùn)動(dòng)時(shí)α波幅平均值記為Vleft，閉眼想象光標(biāo)向右(或下)運(yùn)動(dòng)時(shí)α波幅平均值記為Vright，其差值記為Vm，則操作者的開(kāi)關(guān)閾值電壓參考值Vrm可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算Vrm＝Vright+0.8Vm(1)式中0.8是操作者兩種想象動(dòng)作狀態(tài)下α波幅差異的調(diào)整系數(shù)。
開(kāi)關(guān)閾值電壓把操作者睜眼時(shí)α波幅平均值記為Vopen，閉眼時(shí)α波幅平均值記為Vclose，其差值記為Vd，則操作者的開(kāi)關(guān)閾值電壓參考值Vref可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算Vref＝Vopen+0.8Vd(2)式中0.8是操作者睜、閉眼狀態(tài)下α波幅差異的增益系數(shù)。本發(fā)明對(duì)不同操作者采用相同的閾值電壓，可根據(jù)不同的控制目標(biāo)與任務(wù)來(lái)選取相應(yīng)的開(kāi)關(guān)閾值電壓設(shè)定方案。
動(dòng)作時(shí)間常數(shù)如前述，動(dòng)作時(shí)間常數(shù)反映了操作者后α波幅超過(guò)閾值電壓所需時(shí)間，本發(fā)明采用相同增益系數(shù)值，按上述方法確定各操作者的開(kāi)關(guān)控制閾值電壓，并用該系統(tǒng)測(cè)試操作者的動(dòng)作時(shí)間值。為了獲得較穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)，要求每個(gè)操作者重復(fù)操作試驗(yàn)25次，考慮到系統(tǒng)硬件采集、信號(hào)處理所需時(shí)間和個(gè)體差異，本發(fā)明選取動(dòng)作時(shí)間數(shù)據(jù)記錄中的最大值作為BCI系統(tǒng)的動(dòng)作時(shí)間常數(shù)。
最大背景噪聲電壓操作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多干擾因素(包括眼電、肌電信號(hào)和周?chē)h(huán)境噪聲干擾)。在上述干擾出現(xiàn)時(shí)動(dòng)作平均數(shù)值會(huì)伴隨動(dòng)作的發(fā)生或環(huán)境的變化而出現(xiàn)相應(yīng)的改變，超出正常范圍很多。為警示大幅度干擾出現(xiàn)情況，本發(fā)明在主通道之外另在副通道上設(shè)定一個(gè)干擾警戒值(超過(guò)門(mén)限電壓，在可能出現(xiàn)的大幅度干擾范圍之內(nèi))，如果是超過(guò)這個(gè)警戒值就認(rèn)為主通道的控制信號(hào)可能是由干擾引起的而非有意識(shí)控制下α波幅度的增加，從而抑制主通道控制信號(hào)的輸出。
16位受試者運(yùn)用本發(fā)明的計(jì)算機(jī)屏幕鼠標(biāo)光標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行基本控制特性實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)對(duì)受試者的數(shù)據(jù)分析來(lái)考察系統(tǒng)的控制方案可行性和易操作性及控制速度。受試者均為青年學(xué)生(男女各半，平均年齡為25.2歲)。實(shí)驗(yàn)包括四個(gè)階段，每個(gè)階段要求受試者進(jìn)行20次連續(xù)選擇控制。受試者均未經(jīng)過(guò)先期訓(xùn)練，選擇控制任務(wù)的順序在實(shí)驗(yàn)中隨機(jī)給出。從發(fā)出控制任務(wù)命令開(kāi)始計(jì)時(shí)，到控制目標(biāo)方向被選中、指示燈被點(diǎn)亮(表示完成一項(xiàng)控制任務(wù))，則計(jì)時(shí)停止，依次進(jìn)行20次；如果被點(diǎn)亮的指示燈不是控制任務(wù)命令所要選中的方向，則記為一個(gè)錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)時(shí)間記錄嚴(yán)格在相同實(shí)驗(yàn)條件下由同一實(shí)驗(yàn)者負(fù)責(zé)進(jìn)行。
對(duì)每個(gè)受試者記錄了在四個(gè)階段連續(xù)20個(gè)目標(biāo)選擇過(guò)程中的正確選擇時(shí)間(含最大值、最小值、中值和平均值)及錯(cuò)誤選擇次數(shù)。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出每個(gè)受試者在連續(xù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，正確選擇時(shí)間逐漸縮短、選擇錯(cuò)誤次數(shù)明顯逐步減少，且從第二階段實(shí)驗(yàn)開(kāi)始正確選擇時(shí)間一般接近或低于平均值，表明受試者經(jīng)過(guò)第一階段實(shí)驗(yàn)后，均能很快地熟悉并適應(yīng)系統(tǒng)的控制操作。其中有兩位受試者在首次實(shí)驗(yàn)中錯(cuò)誤率僅為10％，三位受試者從第二階段開(kāi)始，已將錯(cuò)誤率分別下降為15％、10％和5％，表明在第二階段實(shí)驗(yàn)時(shí)多數(shù)受試者已經(jīng)熟悉系統(tǒng)控制，從而迅速降低了錯(cuò)誤水平。上述基本控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該BCI系統(tǒng)具有易于理解和操作的特點(diǎn)。
表1 5位受試者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表1是其中5位受試者實(shí)驗(yàn)中較容易出現(xiàn)的兩類(lèi)選擇錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)，其一是所謂“循環(huán)錯(cuò)誤”，指受試者因未能及時(shí)做出選擇而錯(cuò)過(guò)本次循環(huán)，只能等到下次循環(huán)時(shí)再選擇目標(biāo)方向。其二是“臨選錯(cuò)誤”，指受試者因控制過(guò)猶不及而錯(cuò)選了相鄰的方向目標(biāo)。從表中求和分析可以看出，循環(huán)錯(cuò)誤出現(xiàn)比較少，其主要原因是偶然因素。而在選擇錯(cuò)誤數(shù)中，臨選錯(cuò)誤占有較大比例，較容易發(fā)生。從本質(zhì)上講，臨選錯(cuò)誤主要產(chǎn)生于心理因素，但經(jīng)過(guò)訓(xùn)練可以克服。表中可以看到臨選錯(cuò)誤在逐步實(shí)驗(yàn)過(guò)程中明顯減少，在第二部分錯(cuò)誤率減少了64.7％，到第四部分減少了70.6％，進(jìn)一步證明了該BCI系統(tǒng)的易操作性和可靠性能。
