本發(fā)明涉及自然人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于生物電的控制方法、裝置及控制器。

背景技術(shù)：

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互方式也在不斷的進(jìn)步，現(xiàn)在廣泛使用的人機(jī)交互方式大多數(shù)是基于鍵盤和觸屏的。但是，隨著可穿戴設(shè)備的不斷普及，傳統(tǒng)的基于鍵盤和觸屏的人機(jī)交互方式受到了挑戰(zhàn)?；阪I盤和觸屏的人機(jī)交互方式必須要依賴于特定的輸入設(shè)備和操作界面，而可穿戴設(shè)備一般比較小巧，且大多數(shù)都沒有操作界面，因此，利用傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式對(duì)可穿戴設(shè)備進(jìn)行控制顯得十分不自然，且操作不方便。

目前，更和諧、自然的人機(jī)交互方式正引起學(xué)界和工業(yè)界等各界的廣泛關(guān)注，它更能利用人的意圖進(jìn)行交互，更具有意圖感知能力，更強(qiáng)調(diào)交互方式的自然性，人機(jī)關(guān)系的和諧性。實(shí)物人機(jī)交互界面主張“回歸真實(shí)世界”，將真實(shí)世界和數(shù)字世界有機(jī)的結(jié)合在一起。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，基于傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式對(duì)可穿戴設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，操作不方便，不自然，且遠(yuǎn)離真實(shí)的自然環(huán)境，不能實(shí)現(xiàn)以更自然友好的交互方式對(duì)可穿戴設(shè)備進(jìn)行控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于生物電的控制方法、裝置及控制器，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的基于傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式對(duì)可穿戴設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，操作不方便且不自然的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的具體技術(shù)方案如下：

第一方面，提供一種基于生物電的控制方法，包括：

采集當(dāng)用戶發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)；

針對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取，獲得特征信息；

根據(jù)預(yù)先創(chuàng)建的手指種類識(shí)別模板，確定獲得的特征信息對(duì)應(yīng)的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類；

其中，所述手指種類識(shí)別模板包含每一個(gè)手指種類、以及每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)對(duì)應(yīng)的表面肌電信號(hào)的特征信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

將確定的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類映射到相應(yīng)的第一指令，并按照所述第一指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，針對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取之前，還包括：

對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理和采樣處理，所述預(yù)處理包括信號(hào)放大以及干擾抑制。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在確定發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類之后，還包括：

基于采集到的表面肌電信號(hào)的幅值、以及預(yù)先創(chuàng)建的手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)，確定所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度；

其中，所述手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)包含每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)的幅值、以及按壓力度之間的函數(shù)關(guān)系；

將確定的所述手指種類結(jié)合所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度，映射到相應(yīng)的第二指令，并按照所述第二指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述表面肌電信號(hào)包括多個(gè)通道子信號(hào)；

所述表面肌電信號(hào)的幅值，由下述方式確定：

將采集到的表面肌電信號(hào)包括的各個(gè)通道子信號(hào)的信號(hào)幅值進(jìn)行累加平均計(jì)算，獲得所述表面肌電信號(hào)的平均信號(hào)幅值，將所述平均信號(hào)幅值作為所述表面肌電信號(hào)的幅值。

第二方面，提供一種基于生物電的控制裝置，包括：

采集單元，用于采集當(dāng)用戶發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)；

特征提取單元，用于針對(duì)所述采集單元采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取，獲得特征信息；

確定單元，用于根據(jù)預(yù)先創(chuàng)建的手指種類識(shí)別模板，確定所述特征提取單元獲得的特征信息對(duì)應(yīng)的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類；

其中，所述手指種類識(shí)別模板包含每一個(gè)手指種類、以及每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)對(duì)應(yīng)的表面肌電信號(hào)的特征信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

控制單元，用于將所述確定單元確定的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類映射到相應(yīng)的第一指令，并按照所述第一指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

結(jié)合第二方面，在第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述裝置還包括：

準(zhǔn)備單元，用于在所述特征提取單元針對(duì)所述采集單元采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取之前，對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理和采樣處理，所述預(yù)處理包括信號(hào)放大以及干擾抑制。

結(jié)合第二方面或第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述確定單元還用于：

基于所述采集單元采集到的表面肌電信號(hào)的幅值、以及預(yù)先創(chuàng)建的手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)，確定所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度；

