本發(fā)明涉及一種基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的雙拼中文輸入系統(tǒng)，用于輔助殘疾人進(jìn)行計(jì)算機(jī)中文輸入，屬于人機(jī)交互領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

據(jù)中國(guó)殘聯(lián)最新統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，目前，中國(guó)各類殘疾人總數(shù)已達(dá)8500萬(wàn)，約占中國(guó)總?cè)丝诘谋壤?.21%。另外，隨著人口老齡化的情況日益加重，一些老年人也正遭受著癱瘓帶來(lái)的不便。有相當(dāng)一部分的老年人和殘疾人大腦功能健全，但無(wú)法使用肢體和語(yǔ)音進(jìn)行計(jì)算機(jī)文本輸入，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，難以使用計(jì)算機(jī)對(duì)他們的生活質(zhì)量有了很大的影響。

腦機(jī)接口技術(shù)是21世紀(jì)一門新興的技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)使用者的大腦與外部設(shè)備直接進(jìn)行交互，為身體有缺陷但大腦正常的人群提供了一種新的控制外部設(shè)備的方法。比較流行的腦機(jī)接口技術(shù)有基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口技術(shù)，基于P300電位的腦際接口技術(shù)以及基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口技術(shù)。目前已將存在基于P300或運(yùn)動(dòng)想象控制的一些中文輸入系統(tǒng)，例如，浙江大學(xué)的“基于P300腦電電位的中文輸入BCI系統(tǒng)”專利申請(qǐng)文件（專利號(hào)200710164418.6）提到的中文輸入方法，就屬于P300腦電點(diǎn)位的腦際接口技術(shù)，其方法存在以下不足：

1）使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行視覺(jué)刺激，需要自行開(kāi)發(fā)上位機(jī)軟件來(lái)輔助，不能很好的與已有的軟件輸入法（如搜狗輸入法）進(jìn)行銜接；

2）腦電采集需要電極個(gè)數(shù)較多；

3）有線連接佩戴不方便；

4）筆畫輸入比較復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的雙拼中文輸入系統(tǒng)，針對(duì)上述基于P300的輸入系統(tǒng)的不足，提出一種能夠與現(xiàn)有計(jì)算機(jī)輸入法銜接良好、硬件集成度高、腦電采集方便、漢字輸入簡(jiǎn)單的基于腦機(jī)接口的漢字輸入系統(tǒng)，以提高殘疾人和老年人的生活質(zhì)量。

本發(fā)明提供的一種基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的雙拼中文輸入系統(tǒng)，包括雙拼輸入鍵盤、腦電采集頭戴、無(wú)線傳輸模塊、上位機(jī)；無(wú)線傳輸模塊分別與雙拼輸入鍵盤和腦電采集頭戴相連；雙拼輸入鍵盤通過(guò)USB與上位機(jī)相連；

所述的雙拼輸入鍵盤，包括多功能電路板盒、光源板、字符標(biāo)識(shí)蓋；光源板通過(guò)螺絲固定在多功能電路板盒中部；字符標(biāo)識(shí)蓋用螺絲固定在多功能電路板盒頂部；

所述的腦電采集頭戴，包括松緊頭帶，松緊頭帶為一圓環(huán)狀，松緊頭帶上分別設(shè)有額葉電極、枕葉電極、參考電極；松緊頭帶展開(kāi)后，額葉電極置于松緊頭帶的前中部；枕葉電極置于松緊頭帶的后中部；參考電極置于松緊頭帶的左中部。

上述系統(tǒng)，所述腦電采集頭戴與無(wú)線傳輸模塊通過(guò)導(dǎo)線相連，無(wú)線傳輸模塊分為發(fā)射端和接收端兩個(gè)部分，通過(guò)藍(lán)牙傳遞信號(hào)，腦電采集頭戴采集到的腦電信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊的發(fā)射端發(fā)送給連接在雙拼輸入鍵盤的無(wú)線傳輸模塊接收端。

上述系統(tǒng)，所述多功能電路板盒包括腦電信號(hào)處理電路、編碼輸出電路、光源板控制電路；腦電信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊接收后傳入腦電信號(hào)處理電路進(jìn)行分析處理，處理結(jié)果傳入編碼輸出電路，編碼輸出電路將最終的鍵值通過(guò)USB輸出給上位機(jī)；光源板控制電路控制光源板的光源閃爍頻率。

