【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及人機(jī)交互、人工智能、腦機(jī)接口、顯示科學(xué)與技術(shù)等領(lǐng)域，特別涉及一種分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備及其交互方法。
技術(shù)介紹
1、腦機(jī)接口（bci）技術(shù)涉及多學(xué)科交叉融合。其中基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的腦機(jī)接口（ssvep-bci）利用人腦對(duì)特定視覺頻率的特異化反應(yīng)，具有直接性、自然性的特點(diǎn)，在未來的腦機(jī)交互應(yīng)用中存在巨大潛力。
2、盡管ssvep-bci技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展。然而，目前基于傳統(tǒng)液晶顯示器（lcd）的穩(wěn)態(tài)視覺刺激系統(tǒng)（lcd-ssvep）仍面臨著一些技術(shù)瓶頸和挑戰(zhàn)。
3、（1）lcd刺激信號(hào)質(zhì)量差，lcd的刷新率較低導(dǎo)致產(chǎn)生的視覺刺激波形存在畸變，難以激發(fā)高質(zhì)量的ssvep腦電信號(hào)，限制了ssvep-bci系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。
4、（2）lcd易產(chǎn)生視覺疲勞，“l(fā)cd易產(chǎn)生視覺疲勞，長(zhǎng)期使用可能導(dǎo)致用戶的不適感和注意力下降等問題。
5、（3）lcd成本高，lcd-ssvep系統(tǒng)通常需要配置一臺(tái)高刷新率的lcd顯示器，但是這種顯示器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且價(jià)格昂貴。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、技術(shù)問題：?鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，本專利技術(shù)提出一種利用高刷新率分區(qū)背光產(chǎn)生視覺刺激的液晶顯示ssvep技術(shù)（pb-ssvep），并基于pb-ssvep技術(shù)提出了一種分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備及其交互方法。分區(qū)背光電視與交互界面配合生成帶有視覺刺激的功能菜單。利用腦電采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集腦電數(shù)據(jù)，然后利用相關(guān)性分析法分析腦電數(shù)據(jù)中的頻
2、技術(shù)方案：本專利技術(shù)的一種分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備包括顯示模塊、腦電信號(hào)采集模塊、中央處理模塊；其中，顯示模塊包括分區(qū)背光信號(hào)生成模塊、分區(qū)背光控制模塊、存儲(chǔ)模塊、分區(qū)背光模塊和液晶顯示模塊；其中，分區(qū)背光信號(hào)生成模塊與中央處理模塊連接，用于生成視覺刺激信號(hào)并傳輸至分區(qū)背光控制模塊；分區(qū)背光控制模塊通過led驅(qū)動(dòng)模塊控制分區(qū)背光模塊的亮度和閃爍；存儲(chǔ)模塊包括斷電保存存儲(chǔ)器和易失性存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)分區(qū)信息和程序；液晶顯示模塊與中央處理模塊連接，用于顯示交互界面并更新顯示內(nèi)容；
3、腦電信號(hào)采集模塊佩戴在用戶的枕部，與中央處理模塊連接，用于實(shí)時(shí)采集用戶腦電信號(hào)并傳輸至中央處理模塊；
4、中央處理模塊，包括交互界面生成模塊、腦電信號(hào)分析模塊和通訊模塊；其中，交互界面生成模塊與顯示模塊連接，用于生成交互界面并控制顯示目標(biāo)；腦電信號(hào)分析模塊與腦電信號(hào)采集模塊連接，用于處理采集到的腦電信號(hào)，輸出特征數(shù)據(jù)并進(jìn)行分類識(shí)別；通訊模塊與顯示模塊和腦電信號(hào)分析模塊連接，用于傳輸交互數(shù)據(jù)和反饋?zhàn)R別結(jié)果。