其中，所述手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)包含每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)的幅值、以及按壓力度之間的函數(shù)關(guān)系；

所述控制單元還用于，將所述確定單元確定的所述手指種類結(jié)合所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度，映射到相應(yīng)的第二指令，并按照所述第二指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

結(jié)合第二方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述表面肌電信號(hào)包括多個(gè)通道子信號(hào)；

所述確定單元具體用于按下述方式確定所述表面肌電信號(hào)的幅值：

將采集到的表面肌電信號(hào)包括的各個(gè)通道子信號(hào)的信號(hào)幅值進(jìn)行累加平均計(jì)算，獲得所述表面肌電信號(hào)的平均信號(hào)幅值，將所述平均信號(hào)幅值作為所述表面肌電信號(hào)的幅值。

第三方面，提供一種基于生物電的控制器，包括傳感器、處理器和收發(fā)器，其中，

所述傳感器，用于與用戶的臂部肌肉表面相接觸，以采集當(dāng)用戶發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)；

所述處理器，用于調(diào)用一組程序代碼，并按照所述程序代碼執(zhí)行以下操作：針對(duì)所述傳感器采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取，獲得特征信息，根據(jù)預(yù)先創(chuàng)建的手指種類識(shí)別模板，確定獲得的特征信息對(duì)應(yīng)的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類，以及將確定的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類映射到相應(yīng)的第一指令，所述第一指令用于對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制；

其中，所述手指種類識(shí)別模板包含每一個(gè)手指種類、以及每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)對(duì)應(yīng)的表面肌電信號(hào)的特征信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

所述收發(fā)器，用于發(fā)送所述處理器獲得的所述第一指令給被控設(shè)備。

結(jié)合第三方面，在第三方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括：

存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述處理器執(zhí)行的程序代碼。

結(jié)合第三方面或第三方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述處理器還用于：

在針對(duì)采集到的的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取之前，對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理和采樣處理，所述預(yù)處理包括信號(hào)放大以及干擾抑制。

結(jié)合第三方面和第三方面的第一種至第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任意一種，在第三方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述處理器還用于：

基于采集到的表面肌電信號(hào)的幅值、以及預(yù)先創(chuàng)建的手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)，確定所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度；

其中，所述手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)包含每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)的幅值、以及按壓力度之間的函數(shù)關(guān)系；

將確定的所述手指種類結(jié)合所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度，映射到相應(yīng)的第二指令，所述第二指令用于對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

結(jié)合第三方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述表面肌電信號(hào)包括多個(gè)通道子信號(hào)；

所述處理器具體用于按下述方式確定所述表面肌電信號(hào)的幅值：

將采集到的表面肌電信號(hào)包括的各個(gè)通道子信號(hào)的信號(hào)幅值進(jìn)行累加平均計(jì)算，獲得所述表面肌電信號(hào)的平均信號(hào)幅值，將所述平均信號(hào)幅值作為所述表面肌電信號(hào)的幅值。

本發(fā)明實(shí)施例中，基于生物電的控制裝置采集當(dāng)用戶發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)，并對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取，獲得特征信息，根據(jù)預(yù)先創(chuàng)建的手指種類識(shí)別模板，確定獲得的特征信息對(duì)應(yīng)的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類，將確定的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類映射到相應(yīng)的第一指令，并按照所述第一指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。這樣，通過簡單地對(duì)任意實(shí)物界面的按壓操作，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)可穿戴設(shè)備等被控設(shè)備進(jìn)行控制，不需要特定的輸入設(shè)備和操作界面，操作方便，不受時(shí)間空間地點(diǎn)等環(huán)境因素的影響，且控制過程接近真實(shí)的自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了以更和諧、更自然的人機(jī)交互方式來對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中基于生物電的控制器結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二中基于生物電的控制方法實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖3為為本發(fā)明實(shí)施例中滑動(dòng)窗處理過程的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例表面肌電信號(hào)的幅值與按壓力度之間的關(guān)系示例圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例三中基于生物電的控制裝置結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)了一種基于生物電的控制方法、裝置及控制器，利用當(dāng)用戶發(fā)生手指按壓操作時(shí)，相應(yīng)的肌肉群由于緊張和形變會(huì)產(chǎn)生表面肌電信號(hào)，通過對(duì)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)進(jìn)行采集、處理以及分析，識(shí)別出發(fā)生手指按壓操作所使用的手指類型，將識(shí)別出來的手指類型映射到相應(yīng)的指令，通過指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

