[發明專利]具有基于頭部生物電信號的人機交互功能的增強現實設備

在審

• 申請號: 201610026840.4
• 申請日: 2016-01-17
• 公開（公告）號: CN105487675A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 仲佳;魯呈虎;錢源
• 申請（專利權）人: 仲佳;魯呈虎
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種智能穿戴設備，特別是一種可以檢測用戶頭部生物電信號和利用頭部生物電信號進行人機交互的增強現實（AR）設備。

背景技術

增強現實（AR）頭顯設備，是指一種將虛擬世界呈現在現實世界中并進行互動的頭戴式顯示設備。

近兩年，增強現實已經逐漸被大眾所了解，市場上也已經涌現出不少增強現實產品，包括谷歌公司的GoogleGlass，微軟公司的MicrosoftHoloLens等，現有產品的人機交互方式有體感交互，手勢交互，語音交互等，目前尚沒有一款增強現實（AR）頭顯設備具有基于頭部生物電信號的人機交互功能。

發明內容

本發明的任務是提供一種具有基于頭部生物電信號的人機交互功能的增強現實（AR）設備，包括增強現實設備的主機電路，其特征為，還包括生物電信號采集電極，生物電信號處理模塊。

所述生物電信號采集電極連接所述生物電信號處理模塊，所述生物電信號處理模塊與所述增強現實設備的主機電路電氣連接，所述生物電信號處理模塊接收并處理所述生物電信號采集電極采集到的生物電信號，所述增強現實設備的主機電路接收所述生物電信號采集電極處理后的信號并用于所述增強現實設備的人機交互控制中。

優選的，所述生物電信號采集電極，按用途劃分有三種，包括探測電極、參考電極和地電極。

優選的，所述生物電信號處理模塊，包括模擬信號處理模塊、模數轉換模塊和數字信號處理模塊。所述模擬信號處理模塊對生物電信號采集電極采集到的信號進行差分放大、濾波等處理，所述模數轉換模塊將模擬信號處理模塊處理后的模擬量信號數字化后傳給數字信號處理模塊處理。

其中，所述數字信號處理模塊可以是微處理器中運行的部分功能函數，也可以是獨立的數字信號處理模塊。所述數字信號處理模塊對數字化后的信號進行去基線漂移、工頻陷波等處理，并將處理后的數據傳輸給增強現實設備的主機電路，用于所述增強現實設備的人機交互控制中。

其中，所述探測電極、參考電極通過屏蔽線連接所述模擬信號處理模塊的差分輸入端；所述地電極通過屏蔽線連接所述模擬信號處理模塊的對消電路信號輸出端。

優選的，所述探測電極位于用戶的前額，與用戶的前額皮膚緊密接觸，作為所述模擬信號處理模塊中的差分放大電路的一個差分輸入端，用于探測生物電信號。

優選的，所述參考電極位于用戶前額離探測電極較遠的區域或位于用戶耳垂或位于用戶耳后乳突處，作為所述模擬信號處理模塊中差分放大電路的另一個差分輸入端，提供參考電勢。

優選的，所述地電極位于用戶前額離探測電極較遠的區域或位于用戶耳垂或位于用戶耳后乳突處，與所述模擬信號處理模塊的對消電路信號輸出端連接，可有效抑制工頻干擾。

其中，所述模擬信號處理模塊，包括放大電路和濾波電路，所述放大電路同時連接探測電極、參考電極，通過差分放大所述探測電極和參考電極間的電勢差，可以得到含有生物電信號的模擬信號；再通過所述濾波電路濾波處理后，得到較干凈的模擬量生物電信號。

其中，所述模數轉換模塊可以是微處理器內部的片內功能模塊，也可以是獨立的模數轉換器。通過使用所述模數轉換模塊，以每秒鐘幾百到幾千次的采樣頻率對所述模擬量生物電信號進行采樣，將模擬量生物電信號轉換為數字量生物電信號。

其中，所述數字信號處理模塊包括：數字信號預處理模塊、特征信號提取模塊和特征信號處理模塊。

其中，所述數字信號預處理模塊對數字化后的生物電信號進行去基線飄移、工頻陷波等處理，得到更干凈的數字信號；所述特征信號提取模塊，從干凈的數字信號中提取出腦電成分、肌電成分和眼電成分，獲得腦電信號、肌電信號和眼電信號；所述特征信號處理模塊分別對所述腦電信號、肌電信號和眼電信號進行處理。

所述腦電信號、肌電信號和眼電信號經過特征信號處理模塊處理后即可傳輸給增強現實主體內的主機電路用于用戶和增強現實設備之間的人機交互。

本發明同時公開了一種在增強現實設備中實現基于頭部生物電信號的人機交互功能的方法，所述方法的特征在于，使用了上述具有基于頭部生物電信號的人機交互功能的增強現實設備的電氣結構。

本發明的有益效果是，通過在增強現實設備上增加生物電信號采集電極和生物電信號處理模塊，在用戶佩戴本發明所述增強現實設備時，即可同時采集用戶的腦電信號、眼電信號和肌電信號并用于人機交互，增加了增強現實設備的人機交互方式，實現了增強現實設備的人機交互方式的多元化。

附圖說明