5、所述的腦電信號(hào)采集模塊為非侵入式腦電采集設(shè)備，采用八通道的干電極或半干電極。
6、其中分區(qū)背光信號(hào)生成模塊，包括wifi/藍(lán)牙模塊、hdmi接口模塊、分區(qū)亮度特征提取模塊以及背光信息處理模塊；分區(qū)背光信號(hào)生成模塊分別接分區(qū)背光控制模塊、存儲(chǔ)模塊、液晶顯示模塊。
7、所述的分區(qū)背光控制模塊，包括2個(gè)或2個(gè)以上的led驅(qū)動(dòng)模塊，每個(gè)模塊包括2個(gè)或2個(gè)以上led分區(qū)；分區(qū)背光控制模塊分別與分區(qū)背光信號(hào)生成模塊、存儲(chǔ)模塊、分區(qū)背光模塊連接。
8、所述存儲(chǔ)模塊中的斷電保存存儲(chǔ)器為flash存儲(chǔ)器、eprom、emmc、ufs、易失性存儲(chǔ)器、固態(tài)硬盤或機(jī)械硬盤，其中，易失性存儲(chǔ)器為靜態(tài)ram和動(dòng)態(tài)ram，所述存儲(chǔ)模塊包括斷電保存存儲(chǔ)器和易失性存儲(chǔ)器。
9、所述分區(qū)背光模塊的光源為led背光源，或量子點(diǎn)qled。
10、所述中央處理模塊為通用計(jì)算機(jī)處理器或者基于大規(guī)模可編程邏輯的計(jì)算機(jī)設(shè)備或嵌入式設(shè)備。
11、所述腦電信號(hào)分析模塊包括信號(hào)預(yù)處理模塊、特征提取模塊、分類識(shí)別模塊，其中腦電信號(hào)連接到信號(hào)預(yù)處理模塊的輸入，信號(hào)預(yù)處理模塊的輸出連接到特征提取模塊的輸入，特征提取模塊的輸出連接到分類識(shí)別模塊的輸入；所述分類識(shí)別模塊基于相關(guān)性分析法cca或?yàn)V波器組相關(guān)性分析法fbcca進(jìn)行解碼識(shí)別。
12、所述和通訊模塊包括界面顯示通訊模塊、刺激信息通訊模塊、識(shí)別結(jié)果通訊模塊，通訊模塊分別連接交互界面生成模塊和顯示模塊。
13、本專利技術(shù)的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備的交互方法包括以下步驟：
14、步驟一：系統(tǒng)上電與啟動(dòng)，顯示模塊中的背光信息處理模塊從斷電保存存儲(chǔ)器讀取程序存入易失性存儲(chǔ)器，并從斷電保存存儲(chǔ)器中讀取各個(gè)分區(qū)的頻率與相位信息存入分區(qū)背光模塊；中央處理模塊通過刺激信息通訊模塊修改各分區(qū)的頻率與相位信息，顯示模塊會(huì)將修改后的信息同步更新到斷電保存存儲(chǔ)器與分區(qū)背光模塊；中央處理模塊通過界面顯示通訊模塊將交互界面的目標(biāo)塊大小、位置、顏色等信息傳輸?shù)斤@示模塊的液晶顯示模塊，中央處理模塊確認(rèn)腦電采集設(shè)備導(dǎo)聯(lián)狀態(tài)正常后，發(fā)送啟動(dòng)指令以啟動(dòng)整個(gè)智能顯示設(shè)備；
15、步驟二：分區(qū)背光信號(hào)生成，分區(qū)背光信號(hào)生成模塊根據(jù)各分區(qū)的頻率相位信息，計(jì)算生成對(duì)應(yīng)頻率刺激需要的每一時(shí)刻的亮度值，計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)椒謪^(qū)背光控制模塊的led驅(qū)動(dòng)芯片中，控制對(duì)應(yīng)的分區(qū)進(jìn)行閃爍，各分區(qū)周期性閃爍，閃爍頻率為18~35hz；同時(shí)，液晶顯示模塊將交互界面對(duì)應(yīng)的目標(biāo)顯示到液晶面板上；
16、步驟三：用戶與交互界面交互，用戶觀看智能顯示設(shè)備的顯示內(nèi)容，并與交互界面進(jìn)行交互，腦電信號(hào)采集模塊實(shí)時(shí)將用戶的腦電數(shù)據(jù)采集并傳輸?shù)街醒胩幚砟K中的腦電信號(hào)分析模塊；
17、步驟四：信號(hào)預(yù)處理，信號(hào)預(yù)處理模塊在接收到腦電信號(hào)之后，首先將數(shù)據(jù)進(jìn)行解包，將原始腦電信號(hào)以包序列輸入的數(shù)據(jù)格式解包成形狀為8通道的腦電數(shù)據(jù)，并將解包后的數(shù)據(jù)存入到一個(gè)先入先出的緩存區(qū)中；對(duì)于緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)做去基線漂移的處理以及進(jìn)行帶通濾波，將非關(guān)注的頻段濾除，并且濾除電器震蕩頻率；帶通濾波的帶通截止頻率為6hz~90hz，濾除的電器震蕩頻率包括25hz和50hz，陷波寬度為1hz~3hz；