本發(fā)明實(shí)施例涉及的被控設(shè)備可包括任意可接收有線或無線信號(hào)的電子設(shè)備，較佳地，被控設(shè)備為可穿戴設(shè)備，例如，智能手表、智能手環(huán)、智能眼鏡、智能運(yùn)動(dòng)鞋等。

本發(fā)明以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的基于生物電的控制方法、裝置及控制器，進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例一

本發(fā)明實(shí)施例一提供一種基于生物電的控制器(以下簡稱控制器)100，該控制器100用于執(zhí)行后續(xù)實(shí)施例二涉及的方法流程，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的控制器100的構(gòu)成示意圖，如圖1所示，該控制器100包括傳感器110、處理器130和收發(fā)器140，其中，

所述傳感器110，用于與用戶的臂部肌肉表面相連，采集當(dāng)用戶發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)；

所述處理器130，用于調(diào)用一組程序代碼，并按照所述程序代碼執(zhí)行以下 操作：針對(duì)所述傳感器110采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取，獲得特征信息，根據(jù)預(yù)先創(chuàng)建的手指種類識(shí)別模板，確定獲得的特征信息對(duì)應(yīng)的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類，以及將確定的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類映射到相應(yīng)的第一指令，所述第一指令用于對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制；

其中，所述手指種類識(shí)別模板包含每一個(gè)手指種類、以及每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)對(duì)應(yīng)的表面肌電信號(hào)的特征信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

所述收發(fā)器140，用于將所述處理器130獲得的所述第一指令向被控設(shè)備發(fā)送。

較佳地，所述手指按壓操作為手指按壓任意實(shí)物界面的操作，比如手指按壓桌子，手指按壓褲兜內(nèi)的鑰匙，手握水杯等。這使得本發(fā)明實(shí)施例提供的人機(jī)交互方式更接近自然。

本發(fā)明實(shí)施例一中的控制器100通過芯片等方式置于一種可穿戴設(shè)備中，該可穿戴設(shè)備的制作材料不限，置于用戶的臂部周圍，且與用戶臂部肌肉表面緊密貼合，傳感器110需置于該可穿戴設(shè)備的內(nèi)側(cè)，以與臂部肌肉表面接觸，采集表面肌電信號(hào)。例如，該可穿戴設(shè)備可以為一種腕帶。由于表面肌電信號(hào)是一種微弱的生物信號(hào)，腕帶與用戶的臂部肌肉表面緊密貼合，可以使控制器100中的傳感器110有效地采集到用戶在發(fā)生手指按壓時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)。

結(jié)合上述實(shí)施例一，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，控制器100還包括存儲(chǔ)器120，用于存儲(chǔ)處理器130執(zhí)行的程序代碼。

結(jié)合上述實(shí)施例一或者第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述處理器130還用于：

在針對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取之前，對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理和采樣處理，所述預(yù)處理信號(hào)放大以及干擾抑制。

結(jié)合上述實(shí)施例一、第一種至第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任意一種，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述處理器130還用于：

基于采集到的表面肌電信號(hào)的幅值、以及預(yù)先創(chuàng)建的手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)，確定所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度；

其中，所述手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)包含每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)的幅值、以及按壓力度之間的函數(shù)關(guān)系；

將確定的所述手指種類結(jié)合所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度，映射到相應(yīng)的第二指令，所述第二指令用于對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

結(jié)合上述實(shí)施例一的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述表面肌電信號(hào)包括多個(gè)通道子信號(hào)；

所述處理器130具體用于按下述方式確定所述表面肌電信號(hào)的幅值：

將采集到的表面肌電信號(hào)包括的各個(gè)通道子信號(hào)的信號(hào)幅值進(jìn)行累加平均計(jì)算，獲得所述表面肌電信號(hào)的平均信號(hào)幅值，將所述平均信號(hào)幅值作為所述表面肌電信號(hào)的幅值。

