[發明專利]一種用腦電波控制的虛擬中英文通用鍵盤設計方案

無效

• 申請號: 201110269595.7
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102339127A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 官金安;李梅;周到;陳軍波;劉海華;陳亞光
• 申請（專利權）人: 中南民族大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F3/048
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本方案涉及一種全新的人機交互方式，采用腦-機接口技術實現用腦電波進行中文/英文的錄入(無需手敲鍵盤或語音識別)，可以為癱瘓患者和其他嚴重運動機能喪失的人士提供一種與外界交流的方法。

背景技術

用腦電波控制計算機實現字符輸入所采用的是一種稱為腦-機接口的人機交互技術，該技術通過采集大腦思維活動中產生的電信號，然后對這些信號進行分析，判別出人的意圖，并將其轉換為命令來控制計算機等智能設備。腦-機接口按信號的產生方式可分為誘發和自發腦電兩種類型。誘發腦電BCI的誘發方式有視覺、聽覺、體感等多種方式。其中視覺誘發模式又有穩態、瞬態和事件相關電位等工作模式之分，特別適合構造虛擬鍵盤作為信息錄入接口。

目前，已有多種應用系統問世，主要分為兩大類應用：其一是直接用腦電波控制輪椅、家用電器等智能設備，其二是實現對計算機光標和鍵盤的控制。本發明屬于第二種應用，是基于視覺誘發事件相關電位(ERP)的腦-機接口，用來實現僅用腦電波而不用鍵盤和鼠標就能進行計算機中英文的輸入。

在字符錄入領域，最具代表性的是美國Farwell和Donchin等人在1988年提出的、利用腦電波中的P300成分構建一個36鍵的虛擬鍵盤，實現了26個英文字母和10個功能鍵的錄入[Electroencephalogr.Clin.Neurophysiol.，70：510-523，1988]。另外，還有一些采用穩態視覺誘發電位腦-機接口的字符錄入系統。

當前具有字符錄入功能的腦-機接口大多針對英文字母設計，多為美國Farwell和Donchin等人方案的改進。在中文的錄入方面，浙江大學報道了一個基于筆畫輸入的腦-機接口系統[電子學報，37(8)：1733-1738，2009]，其它漢字錄入系統或中英文混合錄入系統未見報道。

發明內容

本發明是一種全新的通用中英文錄入方法，通過在電腦屏幕上構建一個虛擬的、可以實現中英文切換的中英文輸入鍵盤(視覺刺激器)，使用者目視屏幕虛擬鍵盤上的某個按鈕，就能刺激人腦產生特定的腦電信號，對相應的腦電信號進行判別，就能知道其所選按鈕，從而達到中英文輸入的目的。是一種基于“模擬閱讀事件相關電位”誘發模式的腦-機接口技術。

本發明所采用的技術方案是：在電腦屏幕上構造一個由7(1行×7列)個按鈕組成的虛擬鍵盤，該鍵盤的每個鍵粒是由鍵名和一個小視窗組成的，每個鍵粒的上半部標注有代表該鍵名稱的字符，下半部是一個30×30像素的小視窗。該虛擬鍵盤采用兩相輸入的方法，即先選擇要輸入的字符所在的區(頁)，再在選中的區(頁)中選擇目標字符，故本發明構建的虛擬鍵盤由一個主頁和6個子頁組成。主頁的主要功能是實現對第1～6子頁的選擇，鍵名“a-g”、“h-n?”、“o-t”、“u-z”、“0-6”、“7-9”分別代表虛擬鍵盤的第1子頁到第6子頁，鍵名“刪除”代表刪除操作。第1子頁的鍵名“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”、“g”，第2子頁的鍵名“h”、“i”、“j”、“k”、“l”、“m”、“n”，第3子頁的鍵名“o”、“p”、“q”、“r”、“s”、“t”、“關閉”，第4子頁的鍵名“u”、“v”、“w”、“x”、“y”、“z”、“中/英”、第5子頁的鍵名“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”，第6子頁的鍵名“7”、“8”、“9”、“←”、“→”、“空格”、“回車”。該虛擬鍵盤實現了26個英文字符，10個數字字符和7個功能鍵的錄入。中英文的切換是由第4子頁的“中/英”按鈕來實現(該虛擬鍵盤在使用時，配套使用“搜狗/QQ拼音輸入法”，當然，其它任何一種輸入法均可)。在用戶使用的過程中，每個字符的選擇需要兩步方能完成，第一步是對主頁某個按鈕進行選擇，來選中該字符所在的子頁，第二步對選中子頁中的目標字符進行選擇，如此周而復始。基于這樣的原理，雖然我們構造的界面上只有7個待選項，但每次選擇后，這個7個待選項的鍵名都會根據上一步的選擇做出相應的變化，這樣，7個待選項就不僅僅只能輸入7個不同的字符。

本方案的有益效果是，采用的這種兩相(Two?Phase)輸入法，實現了26個英文字符，10個數字字符和7個功能鍵的錄入，而構建的虛擬鍵盤每個時刻卻都只有7個待選項顯示在屏幕上，這樣不僅因減少了每次選擇的待選項數目而提高了腦電模式識別的準確率，而且在任何時刻顯示器上只有7個按鈕，對其他應用程序使用的干擾減到了最小。虛擬鍵盤中有一個中/英文切換按鈕，實現了漢字拼音輸入與英文輸入的靈活切換，這樣，不僅能輸入英文字符，還能輸入漢字。

附圖說明