18、所述包序列是指，腦電信號(hào)采集模塊采集并傳輸?shù)侥X電信號(hào)分析模塊的原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式是包序列的形式，在進(jìn)行后續(xù)的濾波、特征提取之前需要先將其解包成8通道的可用的數(shù)據(jù)格式；
19、步驟五：特征提取，特征提取模塊從緩存區(qū)中取出預(yù)處理后的腦電信號(hào)，根據(jù)目標(biāo)頻率列表生成相應(yīng)的基頻和倍頻模板信號(hào)，利用正弦和余弦函數(shù)生成目標(biāo)頻率及其倍頻的參考信號(hào)矩陣；然后，通過相關(guān)性分析法cca或?yàn)V波器組相關(guān)性分析法fbcca將腦電信號(hào)與模板信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，提取每個(gè)目標(biāo)頻率對(duì)應(yīng)的頻域響應(yīng)特征，最終將計(jì)算得到的特征值作為分類識(shí)別模塊的輸入；
20、步驟六：分類識(shí)別，分類識(shí)別模塊根據(jù)特征提取模塊輸出的頻域響應(yīng)特征，通過計(jì)算腦電信號(hào)與模板信號(hào)的相關(guān)性，得到相關(guān)系數(shù)；如果相關(guān)系數(shù)達(dá)到設(shè)定的閾值且連續(xù)三次識(shí)別一致，則輸出識(shí)別結(jié)果并更新本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于：包括顯示模塊（1）、腦電信號(hào)采集模塊（2）、中央處理模塊（3）；其中，顯示模塊（1）包括分區(qū)背光信號(hào)生成模塊（11）、分區(qū)背光控制模塊（12）、存儲(chǔ)模塊（13）、分區(qū)背光模塊（14）和液晶顯示模塊（15）；其中，分區(qū)背光信號(hào)生成模塊（11）與中央處理模塊（3）連接，用于生成視覺刺激信號(hào)并傳輸至分區(qū)背光控制模塊（12）；分區(qū)背光控制模塊（12）通過LED驅(qū)動(dòng)模塊控制分區(qū)背光模塊（14）的亮度和閃爍；存儲(chǔ)模塊（13）包括斷電保存存儲(chǔ)器和易失性存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)分區(qū)信息和程序；液晶顯示模塊（15）與中央處理模塊（3）連接，用于顯示交互界面并更新顯示內(nèi)容；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于，所述的腦電信號(hào)采集模塊（2）為非侵入式腦電采集設(shè)備，采用八通道的干電極或半干電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于，其中分區(qū)背光信號(hào)生成模塊（11），包括WiFi/藍(lán)牙模塊（111）、HDMI接口模塊（112）、分區(qū)亮度特征提取模塊（113）以及背光信息處理模塊（11
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于，所述的分區(qū)背光控制模塊（12），包括2個(gè)或2個(gè)以上的LED驅(qū)動(dòng)模塊，每個(gè)模塊包括2個(gè)或2個(gè)以上LED分區(qū)；分區(qū)背光控制模塊（12）分別與分區(qū)背光信號(hào)生成模塊（11）、存儲(chǔ)模塊（13）、分區(qū)背光模塊（14）連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于，所述存儲(chǔ)模塊（13）中的斷電保存存儲(chǔ)器為Flash存儲(chǔ)器、EPROM、eMMC、UFS、易失性存儲(chǔ)器、固態(tài)硬盤或機(jī)械硬盤，其中，易失性存儲(chǔ)器為靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM，所述存儲(chǔ)模塊（13）包括斷電保存存儲(chǔ)器和易失性存儲(chǔ)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于，所述分區(qū)背光模塊（14）的光源為L(zhǎng)ED背光源，或量子點(diǎn)QLED。