一种基于脑机接口的电视遥控系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于脑机接口的电视遥控系统及系统，该系统包含Epoc耳机、主机PC、带USB控制电路的遥控器和数字电视，所述Epoc耳机为一种脑电图耳机，所述Epoc耳机采用14个液态电极传感器采集测试者头皮的脑电信号；所述主机PC中包含了配套的脑电信号分析与处理SDK，用以们二次开发和应用；带USB控制电路的遥控是在普通遥控器的基础上加入控制电路和USB转接，使得PC机上的指令可以控制遥控进而控制数字电视。本发明通过读取脑电波来获取用户的意图，然后将该意图通过脑机接口技术转换出来控制遥控进而控制电视，能够在不用肢体的情况下达到控制家庭电视的目标，为一些肢体功能障碍的人士提供了方便。
【专利说明】一种基于脑机接口的电视遥控系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及脑机结合【技术领域】，具体涉及一种基于脑机接口的电视遥控系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 目前，家庭电视已经基本实现数字化了。目前3D电视、云电视以及智能电视是最 受家庭用户亲昵的。虽然数字电视不断的取得发展，然而和数字电视交互的方式却并没有 取得进步，依然是采用红外通信的遥控。
[0003] 从另一方面看，脑机接口技术却不断的在发展中。人机交互的方式正在不断的演 变中，这包含Google和苹果公司即将推出的数字眼镜，一些智能感知的衣服等。从这方面 而言，将最先进的脑机交互技术引入数字家庭中是一个非常值得尝试的技术。
[0004] 现有的遥控系统非常简单，就是通过人按按钮然后将指令通过红外发送到数字电 视中进行接收。现有的遥控系统不能满足人们进一步的需求，特别是对一些残疾人士不能 操控遥控而言，就意味着不能实现对电视的控制。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提出一种基于脑机接口技术的数字电视遥控系统，系统通过穿戴 在头部的脑电采集器采集脑电信号，然后通过思维模式分析处理转化为控制命令，再将命 令通过USB遥控器控制电视。
[0006] 本发明实施例提供了 一种基于脑机接口的电视遥控系统，包含Epoc耳机、主机 PC、带USB控制电路的遥控器和数字电视，所述Epoc耳机为一种脑电图耳机，所述Epoc耳 机采用14个液态电极传感器采集测试者头皮的脑电信号；所述主机PC中包含了配套的脑 电信号分析与处理SDK，用以们二次开发和应用；带USB控制电路的遥控是在普通遥控器的 基础上加入控制电路和USB转接，使得PC机上的指令可以控制遥控进而控制数字电视。
[0007] 相应的，本发明实施还提供了一种基于EP0C耳机采集脑电波信号的方法，包括：
[0008] 基于Epoc耳机的14个电极测量脑部皮层不同部位的电波信号，然后经过无线传 输传给PC主机；无线接收端是配套的USB无线收发器，接收到信号后通过USB端口发送给 主机。
[0009] 本发明具有如下有益效果，本发明通过读取脑电波来获取用户的意图，然后将该 意图通过脑机接口技术转换出来控制遥控进而控制电视，能够在不用肢体的情况下达到控 制家庭电视的目标，给用户一种全新的体验，并为一些肢体功能障碍的人士提供了方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。
[0011] 图1是本发明实施例中的基于脑机接口技术的电视遥控系统结构图；
[0012] 图2是本发明实施例中的通过EP0C耳机采集脑电波信号的流程图；
[0013] 图3是本发明实施例中的PC主机中的信号处理流程图；
[0014] 图4是本发明实施例中的思维模式分析流程图；
[0015] 图5是本发明实施例中的USB遥控及控制关系示例图；
[0016] 图6是本发明实施例中的控制电路的固件程序流程图。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018] 本发明的目的是提出一种基于脑机接口技术的数字电视遥控系统，系统通过穿戴 在头部的脑电采集器采集脑电信号，然后通过思维模式分析处理转化为控制命令，再将命 令通过USB遥控器控制电视。
