[發明專利]具有腦電情緒評估和調節功能的智能變色眼鏡及控制方法

在審

• 申請號: 202011626707.5
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112596273A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 陳俊龍;寧潤;張通
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G02C7/10
• 分類號: G02C7/10;G02F1/1514;G02F1/163;G06K9/62
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.具有腦電情緒評估和調節功能的智能變色眼鏡，包括眼鏡框架、所述眼鏡框架上設有變色眼鏡片(1)，其特征在于，所述眼鏡框架上設有眼鏡架體(2)、音樂播放模塊(51)和后腦勺架體(4)；所述變色眼鏡片(1)包括電致變色器組件，所述眼鏡架體(2)中設有電壓控制模塊(21)、電源(22)、腦波音樂生成模塊(23)、情緒評估模塊(24)；后腦勺架體(4)上設有腦電采集模塊(42)，腦電采集模塊(42)將采集的腦電信號傳給情緒評估模塊(24)和腦波音樂生成模塊(23)；

所述情緒評估模塊(24)從接收到的腦電信號中提取出一系列特征，對這些特征進行情緒分類，分類結果傳給電壓控制模塊(21)和腦波音樂生成模塊(23)；

所述腦波音樂生成模塊(23)從腦電信號和分類結果中生成對應情緒的音樂，并將音樂傳輸到音樂播放模塊(51)；

所述電壓控制模塊(21)根據分類結果輸出不同的電壓，從而調節變色眼鏡片(1)的顏色；所述電源(22)通過電源開關(6)控制智能變色眼鏡電源的通斷。

2.根據權利要求1所述的一種具有腦電情緒評估和調節功能的智能變色眼鏡，其特征在于，所述電致變色器組件包括第一電致變色器件，所述第一電致變色器件包括玻璃、透明導電層、電致變色層、電解質層和離子存儲層；所述電致變色層在未充電的情況下為透明色，當接收到外部電壓時顏色變深，電壓越大顏色越深，反之顏色變淺。

3.根據權利要求2所述的一種具有腦電情緒評估和調節功能的智能變色眼鏡，其特征在于，所述電壓控制模塊(21)包括電壓控制器，根據情緒評估的結果調節輸出電壓大小，情緒越消極，產生的電壓越大，情緒越積極，產生的電壓越小。

4.根據權利要求3所述的一種具有腦電情緒評估和調節功能的智能變色眼鏡，其特征在于，所述情緒評估模塊(24)包括深度神經網絡模型，使用訓練好的神經網絡模型從腦電信號提取腦電特征，并使用這些特征進行情緒分類。

5.根據權利要求4所述的一種具有腦電情緒評估和調節功能的智能變色眼鏡，其特征在于，所述深度神經網絡模型為卷積神經網絡CNN、循環神經網絡RNN、隱馬爾科夫模型HMM或者支持向量機SVM；所述腦波音樂生成模塊(23)包括腦波音樂生成模型，所述腦波音樂生成模型采用條件生成對抗模型CGAN或者深層卷積生成對抗模型DCGAN。

6.根據權利要求5所述的一種具有腦電情緒評估和調節功能的智能變色眼鏡，其特征在于，所述腦電采集模塊(42)包括干電極(41)、信號處理器，所述干電極(41)和信號處理器通過導線相連接，所述干電極(41)用來采集被試者的腦電信號，腦電信號經過信號處理器的放大、濾波。

7.根據權利要求6所述的一種具有腦電情緒評估和調節功能的智能變色眼鏡，其特征在于，所述腦電采集模塊(41)采用STM32芯片進行控制和處理，STM32芯片內置導聯選擇、前置放大、后置放大、阻抗檢測、濾波功能。

8.根據權利要求7所述的一種具有腦電情緒評估和調節功能的智能變色眼鏡，其特征在于，所述音樂播放模塊(51)為藍牙耳機(5)或骨傳導耳機。

9.根據權利要求1～8任一項所述的一種具有腦電情緒評估和調節功能的智能變色眼鏡，其特征在于，所述電源(22)為太陽能電池板，所述太陽能電池板根據電壓控制模塊(21)輸出不同的電壓。

10.根據權利要求9所述的一種具有腦電情緒評估和調節功能的智能變色眼鏡控的制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、首先使用者正確佩戴該智能變色眼鏡，調整后腦勺架體(4)與后腦勺的貼合程度，使干電極(41)穩定接觸后腦勺頭皮表面，打開電源開關，然后進行導聯選擇，腦電采集模塊(42)采集多導聯的腦電信號，關閉電源開關(6)，即停止；

S2、腦電采集模塊(42)實時采集被試者的腦電波信號，并對信號進行放大、濾波操作，然后將信號傳給情緒評估模塊(24)和腦波音樂生成模(23)；

S3、情緒評估模塊(24)先將腦電信號進行時間序列分割，使用訓練好的深度神經網絡模型從腦電信號中提取出一系列特征，對這些特征進行情緒分類，分類結果為積極、平靜和消極三種，將分類結果傳給電壓控制模塊(21)和腦波音樂生成模塊(23)；

S4、電壓控制模塊(21)根據接收的情緒分類結果調節輸出電壓的大小，若采用第一電致變色器件，則情緒為消極時輸出aV的電壓，情緒為平靜時輸出bV的電壓，情緒為積極時輸出cV的電壓，然后將電壓作用到變色眼鏡片(1)中；若采用第二電致變色器件，情緒為消極時輸出dV、情緒為平靜時輸出eV、情緒為積極時輸出cV的輸出電壓；

S5、電源(22)根據電壓控制模塊(21)施加不同的電壓給變色眼鏡片(1)后鏡片顏色就會發生改變，電壓越大顏色越深，反之顏色變淺；

S6、腦波音樂生成模塊(23)接收腦電信號和情緒分類結果，使用訓練好的腦波音樂生成模型(23)生成可調節該情緒的腦波音樂，當情緒為積極時生成較平靜的能讓人冷靜的音樂，情緒為消極時生成較活潑歡快的能調動情緒的音樂，情緒為平靜時生成較舒緩的能讓人集中精神的音樂，然后將生成的音樂傳輸到音樂播放模塊(51)；

S7、音樂播放模塊(51)播放生成的腦波音樂，從而調節使用者的情緒。