CN109696745A - 一种基于脑电波检测与控制的虚拟现实一体头盔 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的一种基于脑电波检测与控制的虚拟现实一体头盔，其特征在于，包括步骤：A、依据脑电帽采集脑电信号、脑电波形1；B、将所采集的脑电信号进行放大、噪声消除等算法处理2；C、将处理过的脑电信号通过蓝牙或者WiFi模块传送至应用程序(含游戏、影视等内容)3；D、应用程序将收到的处理过的脑电信号进行算法匹配，从而进行控制虚拟现实内容4；其组成包括：A、该头盔包含头盔壳体、脑电极帽内衬、蓝牙装置、wifi模块、VR眼镜、耳机、主机、电源和调控原件；B、脑电极帽与虚拟现实眼镜，虚拟现实眼镜是抽拉式，所述头盔包含至少一个或多个脑电数据采集点。

Description

一种基于脑电波检测与控制的虚拟现实一体头盔

技术领域

本发明涉及一种结合虚拟现实技术领域和脑电技术领域的虚拟现实一体头盔。

背景技术

虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。虚拟现实技术主要包括：模拟环境、感知、自然技能等方面。

脑电波(Electroencephalogram，EEG)是大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。脑电波是一些自发的有节律的神经电活动，大概可划分为四个波段，即δ、θ、α、β，在人心情愉悦或静思冥想时，一直兴奋的β波、δ波或θ波此刻弱了下来，α波相对来说得到了强化。因为这种波形最接近右脑的脑电生物节律，于是人的灵感状态就出现了。

将脑电波与虚拟现实技术结合，利用脑电信号控制虚拟现实眼镜的内容与交互，现有的技术是脑电与虚拟现实眼镜分体式头盔，这种技术传递数据慢、不方便佩戴、信号弱，本发明将脑电波检测与控制和虚拟现实眼镜合为一体，使得佩戴更方便、信号传输强度高，可以更准确、快速的利用脑电信号提供交互内容。

发明内容

针对现有脑电控制虚拟现实眼镜分体式头盔技术传递数据慢、不方便佩戴、信号弱等不足，为丰富虚拟现实内容和交互的输入，本发明提出一种基于脑电波检测与控制的虚拟现实一体头盔的解决方案，目的是可以更准确的利用脑电信号进行内容的交互与信息和数据的处理。我们的优点是借助于本发明专利的技术方案，利用脑电波探查技术，解决了脑电分体式头盔的传递数据效率与脑电信号精准度的问题，使其佩戴更方便、信号传输强度高，可以更准确、快速的利用脑电信号提供交互内容。

本发明所涉及的结合虚拟现实技术领域和脑电技术领域的虚拟现实一体头盔。其主要特征包括：虚拟现实眼镜、脑电系统、定位系统、无线传输系统、有线传输系统等；

所述的脑电虚拟现实眼镜，其内部包含虚拟现实头盔的主板、目视透镜、液晶屏、可拆卸的缓冲棉与鼻托、IR滤镜、微处理器、音频解码芯片、闪存、陀螺仪，眼镜采取抽拉式，带上头盔之后，可以把眼镜拉到眼前，即使配戴眼镜也不会影响体验；

所述的脑电系统，包括脑电头盔壳体、脑电极、电池模块、WiFi模块、集成电路板、电源开关等，其基本功能是可根据不同的头型调节电极与头部接触的范围，从而更好地探查脑电信号。在头盔壳体内部会有国际脑电图学会标定的21个电极导联定位点。根据不同需要可以设置不同的检测采集点，获得不同的脑电数据，以适配不同的项目需求；

所述的定位系统包括距离感应器、红外感应器、空间定位系统、摄像头，为了配合虚拟现实内容中的行走、移动以及方向的定位；

本发明与现有技术相比的有益效果是，脑电信号可以作为虚拟现实的内容输入工具，可以更好的与内容互动，增强用户的使用体验。

附图说明

图1为国际通用脑电信号采集点

图2为具有脑电功能的虚拟现实一体式头盔结构图

图3为虚拟现实一体式眼镜功能流图

图4为虚拟现实一体式头盔工作程序图

具体实施方式

为了解决现有脑电控制虚拟现实眼镜分体式头盔技术传递数据慢、不方便佩戴、信号弱等不足，为丰富虚拟现实内容的输入，本发明提出一种基于脑电波检测与控制的虚拟现实一体式头盔的解决方案，如图1所示国际脑电图学会标定的电极导联定位标准，参考这些电极作为脑电波检测与控制的虚拟现实一体式头盔的探查电极。