[0019] 传统的电视遥控是直接通过红外控制电视的，其可变性比较少，所以改进的可能 性不大。随着脑机接口技术的发展，基于脑机接口技术的数字电视遥控系统变得可行。本 系统就是其中一种实现方法。如图1所示的是本系统的系统结构图，包含EP0C耳机、主机 PC、带USB控制电路的遥控器和数字电视。Epoc耳机是Emotiv System公司研发的一种脑 电图耳机，该耳机采用14个液态电极传感器采集测试者头皮的脑电信号。主机PC中包含 了 EmotivSystem公司提供的配套的脑电信号分析与处理SDK，以供我们二次开发和应用。 带USB控制电路的遥控[1]是在普通遥控器的基础上加入控制电路和USB转接，使得PC机 上的指令可以控制遥控进而控制数字电视。
[0020] 下文将详细说明本系统如何从脑电波的采集、将脑电波翻译为指令然后通过遥控 器遥控电视。
[0021] 图2所示的是通过EP0C耳机采集脑电波信号的流程图。 EEG(Electroencephalography)信号，也叫脑电波信号，是当前测量和采集脑波信号的三种 方式之一，这种方式是采集头皮的脑电波，属于无创伤采集，所以是当前相对广泛应用的技 术。另外两种方法都需要将感应器植入到脑部的内部，属于创伤型测量，但具有较高的精 度。本系统属于日常应用，对精度没有特别需求，只要能识别特定的几个命令即可，所以选 择了无创伤型的EEG方式。EEG采集器有很多，本系统采用Emotiv System公司的EP0C耳 机。该耳机通过14个电极测量脑部皮层不同部位的电波信号，然后经过无线传输传给PC 主机。无线接收端是配套的USB无线收发器，接收到信号后通过USB端口发送给主机。
[0022] 通过EP0C耳机采集到脑电波后，需要解读这些脑波信号。和EP0C耳机配套的 Emotiv System公司提供了一套SDK和软件。如图3所示的是本系统PC主机中的信号处 理流程，通过该流程完成从脑波信号到遥控信号的转换。如图所示首先需要经过EEG信号 处理，然后进入到状态缓冲区，在缓冲区的数据可以提供给外界进行查询。在SDK之外的是 Emotiv API接口，用于提供开发者应用程序的开发，系统本身也带有一套C++思维模式分 析软件，我们需要在这基础上将解码后的指令和遥控器的指令关联起来。
[0023] 如何将Emotiv系统中的指令和数字电视遥控中的指令对应关联起来是需要我们 制定合理的关联关系。EP0C能探测人脑12种运动想象，包括6个方向（向左，向右，向上， 向下，向前，和放大）及6种旋转（顺时针旋转，逆时针旋转，左转，右转，向前摇摆，向后摇 摆）。如表1所示的是本系统中EEG中动作和电视遥控命令的对应关系。本系统并没有实 现过多的指令主要是基于简化操作和训练而考虑的。用户使用脑机接口耳机需要经过初步 的训练，使得自己的思维能够相对准确的掌握思维对应的命令，如果命令太多，思维容易混 舌L所以基于用户的易用性上考虑，本系统当前只实现了 5个操作命令。如果随着脑机接口 技术的进一步发展，不排除增加更多的命令。从表中可以看出，包括频道调节、音量调剂以 及开关机都实现了对应，对基本的电视控制已经足够了。
[0024] 表1预定义认知动作的数值及对应的遥控命令
[0025]
【权利要求】
1. 一种基于脑机接口的电视遥控系统，其特征在于，包含Epoc耳机、主机PC、带USB控 制电路的遥控器和数字电视，所述Epoc耳机为一种脑电图耳机，所述Epoc耳机采用14个 液态电极传感器采集测试者头皮的脑电信号；所述主机PC中包含了配套的脑电信号分析 与处理SDK，用以们二次开发和应用；带USB控制电路的遥控是在普通遥控器的基础上加入 控制电路和USB转接，使得PC机上的指令可以控制遥控进而控制数字电视。
2. -种基于EPOC耳机米集脑电波信号的方法，其特征在于，包括： 基于Epoc耳机的14个电极测量脑部皮层不同部位的电波信号，然后经过无线传输传 给PC主机；无线接收端是配套的USB无线收发器，接收到信号后通过USB端口发送给主机。
【文档编号】H04N21/422GK104284232SQ201410552885
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】罗笑南, 石晓红, 曾金龙, 王众 申请人:中山大学