本發(fā)明實(shí)施例一中，通過與用戶的臂部肌肉表面緊密貼合的控制器，當(dāng)用戶發(fā)生手指按壓操作時(shí)，可以采集到表面肌電信號(hào)，對(duì)表面肌電信號(hào)進(jìn)行處理與分析，并映射到指令，以對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。這樣，通過簡單地對(duì)任意實(shí)物界面的按壓操作，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)可穿戴設(shè)備等被控設(shè)備進(jìn)行控制，不需要特定的輸入設(shè)備和操作界面，操作方便，不受時(shí)間空間地點(diǎn)等環(huán)境因素的影響，且控制過程接近真實(shí)的自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了以更和諧、更自然的人機(jī)交互方式來對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

實(shí)施例二、

基于上述實(shí)施例一提供的基于生物電的控制器，本發(fā)明實(shí)施例二提供一種基于生物電的控制方法，圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的基于生物電的控制方法實(shí)現(xiàn)流程圖，本發(fā)明實(shí)施例二的執(zhí)行主體為如上述實(shí)施例一所述的基于生物電的控制器，如圖2所示，該方法包括：

步驟200：采集當(dāng)用戶發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)。

實(shí)際應(yīng)用中，被控設(shè)備處于待控狀態(tài)時(shí)，能夠接收控制裝置對(duì)其進(jìn)行控制， 其中，待控狀態(tài)是指被控設(shè)備可以接收指令來實(shí)現(xiàn)某一應(yīng)用，例如，被控設(shè)備處于開機(jī)狀態(tài)時(shí)，可以接收指令來實(shí)現(xiàn)在待機(jī)時(shí)能夠執(zhí)行的應(yīng)用或者操作；又例如，被控設(shè)備開啟某一應(yīng)用程序時(shí)，可以接收指令來實(shí)現(xiàn)針對(duì)上述某一應(yīng)用程序能夠執(zhí)行的應(yīng)用或者操作。

在被控設(shè)備處于待控狀態(tài)時(shí)，用戶發(fā)生手指按壓操作，由于用戶臂部肌肉發(fā)生收縮會(huì)產(chǎn)生表面肌電信號(hào)，置于用戶臂部周圍且與用戶臂部緊密貼合的控制裝置(例如腕帶)會(huì)采集產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)。由于一個(gè)動(dòng)作一般是由多個(gè)肌肉共同作用完成的，控制器期望同時(shí)采集多路表面肌電信號(hào)，當(dāng)發(fā)生手指按壓操作時(shí)，控制器通過置于不同肌肉位置的傳感器采集到多通道表面肌電信號(hào)。

其中，用戶發(fā)生的手指按壓操作為手指按壓任意界面的操作。比如，按壓褲兜中的鑰匙，桌面，墻壁，身體的其他部位，手握水杯，等等，只要能使用戶的臂部肌肉產(chǎn)生有用的表面肌電信號(hào)的任意介質(zhì)皆可。

步驟210：針對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取，獲得特征信息。

較佳地，在對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取之前，進(jìn)行預(yù)處理和采樣處理。所述預(yù)處理包括信號(hào)放大以及干擾抑制。

在步驟200中，控制器采集到的表面肌電信號(hào)為原始表面肌電信號(hào)，由于表面肌電信號(hào)比較微弱，在采集的過程中，不可避免的會(huì)引入干擾，常會(huì)使有用的表面肌電信號(hào)淹沒在噪聲中。因此，需要對(duì)采集到的原始表面肌電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)預(yù)處理的過程不進(jìn)行限制，主要是對(duì)原始表面肌電信號(hào)進(jìn)行放大、干擾抑制等操作，干擾抑制包括一些濾波操作，例如工頻濾波、高通濾波等。

接著，在針對(duì)預(yù)處理后的表面肌電信號(hào)進(jìn)行采樣處理。所述采樣處理可以是滑動(dòng)窗處理。

如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例中滑動(dòng)窗處理過程的示意圖。

以時(shí)間t1作為滑動(dòng)窗寬度，以時(shí)間段t2為針對(duì)預(yù)處理后的表面肌電信號(hào) 進(jìn)行采樣的采樣間隔，這樣，預(yù)處理后的表面肌電信號(hào)被分割成多個(gè)時(shí)間窗口，形成窗口序列。

