[發明專利]基于眼電信號的閱讀狀態識別方法及裝置

有效

• 申請號: 201210557017.8
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103054576A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 高小榕;鄭敏敏;閆錚;高上凱
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61B5/0496
• 分類號: A61B5/0496
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及神經工程技術領域，具體涉及一種基于眼電信號的閱讀狀態識別方法及裝置。?

背景技術

閱讀是一種重要的認知過程。閱讀是借助感官，通過思考來了解文字符號所表達的內容，并以理解文字意義為中心的智力活動。閱讀目標決定閱讀態度，而閱讀態度影響閱讀效果。?

閱讀時視覺信息來自眼睛。閱讀時閱讀者的眼睛活動可以分為回視、掃視、注視等幾個步驟；研究表明，閱讀者在閱讀時不同的眼睛活動會產生不同特征的眼動波形；因此可以通過觀測眼動行為來分析閱讀行為。目前，很多學者通過分析眼動數據對閱讀時的信息處理過程進行研究；特別地，眼動行為的分析對于閱讀障礙患者的成病原因有著重要的參考價值。?

在眼動檢測的幾種方法中，眼電技術具有成本低、便于操作的優勢；這是因為眼睛可以看作是一個角膜端帶正極，視網膜端帶負極的偶極子，眼睛的運動會產生電壓；這種在視網膜色素上皮和光感受細胞之間存在的視網膜靜電信號被稱為眼電信號；而眼電信號可以通過在眼睛周圍放置檢測電極直接檢測。因此一種基于眼電信號的閱讀狀態識別方法及裝置是非常具有可行性以及實用性的。?

發明內容

（一）要解決的技術問題?

本發明的目的在于提供一種基于眼電信號的閱讀狀態識別方法及裝置，用于客觀、方便的檢測閱讀者的閱讀狀態，一方面為日常生活中的閱讀行為研究提供技術支持，另一方面可以為臨床診斷及閱讀障?礙患者的治療提供幫助。?

（二）技術方案?

本發明技術方案如下：?

一種基于眼電信號的閱讀狀態識別方法，包括步驟：?

S1.采集受試者眼電信號并進行預處理；?

S2.結合形態學算法對預處理后的眼電信號進行平滑處理；?

S3.提取各個閱讀階段對應的特征脈沖；?

S4.根據所述特征脈沖判讀受試者是否處于閱讀狀態。?

優選的，所述步驟S1包括：?

S101.在受試者眼部兩側分別設置有檢測電極，每個檢測電極分別接收并口同步信號；?

S102.對所有檢測電極采集到的眼電信號經過放大以及數模轉換后進行去基線處理；?

S103.根據所述并口同步信號為去基線處理后的眼電信號中每個眼電電位標定時間。?

優選的，所述步驟S2包括：?

S201.從預處理后的眼電信號中選取延遲值長度結構元素；?

S202.將眼部兩側的檢測電極各自得到的眼電信號做差處理后得到水平眼電信號；?

S203.根據所述延遲值，利用形態學算法，對所述水平眼電信號進行平滑處理。?

優選的，所述步驟S203包括：?

根據所述延遲值長度結構元素，對所述水平眼電信號依次進行開操作的腐蝕運算、膨脹運算以及閉操作的腐蝕運算、膨脹運算。?

優選的，所述步驟S3包括：?

S301.對平滑處理后的眼電信號進行差分處理；?

S302.設定回視脈沖選取閾值以及掃視脈沖選取閾值；?

S303.根據所述回視脈沖選取閾值以及掃視脈沖選取閾值從差分處理后的眼電信號中提取回視脈沖和其發生時刻以及掃視脈沖和其發生時刻。?

優選的，所述步驟S301中差分處理的差分時間窗長度為0.015秒-0.075秒。?

優選的，所述掃視脈沖選擇閾值為差分處理后的眼電信號最大值相反數的百分之三至百分之十，所述回視脈沖選擇閾值為差分處理后的眼電信號最大值的百分之十五至百分之三十五。?

優選的，所述步驟S4包括：?

設定判斷閾值；若相鄰回視脈沖之間的掃視脈沖個數不小于所述判斷閾值，則認為受試者處于閱讀狀態。?

本發明還提供了一種基于眼電信號的閱讀狀態識別裝置：?

一種基于眼電信號的閱讀狀態識別裝置，包括依次連接的眼電信號采集模塊、眼電信號處理模塊、特征脈沖提取模塊以及閱讀狀態判斷模塊；?

所述眼電信號采集模塊采集受試者的眼電信號并發送至所述眼電信號處理模塊；所述特征脈沖提取模塊對經所述眼電信號處理模塊平滑處理后的眼電信號進行差分處理，并提取各個閱讀階段對應的特征脈沖；所述閱讀狀態判斷模塊根據所述特征脈沖判讀受試者是否處于閱讀狀態。?

優選的，所述眼電信號采集模塊包括分別設置于受試者眼部兩側的多個檢測電極、設置于受試者乳突的參考電極、設置于受試者額頭的接地電極以及分別向每個電極發送并口同步信號的上位機。?

（三）有益效果?