上述系統(tǒng)，所述光源板搭載40只80LM/W的白色LED光源；光源板控制電路由NE555芯片連接定值電容電阻構(gòu)成，用于提供40種脈沖信號(hào)以驅(qū)動(dòng)光源板進(jìn)行閃爍刺激。

上述系統(tǒng)，所述字符標(biāo)識(shí)蓋是一塊印有40個(gè)固定字符的磨砂亞克力板，所述40個(gè)固定字符分為四排，每排設(shè)有10列，第一排依次設(shè)有：

第二排依次設(shè)有：

第三排依次設(shè)有：

第四排依次設(shè)有：

上述系統(tǒng)，所述腦電信號(hào)處理電路包括預(yù)處理電路和信號(hào)分析電路，預(yù)處理電路由一級(jí)放大電路、二級(jí)放大電路和巴特沃斯帶通濾波電路組成；信號(hào)分析電路使用單片機(jī)調(diào)用腦電分類算法對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行分類。

上述系統(tǒng)，所述無(wú)線傳輸模塊由2個(gè)藍(lán)牙硬件構(gòu)成，連接在腦電采集頭戴的藍(lán)牙硬件作為數(shù)據(jù)發(fā)送端，連接在雙拼輸入鍵盤的藍(lán)牙硬件作為接收端。

上述系統(tǒng)中，腦電采集頭戴的松緊頭帶展開(kāi)為條形，使用時(shí)首尾相扣套在用戶頭上即可；額葉電極緊貼在用戶額頭，枕葉電極置于用戶后腦枕部，參考電極夾在用戶左耳；無(wú)線傳輸模塊縫合在松緊頭帶外部。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明通過(guò)空閑時(shí)間檢測(cè)來(lái)判斷使用者的當(dāng)前狀態(tài)，避免了使用者自發(fā)腦電對(duì)輸入內(nèi)容的影響。

（2）本發(fā)明采用雙拼輸入法，用戶輸入一個(gè)字符只需要觀察兩個(gè)閃爍鍵位即可完成輸入。

（3）本發(fā)明將光源刺激、信號(hào)處理、無(wú)線傳輸和字符輸入高度集中在一個(gè)鍵盤上，與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸形式與傳統(tǒng)鍵盤的無(wú)異，更容易與現(xiàn)有的軟件輸入法銜接，用戶使用方便。

（4）本發(fā)明采用無(wú)線傳輸?shù)姆绞剑盘?hào)傳輸更為方便，也減少了用戶的佩戴負(fù)擔(dān)。

附圖說(shuō)明

圖1 是本發(fā)明的整體流程示意圖；

圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中雙拼鍵盤結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明中腦電采集頭戴示意圖；

圖5是本發(fā)明腦電信號(hào)處理電路示意圖；

圖6為字符標(biāo)識(shí)蓋的平面示意圖。

圖中，1為雙拼輸入鍵盤，2為腦電采集頭戴，3為無(wú)線傳輸模塊，4為上位機(jī)，11為多功能電路板盒，12為光源板，13為字符標(biāo)識(shí)蓋，21為松緊頭帶，22為額葉電極，23為枕葉電極，24為參考電極。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例：

如圖1~4所示，一種基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位(SSVEP,steady-state visual evoked potentials)的雙拼中文輸入系統(tǒng)，包括雙拼輸入鍵盤（1）、腦電采集頭戴（2）、無(wú)線傳輸模塊（3）、上位機(jī)（4）；無(wú)線傳輸模塊（3）分別與雙拼輸入鍵盤（1）和腦電采集頭戴（2）相連；雙拼輸入鍵盤（1）通過(guò)USB與上位機(jī)（4）相連；

所述的雙拼輸入鍵盤（1），包括多功能電路板盒（11）、光源板（12）、字符標(biāo)識(shí)蓋（13）；光源板（12）通過(guò)螺絲固定在多功能電路板盒（11）中部；字符標(biāo)識(shí)蓋（13）用螺絲固定在多功能電路板盒（11）頂部；