特征提取是對(duì)表面肌電信號(hào)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)，針對(duì)預(yù)處理后的各個(gè)通道的各個(gè)時(shí)間窗口的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取，獲得特征信息。特征提取的方法有很多種，本發(fā)明實(shí)施例以時(shí)域分析方法為例進(jìn)行說明。

較佳地，提取的特征信息為：預(yù)處理后的各個(gè)通道的各個(gè)時(shí)間窗口的表面肌電信號(hào)的絕對(duì)平均值(用MAV表示)和4階自回歸(AutoRegressive，AR)模型的前3個(gè)系數(shù)a1、a2、a3。

其中，絕對(duì)平均值MAV定義為：

N代表預(yù)處理后的各個(gè)通道的各個(gè)時(shí)間窗口的表面肌電信號(hào)的采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，X_i代表第i個(gè)采樣點(diǎn)的表面肌電信號(hào)的幅值。

AR模型可表示如下：

X_k表示預(yù)處理后的各個(gè)通道的各個(gè)時(shí)間窗口的表面肌電信號(hào)第k個(gè)采樣點(diǎn)，X_k-1表示第k-1個(gè)采樣點(diǎn)，N＝4，a_i為AR系數(shù)，i＝1、2……N，ek為殘差白噪聲。

步驟220：根據(jù)預(yù)先創(chuàng)建的手指種類識(shí)別模板，確定獲得的特征信息對(duì)應(yīng)的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類。

其中，所述手指種類識(shí)別模板包含每一個(gè)手指種類、以及每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)對(duì)應(yīng)的表面肌電信號(hào)的特征信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

具體地，在使用控制器對(duì)被控設(shè)備控制之前，預(yù)先針對(duì)被控設(shè)備創(chuàng)建手指種類識(shí)別模板，具體過程為：

1)采集用戶以任意一個(gè)手指在實(shí)物界面上進(jìn)行按鍵模擬時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)。

其中，用戶可根據(jù)自己的按壓習(xí)慣確定按壓力度，以相同或相近的按壓力度在實(shí)物界面上進(jìn)行按鍵模擬。在實(shí)際應(yīng)用中，用戶也以上述按壓力度相同或相近的按壓力度進(jìn)行按壓操作。

2)針對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大、工頻濾波、高通濾波等預(yù)處理。

3)針對(duì)預(yù)處理后的表面肌電信號(hào)進(jìn)行采樣，將每個(gè)通道的表面肌電信號(hào)分成了多個(gè)時(shí)間窗口，并對(duì)各通道各時(shí)間窗口的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取，獲得特征信息。

獲得的特征信息為：預(yù)處理后的各個(gè)通道的各個(gè)時(shí)間窗口的表面肌電信號(hào)的絕對(duì)平均值和4階AR模型的前3個(gè)系數(shù)a1、a2、a3。

將每一個(gè)手指種類、以及每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)對(duì)應(yīng)的表面肌電信號(hào)的特征信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系作為手指種類識(shí)別模板。

以上是手指種類識(shí)別模板的創(chuàng)建過程。

將步驟210中獲得的特征信息通過線性判別分析或其他方法進(jìn)行降維，然后根據(jù)上述預(yù)先創(chuàng)建的手指種類識(shí)別模板，應(yīng)用支持向量機(jī)或其他分類器將降維后的特征信息進(jìn)行分類，從而識(shí)別出發(fā)生手指按壓操作所使用的手指種類。

步驟230：將確定的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類映射到相應(yīng)的第一指令，并按照所述第一指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

其中，將第一指令通過有線或無線的方式傳輸給外部的被控設(shè)備，無線方式包括但不限于無線保真(Wireless Fidelity，WiFi)、藍(lán)牙、ZigBee(紫蜂協(xié)議)中的其中一種或任意幾種的結(jié)合。

具體地，在使用控制器對(duì)被控設(shè)備控制之前，除了預(yù)先針對(duì)被控設(shè)備創(chuàng)建手指種類識(shí)別模板，還需建立每一個(gè)手指種類與相應(yīng)的指令的映射關(guān)系，以通過指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

