牙控智能家居的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種牙控智能家居系統(tǒng)。本發(fā)明利用EmotivEPOC采集咬牙動(dòng)作產(chǎn)生的腦肌電信號(hào)，將采集信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換為控制命令，再用這些控制命令控制智能家居設(shè)備。本發(fā)明可以產(chǎn)生多達(dá)18種不同的咬牙狀態(tài),這18種命令還可以組合形成更多的命令。由于咬牙動(dòng)作集方便、簡(jiǎn)單、舒適、安靜、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、抗干擾、多任務(wù)、不分散注意力、多數(shù)人適合等眾多特點(diǎn)于一身，所以該發(fā)明不僅可以和現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，為智能家居系統(tǒng)提供一種全新的控制方式，還為人們提供了更加高效、便捷的智能家居環(huán)境。
【專利說(shuō)明】牙控智能家居
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于人機(jī)交互領(lǐng)域，主要涉及運(yùn)用咬牙產(chǎn)生的腦肌電信號(hào)控制家用設(shè)備，具體就是用咬牙動(dòng)作來(lái)控制家電設(shè)備，以達(dá)到控制智能家居便利和高效的目的，提高生活質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂智能家居是現(xiàn)代電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它能夠自動(dòng)控制和管理家電設(shè)備，并且能夠?yàn)樽籼峁┌踩孢m、高效便利的學(xué)習(xí)生活及工作環(huán)境。家居智能化系統(tǒng)將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器以及家庭保安裝置通過(guò)有線或無(wú)線的方式連接起來(lái)，并進(jìn)行集中或異地的監(jiān)控、管理，保持家庭住宅環(huán)境的舒適、協(xié)調(diào)。與普通的家居相比，智能家居不僅具備傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適溫馨，高效安全的高品位生活環(huán)境，還將一個(gè)被動(dòng)靜止的居住環(huán)境提升為一個(gè)有一定智慧協(xié)助能力的體貼的生活幫手，進(jìn)一步優(yōu)化住戶的生活質(zhì)量。
[0003]作為智能家居的核心系統(tǒng)的是智能家居的控制系統(tǒng)，它的設(shè)計(jì)功能的完善必將推動(dòng)住宅智能化的發(fā)展。目前，市場(chǎng)上的智能家居主要是通過(guò)觸摸屏、無(wú)線遙控器、電話、互聯(lián)網(wǎng)或者語(yǔ)音識(shí)別控制家用設(shè)備，主要手段包括手工(含手腳動(dòng)作)、語(yǔ)音，手工交互方式是主流，應(yīng)用廣泛而且成熟，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)也在不斷的發(fā)展完善中。
[0004]手工交互控制非常成熟，但對(duì)于一些特殊任務(wù)下，雙手處于忙碌狀態(tài)(如做飯，洗衣服等)，就迫切需要補(bǔ)充其他交互控制手段。語(yǔ)音識(shí)別控制手段因個(gè)體差異、外界噪聲等導(dǎo)致狀態(tài)模糊、識(shí)別困難、準(zhǔn)確度不高，雖然經(jīng)過(guò)多年的研究與推廣，仍無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，設(shè)計(jì)集方便、簡(jiǎn)單、舒適、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、抗干擾、多任務(wù)、不分散注意力、多數(shù)人適合等眾多特點(diǎn)于一身的牙控智能家居系統(tǒng)。不僅可以和現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，為智能家居系統(tǒng)提供一種全新的控制方式，還為人們提供了更加高效、便捷的智能家居環(huán)境。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括:EEG采集設(shè)備(Emotiv EP0C)、智能眼鏡、家電設(shè)備(智能電視機(jī)、風(fēng)扇、空調(diào)、電話、冰箱、燈、音響、家庭影院、洗衣機(jī)、油煙機(jī)、煤氣灶、電飯鍋、窗簾等)、wifi轉(zhuǎn)紅外學(xué)習(xí)裝置。具體可通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):
A.腦肌電信號(hào)采集。EmotivEPOC是高分辨率的無(wú)線神經(jīng)認(rèn)知頭盔，是用一系列的傳感器把由腦部產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)無(wú)線連接到智能眼鏡。帶上Emotive EPOC頭盔，在我們感興趣的CP3，CP4通道上放上有電極的海綿，如果海綿不夠潮濕的話，海綿上要蘸有鹽水以降低阻抗，然后對(duì)CP3、CP4兩通道的所采集的腦電信號(hào)進(jìn)行處理；