图2为脑电一体头盔的结构图，其中：虚拟现实眼镜001、脑电头盔壳体002、连杆003、脑电极探查芯片004，旋钮005，波轮006，绑带007构成了虚拟现实一体头盔的基本结构，脑电头盔壳体002有嵌入探查芯片004对应图1的电极导联定位，连杆003作用是推拉式佩戴眼镜，可以调节人眼与眼镜的距离，方便舒适，脑电极探查芯片004的作用是存储数据，旋钮005的作用是调节脑电极与人脑结合的松紧度，从而能够适用于不同脑型、发型，更好地与头皮结合使检测更准确，波轮006的作用是调节瞳距，使得观看效果更好，绑带007为了头盔的佩戴更舒适，脑电极更好地与人脑结合，使得头盔更固定。

3.实现原理

用户在佩戴虚拟现实一体头盔时，通过调整旋钮改变探查电极与头皮的接触程度从而使头盔内部的探查电极与头发充分接触，以适宜检测为准，可以在虚拟现实眼镜内看到可以探测到大脑皮层的探查电极链接情况。在本实例中，各探查电极并联在一起，组成国际脑电图学会的导联定位，各探查电极可以独立工作，不受其他探查电极的影响。如图3所示，脑电极探查脑电信号，随后进行降噪处理，处理后的数据通过蓝牙或wifi模块传给电脑处理器，电脑软件处理脑电数据后提供对应内容的交互并且再通过蓝牙或wifi模块将交互内容数据反馈到虚拟现实眼镜内，用户即可根据自己实时的脑电数据来与反馈内容做出交互。

具体使用方法(如图4)：打开头盔电源开关(1)，在虚拟现实眼镜可以看到探查电极的链接情况，选择脑电极的采集点(2)，探查电极检测到的脑电数据经过算法降噪处理后，生成脑电信号(3)，探查电极的脑电信号数据通过WiFi模块(或者蓝牙模块)传递给计算机，发送至处理器(4)，计算机实时处理脑电数据(5)，根据数据提供对应内容的交互(6)，然后反馈到虚拟现实眼镜内(7)。即可根据自己的脑电来与内容作出交互。

本发明适用于虚拟现实的内容、影视、动画、游戏、音乐、心理、等各个领域。

Claims (6)

1.一种基于脑电波检测与控制的虚拟现实一体头盔，其特征在于，包括步骤：

A、依据脑电帽采集脑电信号、脑电波形01；

B、将所采集的脑电信号进行放大、噪声消除等算法处理02；

C、将处理过的脑电信号通过蓝牙或者WiFi模块传送至应用程序(含游戏、影视等内容)03；

D、应用程序将收到的处理过的脑电信号进行算法匹配，从而进行控制虚拟现实内容04。

2.一种基于脑电波检测与控制的虚拟现实一体头盔，其组成包括：A、该头盔包含头盔壳体、脑电极帽内衬、蓝牙装置、wifi模块、VR眼镜、耳机、主机、电源和调控原件；

B、脑电极帽与虚拟现实眼镜，虚拟现实眼镜是抽拉式，所述头盔包含至少一个或多个脑电数据采集点。

3.根据权利要求1所述的步骤A，其特征在于：

A、δ(1-3Hz)、θ(4-7Hz)、α(8-13Hz)、β(14-30Hz)等波形。

4.根据权利要求1所述的步骤B，其特征在于：

A、采用仪表放大器，将所采集到的各种脑电信号、镜像信号放大，同时有屏蔽线来屏蔽不必要的噪声。

5.根据权利要求1所述的步骤C，其特征在于：

A、采用标准蓝牙协议；

B、采用802的wifi协议。

6.根据权利要求1所述的步骤D，其特征在于：

A、情绪识别、意图识别、运动想象、通过机器学习的算法进行处理脑电信号。