例如，被控設(shè)備為智能手表，右手食指映射到的指令為打開微信應(yīng)用，右手中指映射到的指令是打開攝像頭。在智能手表待機(jī)狀態(tài)時(shí)，用戶發(fā)生手指按 壓操作時(shí)，控制器采集用戶右部臂部肌肉表面產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)，并通過對(duì)表面肌電信號(hào)的處理分析，識(shí)別出按壓操作所使用的手指為右手食指，則映射到打開微信應(yīng)用的指令，控制智能手表打開微信應(yīng)用。

此外，上述方法僅敘述了采集一個(gè)手指的按壓操作所產(chǎn)生表面肌電信號(hào)，映射到指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制的過程，實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)需求，可以在使用之前，創(chuàng)建任意至少兩個(gè)手指種類按壓實(shí)物界面時(shí)的手指種類識(shí)別模板，并建立上述任意至少兩個(gè)手指種類與相應(yīng)的指令的映射關(guān)系，通過采集上述任意至少兩個(gè)手指的按壓操作所產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)，映射到指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

上述實(shí)施例敘述了通過手指種類映射到指令控制被控設(shè)備，本發(fā)明實(shí)施例中，還可將手指種類結(jié)合按壓力度映射到指令控制被控設(shè)備。

具體過程為：

S1、在上述步驟220中確定發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類之后，基于預(yù)處理后的表面肌電信號(hào)的幅值、以及預(yù)先創(chuàng)建的手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)，確定所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度；

其中，所述手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)包含每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)的幅值、以及按壓力度之間的函數(shù)關(guān)系。

所述表面肌電信號(hào)包括多個(gè)通道子信號(hào)；

所述表面肌電信號(hào)的幅值，由下述方式確定：

將采集到的(較佳地為預(yù)處理后的)表面肌電信號(hào)包括的各個(gè)通道子信號(hào)的信號(hào)幅值進(jìn)行累加平均計(jì)算，獲得所述表面肌電信號(hào)的平均信號(hào)幅值，將所述平均信號(hào)幅值作為所述表面肌電信號(hào)的幅值。

具體地，在使用控制器對(duì)被控設(shè)備控制之前，還需要預(yù)先針對(duì)被控設(shè)備創(chuàng)建手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)，以及建立每一個(gè)手指種類、按壓力度，與相應(yīng)的指令的映射關(guān)系，以通過指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

創(chuàng)建手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)的具體過程為：

1)采集用戶以任意一個(gè)手指且按壓力度從小到大在實(shí)物界面上進(jìn)行按鍵模擬時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)。

2)針對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大、工頻濾波、高通濾波等預(yù)處理。

3)將預(yù)處理后的各個(gè)通道的表面肌電信號(hào)的幅值進(jìn)行累加平均，并對(duì)累加平均處理后的表面肌電信號(hào)進(jìn)行擬合分析，得到上述任意一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)的幅值、以及按壓力度之間的函數(shù)關(guān)系。

以上是手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)的創(chuàng)建過程。

現(xiàn)有的分析表明，肌肉的緊張程度與產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)的幅值之間存在良好的線性關(guān)系，肌肉的緊張程度與手指按壓操作的按壓力度正相關(guān)，因此，按壓力度與表面肌電信號(hào)的幅值之間也必然存在良好的線性關(guān)系。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過對(duì)大量數(shù)據(jù)的擬合分析發(fā)現(xiàn)，表面肌電信號(hào)的幅值與按壓力度之間為冪函數(shù)關(guān)系。如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)際應(yīng)用中某一用戶右手中指在按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)的幅值與按壓力度之間的關(guān)系圖像。

S2、將步驟230中確定的所述手指種類結(jié)合所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度，映射到相應(yīng)的第二指令，并按照所述第二指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

例如，被控設(shè)備為智能眼鏡，右手拇指定義為光標(biāo)的左移，右手小指定義為光標(biāo)的右移，按壓力度定義為光標(biāo)移動(dòng)的位移量，在智能眼鏡處于待控狀態(tài)時(shí)，用戶發(fā)生手指按壓操作，控制器采集用戶右部臂部肌肉表面產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)，并通過對(duì)表面肌電信號(hào)的處理分析，識(shí)別出按壓操作使用的手指為右手小指，且得到按壓力度，則將右手小指以及按壓力度映射到光標(biāo)右移一定的位移量。