B.信號(hào)處理。在智能眼鏡處理器中首先進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理:濾波，去漂移，然后定位咬牙位置，提取咬牙信號(hào)，量化提取的信號(hào)，再經(jīng)過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類，可以得到多達(dá)18種命令；
C.信號(hào)控制模塊。信號(hào)控制模塊主要包括兩部分:智能家居應(yīng)用軟件系統(tǒng)和wifi轉(zhuǎn)紅外學(xué)習(xí)裝置，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后的信號(hào)通過(guò)智能眼鏡上應(yīng)用軟件處理，可經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向wifi轉(zhuǎn)紅外學(xué)習(xí)裝置發(fā)送這18個(gè)命令，通過(guò)wifi轉(zhuǎn)紅外學(xué)習(xí)裝置再向各個(gè)家電設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的控制命令，繼而控制整個(gè)家電設(shè)備。
[0007]本發(fā)明的牙控智能家居系統(tǒng)集方便、簡(jiǎn)單、舒適、安靜、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、抗干擾、多任務(wù)、不分散注意力、多數(shù)人適合等眾多特點(diǎn)于一身，為智能家居市場(chǎng)開辟了新的控制手段的同時(shí)，也為人們的智能家居生活環(huán)境帶來(lái)了安全、便利和高效。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1本發(fā)明方法中流程示意圖 圖2咬牙動(dòng)作信號(hào)采集原理圖
圖3左咬三次波形圖 圖4右咬三次波形圖 圖5左右同時(shí)咬三次波形圖 圖6左長(zhǎng)咬波形圖 圖7右長(zhǎng)咬波形圖 圖8左右同時(shí)長(zhǎng)咬波形圖 圖9總體控制主界面 圖10電視控制主界面 圖11電視節(jié)目控制界面 圖12上網(wǎng)控制界面 圖13風(fēng)扇控制界面
具體實(shí)施方案
[0009]為使本發(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)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0010]步驟(I)采集咬牙動(dòng)作產(chǎn)生的腦肌電信號(hào)?？刹捎脦讉€(gè)相關(guān)的信號(hào)強(qiáng)度明顯的采集電極(比如，根據(jù)國(guó)際10-20標(biāo)準(zhǔn)電極分布系統(tǒng)，咬牙采用3個(gè)電極:參考電極、CP3和CP4)的采集設(shè)備，從而降低數(shù)據(jù)處理量，提高數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理算法的效率。
[0011]步驟(2)咬牙動(dòng)作的信號(hào)分析。具體步驟如下:
a.首先對(duì)于采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通濾波處理，去除信號(hào)基線漂移；
b.定位時(shí)序信號(hào)中牙齒動(dòng)作產(chǎn)生信號(hào)的位置，并提取該信號(hào)；
c.量化提取的信號(hào)，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適當(dāng)分類，將咬牙動(dòng)作區(qū)分為左邊咬牙、右邊咬牙、左右兩邊同時(shí)咬牙三種狀態(tài)；
d.分析時(shí)域信號(hào)持續(xù)時(shí)間以及咬牙狀態(tài)和次數(shù)，若時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)I秒，則利用可變窗口方法，初始化窗口數(shù)量N計(jì)為1，逐漸調(diào)整窗口長(zhǎng)度，若窗口長(zhǎng)度大于閾值T，則N自動(dòng)加I ;遍歷整個(gè)咬牙時(shí)序信號(hào)后，若N是為I，則表示咬I次，若N是2，則表示咬了 2次，若N是3，則表不咬了 3次。若N是4,則表不咬了 4次。若時(shí)長(zhǎng)持續(xù)超過(guò)I秒,則表不長(zhǎng)咬狀態(tài)。[0012]步驟(3)整合上述步驟c和d的分類結(jié)果，可以區(qū)分出不同的咬牙動(dòng)作狀態(tài)。咬牙動(dòng)作具體可分為:左咬一次(sOl)、左咬兩次(s02)、左咬三次(s03)、左咬四次(s04)、左長(zhǎng)咬(s05)、右咬一次(s06)、右咬兩次(s07)、右咬三次(s08)、左咬四次(s09)、右長(zhǎng)咬(slO)、左右同時(shí)咬一次(sll)、左右同時(shí)咬兩次(sl2)、左右同時(shí)咬三次(sl3)、左右同時(shí)咬四次(sl4)、左右同時(shí)長(zhǎng)咬(sl5)。另外，為了開機(jī)和關(guān)機(jī)特產(chǎn)生如下一種咬牙狀態(tài)，即左右同時(shí)長(zhǎng)咬持續(xù)超過(guò)2秒，記為sl6。為了增加智能家居的更多功能，特產(chǎn)生如下二種咬牙狀態(tài)，即左長(zhǎng)咬持續(xù)超過(guò)2秒，記為sl7，右長(zhǎng)咬持續(xù)超過(guò)2秒，記為sl8。
