一种基于脑-机接口技术的电视控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电视控制系统，具体设及一种基于脑-机接口技术的电视控制系 统。
【背景技术】
[0002] 脑-机接口（Brain-computer interface ,BCI)技术作为一种实现大脑和外部设备 (计算机或外界环境等)之间的信息直接通信技术，近年来得到了突飞猛进的发展，已经在 生物医学、虚拟现实、游戏娱乐、康复工程等领域体现出重要的价值。
[0003] 目前大多脑-机接口系统（简称BCI系统）均是WPC机结合医用脑波测试仪进行开 发的，系统由视觉刺激器、PC机W及脑波测试仪=大部分组成，运样的系统主要存在W下一 些问题：
[0004] 1、传统的BCI系统大都采用闪烁的二极管或者显示器来产生视觉刺激，视觉刺激 器的尺寸较大，可移动性较差，所W不利于BCI系统的实际应用。
[0005] 2、由于使用PC机做数据分析、利用L邸做刺激模块，所W使得系统分散且庞大。
[0006] 3、PC机与下位机的通信依赖于串口线，整体体积和质量也较大，所W不利于移动 和携带。
[0007] 4、W往的设计只是实验性的技术研究，例如:利用BCI系统做些简单的控制、移动 电脑显示屏光标等，而更加具有实用性的功能还未研究。
[000引如何简化BCI系统的结构，使其体积减小、重量减轻、便于移动和携带，是一项非常 重要的研究课题。
[0009] 此外，如何提高BCI系统的实用性，使其更好的为重症患者服务，也是一项十分具 有挑战性的研究课题。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提供一种基于脑-机接口技术的电视控制系统，该控制系统W 广电的机顶盒作为控制目标，其不仅具有极强的实用性，可W更好的为重症患者服务，而且 整体结构得到极大简化，体积减小、重量减轻，便于移动和携带。
[ocm]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0012] -种基于脑-机接口技术的电视控制系统，其特征在于，包括:脑波信号采集器、 An化O id手机和ARM处理器，
[0013] 前述脑波信号采集器用来采集使用者大脑产生的稳态视觉诱发信号，并将采集到 的稳态视觉诱发信号W无线方式发送到Amlroid手机，
[0014] 前述Amlroid手机用来刺激使用者的视觉和对接收到的稳态视觉诱发信号进行分 析处理，并将控制命令W无线方式发送到ARM处理器，
[0015] 前述ARM处理器用来转换指令，其接收到控制命令后发送相应的红外信号给电视 机顶盒，完成一次控制动作。
[0016] 前述的基于脑-机接口技术的电视控制系统，其特征在于，前述脑波信号采集器包 括:EEG信号采集单元、数字信号处理单元和采集器蓝牙发送接口，
[0017] 前述EEG信号采集单元具有S个电极，第一电极作为测试电极，采集枕叶区的脑波 电位;第二电极作为参考电极，采集顶叶区的自发脑波电位;第=电极作为脑波地线，连接 在人体的耳部；
[0018] 前述数字信号处理单元用于对趾G信号采集单元采集到的微弱信号进行放大、滤 波和AD转换；
[0019] 前述采集器蓝牙发送接口用于将数字信号处理单元处理完毕的数据发送出去。
[0020] 前述的基于脑-机接口技术的电视控制系统，其特征在于，前述数字信号处理单元 采用的是化uroSky忍片。
[0021] 前述的基于脑-机接口技术的电视控制系统，其特征在于，在前述Amlroid手机的 屏幕上，一级页面呈现有分别指示"开"、"关"、"节目音量"的四幅W不同的频率闪烁的 指示图像，前述指示"节目"的指示图像还带有二级页面，前述二级页面呈现有分别指示"节 目加"、"节目减"和"返回"的=幅W不同的频率闪烁的指示图像，前述指示"音量"的指示图 像也带有二级页面，前述二级页面呈现有分别指示"音量加"、"音量减"和"返回"的=幅W 不同的频率闪烁的指示图像。
[0022] 前述的基于脑-机接口技术的电视控制系统，其特征在于，指示"开"的图像W化Z 的频率闪烁，指示"关"的图像W化Z的频率闪烁，指示"节目"的图像Wllhz的频率闪烁，指 示"音量"的图像W化Z的频率闪烁。
[0023] 前述的基于脑-机接口技术的电视控制系统，其特征在于，前述An化O i d手机自带 有手机蓝牙接收接口和手机蓝牙发送接口，前述Amlroid手机上还安装有用来处理邸G信号 的应用程序，前述应用程序主要包括两大功能模块:快速傅立叶变换模块、特征提取与分类 模块，
[0024] 前述快速傅立叶变换模块用于将Amlroid手机接收到的时域的信号变换为频域的 信号；
[0025] 前述特征提取与分类模块用于对频域的信号进行特征提取与识别，得到此时使用 者大脑诱发出的频率。
[0026] 前述的基于脑-机接口技术的电视控制系统，其特征在于，前述ARM处理器包括:处 理器蓝牙接收接口和红外信号发射单元，前述红外信号发射单元接收到处理器蓝牙接收接 口传输来的命令后，将命令转换为相应的红外信号，并将红外信号发送给电视机顶盒。