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于，所述中央處理模塊（3）為通用計(jì)算機(jī)處理器或者基于大規(guī)模可編程邏輯的計(jì)算機(jī)設(shè)備或嵌入式設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于，所述腦電信號(hào)分析模塊（32）包括信號(hào)預(yù)處理模塊（321）、特征提取模塊（322）、分類識(shí)別模塊（323），其中腦電信號(hào)連接到信號(hào)預(yù)處理模塊（321）的輸入，信號(hào)預(yù)處理模塊（321）的輸出連接到特征提取模塊（322）的輸入，特征提取模塊（322）的輸出連接到分類識(shí)別模塊（323）的輸入；所述分類識(shí)別模塊（323）基于相關(guān)性分析法CCA或?yàn)V波器組相關(guān)性分析法FBCCA進(jìn)行解碼識(shí)別。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于，所述通訊模塊（33）包括界面顯示通訊模塊（331）、刺激信息通訊模塊（332）、識(shí)別結(jié)果通訊模塊（333），通訊模塊（33）分別連接交互界面生成模塊（31）和顯示模塊（1）。
10.一種基于權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備的交互方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于：包括顯示模塊（1）、腦電信號(hào)采集模塊（2）、中央處理模塊（3）；其中，顯示模塊（1）包括分區(qū)背光信號(hào)生成模塊（11）、分區(qū)背光控制模塊（12）、存儲(chǔ)模塊（13）、分區(qū)背光模塊（14）和液晶顯示模塊（15）；其中，分區(qū)背光信號(hào)生成模塊（11）與中央處理模塊（3）連接，用于生成視覺刺激信號(hào)并傳輸至分區(qū)背光控制模塊（12）；分區(qū)背光控制模塊（12）通過led驅(qū)動(dòng)模塊控制分區(qū)背光模塊（14）的亮度和閃爍；存儲(chǔ)模塊（13）包括斷電保存存儲(chǔ)器和易失性存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)分區(qū)信息和程序；液晶顯示模塊（15）與中央處理模塊（3）連接，用于顯示交互界面并更新顯示內(nèi)容；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于，所述的腦電信號(hào)采集模塊（2）為非侵入式腦電采集設(shè)備，采用八通道的干電極或半干電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于，其中分區(qū)背光信號(hào)生成模塊（11），包括wifi/藍(lán)牙模塊（111）、hdmi接口模塊（112）、分區(qū)亮度特征提取模塊（113）以及背光信息處理模塊（114）；分區(qū)背光信號(hào)生成模塊（11）分別接分區(qū)背光控制模塊（12）、存儲(chǔ)模塊（13）、液晶顯示模塊（15）。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)背光腦機(jī)交互智能顯示設(shè)備，其特征在于，所述的分區(qū)背光控制模塊（12），包括2個(gè)或2個(gè)以上的led驅(qū)動(dòng)模塊，每個(gè)模塊包括2個(gè)或2個(gè)以上led分區(qū)；分區(qū)背光控制模塊（12）分別與分區(qū)背光信號(hào)生成模塊（11）、存儲(chǔ)模塊（13）、分區(qū)背光模塊（14）連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉超，仲雪飛，魏偉，周佳琦，劉運(yùn)鴻，張雄，樊兆雯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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