16名受試者實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明該BCI系統(tǒng)具有不需要復(fù)雜學(xué)習(xí)或生物反饋訓(xùn)練過(guò)程，準(zhǔn)確度高，易掌握等特點(diǎn)，可能為思維正常但運(yùn)動(dòng)功能殘缺的患者提供一種新的信息交流控制方式和助殘康復(fù)及生活輔助工具。
權(quán)利要求
1.一種腦—機(jī)接口鼠標(biāo)控制裝置，包括屏幕光標(biāo)循環(huán)控制顯示面板、頭皮導(dǎo)聯(lián)電極、前置放大低通濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)，其中；屏幕光標(biāo)循環(huán)控制顯示面板的各個(gè)方位上分別設(shè)置指示燈，由循環(huán)程序控制指示燈循環(huán)點(diǎn)亮，用來(lái)向鼠標(biāo)操作者提示當(dāng)前所能控制的鼠標(biāo)移動(dòng)方向；頭皮導(dǎo)聯(lián)電極用于采集鼠標(biāo)操作者腦電中α波的電信號(hào)，并將其傳送至前置放大低通濾波電路進(jìn)行放大、濾波處理，放大、濾波處理后的模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出至計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)上述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理與特征提取的運(yùn)算處理，生成腦—機(jī)接口控制信號(hào)，并根據(jù)腦—機(jī)接口控制信號(hào)和對(duì)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮的控制信號(hào)做出判斷，調(diào)用鼠標(biāo)控制程序，控制計(jì)算機(jī)屏幕上的鼠標(biāo)光標(biāo)的移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦—機(jī)接口鼠標(biāo)控制裝置，其特征在于，計(jì)算機(jī)采用Labview平臺(tái)對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理與特征提取的運(yùn)算處理。
3.一種腦—機(jī)接口鼠標(biāo)控制裝置，包括屏幕顯示控件、頭皮導(dǎo)聯(lián)電極、前置放大低通濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)，其中屏幕顯示控件的各個(gè)方位上分別設(shè)置方向標(biāo)識(shí)，由循環(huán)程序控制方向標(biāo)識(shí)循環(huán)顯亮或變色，用來(lái)向鼠標(biāo)操作者提示當(dāng)前所能控制的鼠標(biāo)移動(dòng)方向；頭皮導(dǎo)聯(lián)電極用于采集鼠標(biāo)操作者腦電中α波的電信號(hào)，并將其傳送至前置放大低通濾波電路進(jìn)行放大、濾波處理，放大、濾波處理后的模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出至計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)上述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理與特征提取的運(yùn)算處理，生成腦—機(jī)接口控制信號(hào)，并根據(jù)腦—機(jī)接口控制信號(hào)和對(duì)屏幕顯示控件的控制信號(hào)做出判斷，調(diào)用鼠標(biāo)控制程序，控制計(jì)算機(jī)屏幕上的鼠標(biāo)光標(biāo)的移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腦—機(jī)接口鼠標(biāo)控制裝置，其特征在于，計(jì)算機(jī)采用Labview平臺(tái)對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理與特征提取的運(yùn)算處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用腦電信號(hào)實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)控制的兩種裝置，屬于生物醫(yī)學(xué)工程及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。其中一種裝置，包括屏幕光標(biāo)循環(huán)控制顯示面板、頭皮導(dǎo)聯(lián)電極、前置放大低通濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)。屏幕光標(biāo)循環(huán)控制顯示面板的各個(gè)方位上分別設(shè)置指示燈，由循環(huán)程序控制指示燈循環(huán)點(diǎn)亮，用來(lái)向鼠標(biāo)操作者提示當(dāng)前所能控制的鼠標(biāo)移動(dòng)方向；頭皮導(dǎo)聯(lián)電極采集鼠標(biāo)操作者腦電信號(hào)，并將其傳送至前置放大低通濾波電路，經(jīng)過(guò)處理的模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出至計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)上述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理與特征提取的運(yùn)算處理，生成腦―機(jī)接口控制信號(hào)，并根據(jù)腦－機(jī)接口控制信號(hào)和對(duì)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮的控制信號(hào)做出判斷，調(diào)用鼠標(biāo)控制程序，控制計(jì)算機(jī)屏幕上的鼠標(biāo)光標(biāo)的移動(dòng)。另一種裝置利用一個(gè)屏幕顯示控件代替屏幕光標(biāo)循環(huán)控制顯示面板。本發(fā)明為癱瘓病人提供了兩種簡(jiǎn)單易用的計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)光標(biāo)的控制裝置，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)G06F9/44GK1949139SQ20061012925
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者萬(wàn)柏坤, 程龍龍, 明東 申請(qǐng)人:天津大學(xué)