[0027] 本发明的有益之处在于：
[002引（1)整个控制系统由脑波信号采集器、Android手机和ARM处理器S个相对独立的 部分组成，模块化程度高，十分有利于制造和使用，生产成本和使用成本都降低；
[0029] (2)用Amlroid手机替代传统的视觉刺激器和PC机，不仅尺寸大大减小，可移动性 得到极大的提升，而且有效降低了硬件系统的复杂度，减少了硬件开发成本，运对于BCI系 统的实际应用极为有利；
[0030] (3)电视是家居最常用的设备，W广电的机顶盒作为控制目标，具有很强的实用 性；
[0031] (4)可扩展性强，可W融入跨平台的各种家居电器甚至可W发展为智能家居系统；
[0032] (S)Amlroid处理速度很快，屏幕刷新速度几乎对刺激模块不产生影响。
【附图说明】
[0033] 图1(a)是机顶盒遥控器发射的完整波形；
[0034] 图1 (b)是机顶盒遥控器发射的引导码波形；
[0035] 图1 (C)是二进制"0"的发射波形；
[0036] 图1 (d)是二进制T'的发射波形；
[0037] 图2是机顶盒解码流程；
[0038] 图3是本发明的电视控制系统的组成示意图；
[0039] 图4是本发明的电视控制系统控制机顶盒的过程。
【具体实施方式】
[0040] W下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0041] 本发明的控制系统W广电的机顶盒作为控制目标，由于机顶盒的遥控的编码格式 兼容，所W控制目标广泛。
[0042] 由于广电的机顶盒遥控器的编码采用32位，所W需要对机顶盒遥控器遥控码进行 解码。
[0043] -般的红外遥控系统都是由=部分构成:红外遥控信号发射器、红外遥控信号接 收器、微控制器及其外围电路。
[0044] 其中，红外遥控信号发射器用来产生遥控编码脉冲。驱动红外发射管输出红外遥 控信号，遥控接受头对遥控信号进行放大、检波、整形，最后解调出遥控编码脉冲。
[0045] 大多数遥控编码脉冲信号都是调制在38KHZ的方波上，经过缓冲放大后送至红外 发光二极管，转化为红外信号发射出去。
[0046] 编码格式:数据格式包括了引导码、用户码、数据码和数据码反码，编码总占32位。 数据反码是数据码反相后的编码，编码时可用于对数据的纠错。注意:第二段的用户码也可 W在遥控应用电路中被设置成第一段用户码的反码。
[0047] 图1(a)至图1(d)给出了机顶盒遥控器的发射波形。其中，图1(a)为发射的完整波 形，图1(b)为发射的引导码波形，图I(C)为二进制"0"的发射波形，图1(d)为二进制T'的发 射波形。
[0048] 由图1(a)至图1(d)我们可知：无论是0信号还是1信号，它们的低电平持续时间都 是相同的，但它们的高电平持续时间是不同的，可W根据脉冲的高电平持续时间来识别当 前接受到的信号是处于引导码，还是位"0"或位"r。
[0049] 基于此规则，参照图2,机顶盒的解码流程如下：
[0050] ARM处理器接受红外波形，获取高电平时间，然后将获取的高电平时间与设定的几 个阔值进行比较：
[0051] (1)如果高电平时间大于或等于5.0ms，则当前信号为无效信号，否则执行步骤(2) 继续比较；
[0052] (2)如果高电平时间大于4.0ms，则当前信号为起始信号，否则执行步骤(3)继续比 较；
[0053] (3)如果高电平时间大于I. 2ms并且小于1.8ms，则当前信号为I信号，否则执行步 骤(4)继续比较；
[0054] (4)如果高电平时间大于0.2ms并且小于1.0ms，则当前信号为0信号，否则为无效 信号。
[0055] 机顶盒的用户码为16位，当机顶盒收到起始信号后，会判断是否接收到了 32位数 据，如果接收够了 32位则停止接收，如果没有接收够32位则继续接收，并且将数据向左移 位。
[0056] 接下来，介绍本发明的电视控制系统的组成。
[0057] 参照图3,本发明的电视控制系统包括:脑波信号采集器、ArKlroid手机和ARM处理 器。
[005引一、脑波信号采集器
[0059] 人脑每个细胞都包含有一个巨大的电化复合体和功能强大的微数据处理及传递 系统，大脑工作时，神经细胞中离子运动的运动产生电流，大脑150亿的神经元(脑细胞)不 断释放出微电流。大脑总的电流活动情况可W用脑电分析仪化EG)现慢记录下来，运种大脑 电流活动的形态各不相同，有快有慢，由此产生了各种频率的脑电波。
[0060] 国际脑波协会针对脑波的振动频率不同，将脑波分为a脑波、朗亩波、0脑波、S脑波 四种波段。
[0062]
[0063] 我们采用的是a脑波和0脑波。
[0064] 脑波信号采集器用来采集使用者大脑产生的稳态视觉诱发信号，并将采集到的稳 态视觉诱发信号W无线方式发送到Amlroid手机。
[0065] 脑波信号采集器包括:EEG信号采集单元、数字信号处理单元和采集器蓝牙发送接 P。
[0066] UEEG信号采集单元
[0067] EEG信号采集单元具有S个电极，分别是:第一电极、第二电极和第S电极，S个电 极均采用Ag/Ag合金制成，并且固定在头套上。
[0068] 第一