[0013]順序完成步驟⑴、步驟⑵、步驟(3)即可實(shí)現(xiàn)咬牙動(dòng)作產(chǎn)生的腦肌電信號(hào)的多達(dá)18種狀態(tài)的識(shí)別。
[0014]步驟(4)設(shè)計(jì)牙控應(yīng)用軟件的控制命令。如圖9所示。第一次sOl智能眼鏡連接到wifi轉(zhuǎn)紅外學(xué)習(xí)裝置，第二次sOl斷開。s02左移選項(xiàng)，s03右移選項(xiàng)，s04上移選項(xiàng)，s05下移選項(xiàng)，s06確認(rèn)；第一次sOl后智能眼鏡中將會(huì)出現(xiàn)圖9。下面以電視和風(fēng)扇為例來(lái)說(shuō)明控制命令的設(shè)置。當(dāng)進(jìn)入電視界面時(shí)(該電視是智能電視可以上網(wǎng)，也可以看電視)，如圖10所示，第一次s02打開電源，第二次斷開電源，s03左移，s04右移，s05確定，s06返回，當(dāng)進(jìn)入電視節(jié)目控制界面時(shí)，出現(xiàn)如圖11所示，這時(shí)所有的命令可以重新使用，s02-sll分別表示0-9十個(gè)數(shù)字，sl2表示返回；當(dāng)進(jìn)入到上網(wǎng)控制界面時(shí)，出現(xiàn)如圖12所示，這時(shí)電視機(jī)進(jìn)入上網(wǎng)模式，上移(802)，下移(803)，左移(s04)，右移(s05)，確認(rèn)(s06)，返回上一級(jí)(s07);當(dāng)進(jìn)入到風(fēng)扇控制界面時(shí)，如圖13所示，所有命令又可以重新使用，第一次s02電源開，第二次s02電源關(guān),風(fēng)速(s03),風(fēng)類(s04),搖頭導(dǎo)風(fēng)(s05),靜音(s06),預(yù)約定時(shí)(s07)。以上還有許多命令沒(méi)有用到，作為保留命令，為以后功能擴(kuò)展作預(yù)留命令。
[0015]在此說(shuō)明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改、變換、替代、組合、簡(jiǎn)化而不背離本發(fā)明的精神和范圍，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，說(shuō)明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種牙控智能家居系統(tǒng)，其特征在于，所述的方法包括以下步驟: (1)利用信號(hào)采集裝置采集咬牙動(dòng)作狀態(tài)產(chǎn)生的腦肌電信號(hào)； (2)將不同咬牙狀態(tài)采集的信號(hào)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換為不同的控制命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種牙控智能家居系統(tǒng)，其特征在于，所述的利用信號(hào)采集模塊采集咬牙動(dòng)作狀態(tài)產(chǎn)生的腦肌電信號(hào)，包括以下步驟: (1)咬牙按位置分為左邊、右邊、左右兩邊同時(shí)； (2)安裝腦肌電信號(hào)采集電極，腦電極的安裝位置采用國(guó)際10-20標(biāo)準(zhǔn)電極系統(tǒng)分布圖； (3)根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度特征，選取相關(guān)采集電極，減少電極數(shù)目，最大程度地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，比如本發(fā)明中采用參考電極、CP3和CP4電極等三個(gè)電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)一種牙控智能家居系統(tǒng)，其特征在于，所述的將采集信號(hào)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換為控制命令，包括以下步驟: (1)采用帶通濾波保留4-lOOHz頻段的信號(hào)，去除基線漂移； (2)分別利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和可變窗口方法來(lái)識(shí)別咬牙動(dòng)作的18種不同狀態(tài)作為控制指令(包括15種不同實(shí)時(shí)控制方式)； (3)這18種控制指令操控智能家居設(shè)備； 特舉例說(shuō)明如下:首先是控制主界面:連接/斷開wifi轉(zhuǎn)紅外學(xué)習(xí)裝置，電視主界面，風(fēng)扇主界面；進(jìn)入電視主界面:電視機(jī)的開/關(guān)，電視節(jié)目主界面，上網(wǎng)主界面；電視節(jié)目主界面包括0-9十個(gè)數(shù)字頻道，返回；進(jìn)入上網(wǎng)主界面:光標(biāo)上移，光標(biāo)下移，光標(biāo)左移，光標(biāo)右移，退出，返回；進(jìn)入風(fēng)扇主界面:風(fēng)扇的開/關(guān)，風(fēng)類，風(fēng)速，預(yù)約定時(shí)，搖頭導(dǎo)風(fēng)，靜音，返回。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103616882SQ201310679093
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月14日
【發(fā)明者】胡三清, 池劍鋒, 趙化賓 申請(qǐng)人:胡三清, 池劍鋒, 趙化賓