牙控智能家居

牙控智能家居

技术领域

本发明属于人机交互领域，主要涉及运用咬牙产生的脑肌电 信号控制家用设备，具体就是用咬牙动作来控制家电设备，以达 到控制智能家居便利和高效的目的，提高生活质量。

背景技术

所谓智能家居是现代电子技术、自动化技术及通信技术相结 合的产物。它能够自动控制和管理家电设备，并且能够为住户提 供安全舒适、高效便利的学习生活及工作环境。家居智能化系统 将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器以及家庭保安装 置通过有线或无线的方式连接起来，并进行集中或异地的监控、 管理，保持家庭住宅环境的舒适、协调。与普通的家居相比，智 能家居不仅具备传统的居住功能，提供舒适温馨，高效安全的高 品位生活环境，还将一个被动静止的居住环境提升为一个有一定 智慧协助能力的体贴的生活帮手，进一步优化住户的生活质量。

作为智能家居的核心系统的是智能家居的控制系统，它的设 计功能的完善必将推动住宅智能化的发展。目前，市场上的智能 家居主要是通过触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识 别控制家用设备，主要手段包括手工、语音，手工交互方式是主 流，应用广泛而且成熟，语音识别技术也在不断的发展完善中。

手工交互控制非常成熟，但对于一些特殊任务下，双手处于 忙碌状态，就迫切需要补充其他交互控制手段。语音识别控制手 段因个体差异、外界噪声等导致状态模糊、识别困难、准确度不 高，虽然经过多年的研究与推广，仍无法满足实际应用需求。

发明内容

本发明的一个目的就是克服上述现有技术中的缺陷和不足， 设计集方便、简单、舒适、实时、准确、抗干扰、多任务、不分 散注意力、多数人适合等众多特点于一身的牙控智能家居系统。 不仅可以和现有的智能家居系统进行有效结合，为智能家居系统 提供一种全新的控制方式，还为人们提供了更加高效、便捷的智 能家居环境。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明包括： EEG采集设备(EmotivEPOC)、智能眼镜、家电设备(智能电视 机、风扇、空调、电话、冰箱、灯、音响、家庭影院、洗衣机、 油烟机、煤气灶、电饭锅、窗帘等、wifi转红外学习装置。具体 可通过以下步骤实现：

A.脑肌电信号采集。EmotivEPOC是高分辨率的无线神经认 知头盔，是用一系列的传感器把由脑部产生的信号转换成电信号， 通过无线连接到智能眼镜。带上EmotiveEPOC头盔，在我们感兴 趣的CP3,CP4通道上放上有电极的海绵，如果海绵不够潮湿的话， 海绵上要蘸有盐水以降低阻抗，然后对CP3、CP4两通道的所采集 的脑电信号进行处理；

B.信号处理。在智能眼镜处理器中首先进行信号预处理：滤波， 去漂移，然后定位咬牙位置，提取咬牙信号，量化提取的信号， 再经过神经网络分类，可以得到多达18种命令；C.信号控制模块。 信号控制模块主要包括两部分：智能家居应用软件系统和wifi 转红外学习装置,经过信号处理后的信号通过智能眼镜上应用软 件处理，可经无线网络向wifi转红外学习装置发送这18个命令， 通过wifi转红外学习装置再向各个家电设备发送相应的控制命 令，继而控制整个家电设备。

本发明的牙控智能家居系统集方便、简单、舒适、安静、实 时、准确、抗干扰、多任务、不分散注意力、多数人适合等众多 特点于一身，为智能家居市场开辟了新的控制手段的同时，也为 人们的智能家居生活环境带来了安全、便利和高效。

附图说明

图1本发明方法中流程示意图

图2咬牙动作信号采集原理图

图3左咬三次波形图

图4右咬三次波形图

图5左右同时咬三次波形图

图6左长咬波形图

图7右长咬波形图

图8左右同时长咬波形图

图9总体控制主界面

图10电视控制主界面

图11电视节目控制界面

图12上网控制界面

图13风扇控制界面

具体实施方案

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合 附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

步骤(1)采集咬牙动作产生的脑肌电信号。可采用几个相关 的信号强度明显的采集电极(比如，根据国际10-20标准电极分 布系统，咬牙采用3个电极：参考电极、CP3和CP4)的采集设备， 从而降低数据处理量，提高数据实时处理算法的效率。

步骤(2)咬牙动作的信号分析。具体步骤如下：

a.首先对于采集的数据进行带通滤波处理，去除信号基线漂 移；；

b.定位时序信号中牙齿动作产生信号的位置，并提取该信 号；；c.量化提取的信号，并利用神经网络进行适当分类，将咬 牙动作区分为左边咬牙、右边咬牙、左右两边同时咬牙三种状态；； d.分析时域信号持续时间以及咬牙状态和次数，若时长不超过1 秒，则利用可变窗口方法，初始化窗口数量N计为1，逐渐调整 窗口长度，若窗口长度大于阈值T，则N自动加1；遍历整个咬牙 时序信号后，若N是为1，则表示咬1次，若N是2，则表示咬了 2次，若N是3，则表示咬了3次。若N是4，则表示咬了4次。 若时长持续超过1秒，则表示长咬状态。

步骤(3)整合上述步骤c和d的分类结果，可以区分出不同 的咬牙动作状态。咬牙动作具体可分为：左咬一次(s01)、左咬 两次(s02)、左咬三次(s03)、左咬四次(s04)、左长咬(s05)、右 咬一次(s06)、右咬两次(s07)、右咬三次(s08)、左咬四次(s09)、 右长咬(s10)、左右同时咬一次(s11)、左右同时咬两次(s12)、左 右同时咬三次(s13)、左右同时咬四次(s14)、左右同时长咬(s15)。 另外，为了开机和关机特产生如下一种咬牙状态，即左右同时长 咬持续超过2秒，记为s16。为了增加智能家居的更多功能，特 产生如下二种咬牙状态，即左长咬持续超过2秒，记为s17，右 长咬持续超过2秒，记为s18。

顺序完成步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)即可实现咬牙动作产生 的脑肌电信号的多达18种状态的识别。

步骤(4)设计牙控应用软件的控制命令。如图9所示。第一 次s01智能眼镜连接到wifi转红外学习装置，第二次s01断开。 s02左移选项，s03右移选项，s04上移选项，s05下移选项，s06 确认；第一次s01后智能眼镜中将会出现图9。下面以电视和风 扇为例来说明控制命令的设置。当进入电视界面时(该电视是智 能电视可以上网，也可以看电视)，如图10所示，第一次s02打 开电源，第二次断开电源，s03左移，s04右移，s05确定，s06 返回,当进入电视节目控制界面时，出现如图11所示，这时所有 的命令可以重新使用,s02-s11分别表示0-9十个数字，s12表示 返回；当进入到上网控制界面时，出现如图12所示，这时电视机 进入上网模式，上移(s02)，下移(s03),左移(s04),右移(s05), 确认(s06),返回上一级(s07)；当进入到风扇控制界面时，如图 13所示，所有命令又可以重新使用，第一次s02电源开，第二次 s02电源关，风速(s03),风类(s04),摇头导风(s05),静音(s06), 预约定时(s07)。以上还有许多命令没有用到，作为保留命令， 为以后功能扩展作预留命令。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但 是，很显然仍可以作出各种修改、变换、替代、组合、简化而不 背离本发明的精神和范围，都在本发明的保护范围之内。因此， 说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。