所述的腦電采集頭戴（2），包括松緊頭帶（21），松緊頭帶（21）為一圓環(huán)狀，松緊頭帶（21）上分別設(shè)有額葉電極（22）、枕葉電極（23）、參考電極（24）；松緊頭帶（21）展開(kāi)后，額葉電極（22）置于松緊頭帶的前中部；枕葉電極（23）置于松緊頭帶的后中部；參考電極（24）置于松緊頭帶的左中部。

上述系統(tǒng)，所述腦電采集頭戴（2）與無(wú)線傳輸模塊（3）通過(guò)導(dǎo)線相連，無(wú)線傳輸模塊分為發(fā)射端和接收端兩個(gè)部分，通過(guò)藍(lán)牙傳遞信號(hào)，腦電采集頭戴（2）采集到的腦電信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊的發(fā)射端發(fā)送給連接在雙拼輸入鍵盤的無(wú)線傳輸模塊接收端。

上述系統(tǒng)，所述多功能電路板盒（11）包括腦電信號(hào)處理電路、編碼輸出電路、光源板控制電路、腦電信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊（3）接收后傳入腦電信號(hào)處理電路進(jìn)行分析處理，處理結(jié)果傳入編碼輸出電路，編碼輸出電路將最終的鍵值通過(guò)USB輸出給上位機(jī)（4）；光源板控制電路控制光源板（12）的光源閃爍頻率。

上述系統(tǒng)，所述光源板（12）搭載40只80LM/W的白色LED光源；光源板控制電路由NE555芯片連接定值電容電阻構(gòu)成，用于提供40種脈沖信號(hào)以驅(qū)動(dòng)光源板（12）進(jìn)行閃爍刺激。

上述系統(tǒng)，所述字符標(biāo)識(shí)蓋（13）是一塊印有40個(gè)固定字符的磨砂亞克力板，所述40個(gè)固定字符分為四排，每排設(shè)有10列，第一排依次設(shè)有：

第二排依次設(shè)有：

第三排依次設(shè)有：

第四排依次設(shè)有：

所述字符標(biāo)識(shí)蓋（13）的整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6所示。

上述系統(tǒng)，所述腦電信號(hào)處理電路包括預(yù)處理電路和信號(hào)分析電路，預(yù)處理電路由一級(jí)放大電路、二級(jí)放大電路和巴特沃斯帶通濾波電路組成；信號(hào)分析電路使用單片機(jī)調(diào)用腦電分類算法對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行分類。

上述系統(tǒng)，所述無(wú)線傳輸模塊（3）由2個(gè)藍(lán)牙硬件構(gòu)成，連接在腦電采集頭戴（2）的藍(lán)牙硬件作為數(shù)據(jù)發(fā)送端，連接在雙拼輸入鍵盤（1）的藍(lán)牙硬件作為接收端。

如圖4所示，腦電采集頭戴（2）的松緊頭帶（21）展開(kāi)為條形，使用時(shí)首尾相扣即可；額葉電極（22）緊貼在用戶額頭，枕葉電極（23）置于用戶后腦枕部，參考電極（24）夾在用戶左耳；無(wú)線傳輸模塊（3）縫合在松緊頭帶（21）外部。

圖5示出了本發(fā)明腦電信號(hào)處理電路示意圖；腦電信號(hào)處理電路包括濾波部分，信號(hào)放大部分，AD轉(zhuǎn)換部分以及FFT處理部分，經(jīng)過(guò)這個(gè)電路后可直接輸出指令集合。

本發(fā)明的工作原理如下：

使用者佩戴腦電采集頭戴，坐于上位機(jī)前，雙拼輸入鍵盤置于上位機(jī)的顯示器前，用戶可以同時(shí)觀察到鍵盤和顯示器；輸入時(shí)，用戶注視想要輸入的鍵位，觀察3秒鐘，用戶產(chǎn)生的腦電信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊傳入雙拼輸入鍵盤的腦電處理模塊進(jìn)行處理，處理結(jié)果進(jìn)行編碼傳入上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)漢字輸入，每個(gè)漢字需要兩個(gè)鍵位的組合，用戶根據(jù)上位機(jī)中的輸入反饋來(lái)進(jìn)行確認(rèn)和修改。