本發(fā)明實(shí)施例二中，通過與用戶的臂部肌肉表面緊密貼合的控制器，當(dāng)用戶發(fā)生手指按壓操作時(shí)，可以采集到表面肌電信號(hào)，對(duì)表面肌電信號(hào)進(jìn)行處理與分析，并映射到指令，以對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。這樣，通過簡單地對(duì)任意實(shí) 物界面的按壓操作，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)可穿戴設(shè)備等被控設(shè)備進(jìn)行控制，不需要特定的輸入設(shè)備和操作界面，操作方便，不受時(shí)間空間地點(diǎn)等環(huán)境因素的影響，且控制過程接近真實(shí)的自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)以更和諧、更自然的人機(jī)交互方式對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。通過手指種類結(jié)合按壓力度共同映射到指令，可以使輸出的指令為連續(xù)狀態(tài)。

實(shí)施例三、

基于上述實(shí)施例一和上述實(shí)施例二，本發(fā)明實(shí)施例三提供一種基于生物電的控制裝置(以下簡稱控制裝置)510，圖5為本發(fā)明實(shí)施例三提供的控制裝置510的構(gòu)成示意圖，如圖5所示，該控制裝置510包括采集單元520、特征提取單元530、確定單元540，以及控制單元550。

采集單元520，用于采集當(dāng)用戶發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)；

其中，所述手指按壓操作為手指按壓任意界面的操作。

特征提取單元530，用于針對(duì)所述采集單元520采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取，獲得特征信息；

確定單元540，用于根據(jù)預(yù)先創(chuàng)建的手指種類識(shí)別模板，確定所述特征提取單元530獲得的特征信息對(duì)應(yīng)的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類；

其中，所述手指種類識(shí)別模板包含每一個(gè)手指種類、以及每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)對(duì)應(yīng)的表面肌電信號(hào)的特征信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

控制單元550，用于將所述確定單元540確定的發(fā)生所述手指按壓操作所使用的手指種類映射到相應(yīng)的第一指令，并按照所述第一指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

結(jié)合上述實(shí)施例三，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述裝置還包括：

準(zhǔn)備單元560，用于在所述特征提取單元530針對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行特征提取之前，對(duì)采集到的表面肌電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理和采樣處理。

結(jié)合上述實(shí)施例三以及第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述確定單元540還用于：

基于所述采集單元520采集到的表面肌電信號(hào)的幅值、以及預(yù)先創(chuàng)建的手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)，確定所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度；

其中，所述手指種類對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)包含每一個(gè)手指種類發(fā)生手指按壓操作時(shí)產(chǎn)生的表面肌電信號(hào)的幅值、以及按壓力度之間的函數(shù)關(guān)系；

所述控制單元550還用于，將所述確定單元540確定的所述手指種類結(jié)合所述手指按壓操作對(duì)應(yīng)的按壓力度，映射到相應(yīng)的第二指令，并按照所述第二指令對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

結(jié)合第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述表面肌電信號(hào)包括多個(gè)通道子信號(hào)；

所述確定單元540具體用于按下述方式確定所述表面肌電信號(hào)的幅值：

將采集到的表面肌電信號(hào)包括的各個(gè)通道子信號(hào)的信號(hào)幅值進(jìn)行累加平均計(jì)算，獲得所述表面肌電信號(hào)的平均信號(hào)幅值，將所述平均信號(hào)幅值作為所述表面肌電信號(hào)的幅值。

本發(fā)明實(shí)施例三中，通過與用戶的臂部肌肉表面緊密貼合的控制裝置，當(dāng)用戶發(fā)生手指按壓操作時(shí)，可以采集到表面肌電信號(hào)，對(duì)表面肌電信號(hào)進(jìn)行處理與分析，并映射到指令，以對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。這樣，通過簡單地對(duì)任意實(shí)物界面的按壓操作，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)可穿戴設(shè)備等被控設(shè)備進(jìn)行控制，不需要特定的輸入設(shè)備和操作界面，操作方便，不受時(shí)間空間地點(diǎn)等環(huán)境因素的影響，且控制過程接近真實(shí)的自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)以更和諧、更自然的人機(jī)交互方式對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明實(shí)施例的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明實(shí)施例的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。