用于控制可控设备的脑控制接口系统的制作方法

本发明涉及一种用于控制可控设备的脑控制接口系统。本发明进一步涉及一种控制照明设备的方法以及一种用于执行该方法的计算机程序产品。

背景技术：

1、基于脑电波(brainwave)的设备控制是一项新兴技术。脑机接口(bci)用于检测用户的脑信号，据此从这些脑信号中导出信息。该信息可以例如指示用户的想法、精神状态(例如快乐、放松、聚精会神、中性)或行动。该想法可以例如指示用于诸如照明设备之类的可控设备的控制命令。在us10551921b2中公开了这样的系统的示例。存在两种主要类型的bci：非侵入式和侵入式bci。非侵入式版本是最常见的，并且包括放置在人头部的传感器(电极)。这些测量脑活动并将该数据翻译至计算机。大多数bci利用脑电图(eeg)系统，该系统典型特征是电极附接在头皮，其测量由脑内神经元发送的电流。此电流的变化反映了脑活动，因为当个体执行动作或思考某件事时，数十万神经元会被激励。这生成大到足以在头皮上测量的电流。然后，计算机系统试图理解此数据以得出用户的行动或想法。eeg系统的替代方案是眼电图(eog)、肌电图(emg)、皮肤电活动(eda)和光电容积描记术(ppg)系统。作为在头皮表面上利用电极的替代方案，可以使用可植入式脑机接口。在这里，探针通过由手术机器人执行的自动化过程插入脑。每个探针包括：包含能够在脑中定位电信号的电极的导线区域(area of wires)，以及在其中导线与允许脑信号的放大和获取的电子系统相互作用的感觉区域(sensory area)。

2、us2019387998 a1公开了一种可以提供用于将来自至少一个用户的生物信号数据(例如eeg脑扫描数据)与至少一个音乐数据项(例如歌曲或音乐片段)相关联的系统和方法。通过将生物信号数据或由此确定的情绪与音乐相关联，系统可以建立与情绪相关联的音乐的数据存储。然后，该数据库可以在通过eeg扫描确定用户正在感受特定情绪时被利用。当在用户的eeg数据中检测到特定情绪时，系统然后可以至少部分地基于与系统中的一个或多个音乐数据项相关联的相同或相似的情绪进行响应。例如，系统可以推荐与由用户目前正在体验的相同情绪相关联的特定歌曲。

技术实现思路

1、发明人已经意识到，外部刺激可以影响用户的脑活动，并且这种外部刺激可以由bci解释为用于可控设备的控制命令。例如，当区域中的照明变化时，用户可以认识到这种变化并且呈现相应的脑活动，其可以被脑控制接口解释为控制命令以基于控制命令改变光的输出。这可能导致对该区域中的照明的不期望的控制。因此本发明的一个目的是减少脑控制接口中假阳性的机会。

2、根据第一方面，该目的通过用于控制位于环境中的可控设备的脑控制接口系统实现，该脑控制接口系统包括：

3、-脑控制接口，其被配置为检测指示用于控制可控设备的控制命令的用户的脑活动并且从脑活动得出控制命令，

4、-传感器，其被配置为检测环境中的环境特性的变化，

5、-处理器，其被配置为：

6、确定在检测到的环境特性的变化与检测到的用户的脑活动之间是否存在时间相关性，并且

7、在时间相关性不存在的情况下根据控制命令控制可控设备，

8、在时间相关性存在的情况下避免根据控制命令控制可控设备。

9、脑控制接口可以被配置为分析用户的脑活动并从脑活动得出控制命令。然而，可能发生的是脑控制命令被意外检测到，因为用户已经观察到环境特性(例如，环境光水平、环境温度、环境声音、气流、环境湿度等)的变化。这将导致检测到的环境特性的变化和检测到的用户的脑活动将(基本上)同时进行。处理器因此可以确定在检测到的环境特性的变化与检测到的用户的脑活动之间是否存在时间相关性。如果检测到的脑控制命令(如由脑控制接口所确定)与检测到的外部刺激(即环境特性的变化)之间存在时间相关性，则脑控制命令被忽视。如果不存在时间相关性，则根据控制命令控制可控设备。通过确定时间相关性的存在并且相应地控制/避免控制可控设备，检测到错误的脑控制命令(假阳性)的机会得到减少并且脑控制接口系统的准确性得到提高。

10、处理器可以被配置为：确定检测到的环境特性的变化是否超过阈值，并且只有环境特性超过阈值时避免根据控制命令控制可控设备。处理器可以进一步被配置为：在检测到的环境特性的变化没有超过阈值的情况下根据控制命令控制可控设备。如果环境特性的变化不是实质性的，则控制命令可以被确定为真正的控制命令，并且可控设备可以被相应地控制。这减少了检测到至少由脑控制接口系统的特征引起的假阴性的机会，从而进一步提高脑控制接口系统的准确性。

11、处理器可以被配置为通过确定检测到的环境特性的变化和检测到的用户的脑活动是否发生在预定的时间窗口内来确定在检测到的环境特性的变化与检测到的用户的脑活动之间的时间相关性的存在。预定的时间窗口可以小于1秒。取决于脑控制接口系统的应用，预定的时间窗口可以例如小于500ms，或者甚至小于200ms。可选地，处理器可以被配置为确定环境参数的变化的速率。如果环境参数(例如光)的变化的速率高于某速率阈值(诸如当在100ms内突然开灯时)，则可以根据控制命令控制可控设备。如果环境参数(例如光)的变化的速率低于某速率阈值(从关断100％光输出在3s内光逐渐衰减)，则可以不根据控制命令控制可控设备。

12、处理器可以进一步被配置为：确定环境特性的类型与检测到的用户的脑活动之间的第二相关性的存在，并且

13、如果不存在时间相关性并且存在第二相关性，则根据控制命令控制可控设备，

14、如果不存在第二相关性并且存在时间相关性，则根据控制命令控制可控设备，

15、如果不存在时间相关性和第二相关性，则根据控制命令控制可控设备，

16、如果存在时间相关性和第二相关性，则避免根据控制命令控制可控设备。处理器可以获得指示环境特性的类型和检测到的用户的脑活动的类型的数据。在环境特性的类型与控制命令之间可能存在相关性。处理器可以通过确定给定的控制命令与环境特性有关来确定第二相关性的存在。例如，控制命令可以与照明控制有关，并且环境特性可以是环境中的光水平。处理器可以基于此确定存在第二相关性。在另一示例中，控制命令可以与照明控制有关，并且环境特性可以是环境温度。处理器可以基于此确定不存在第二相关性。

17、处理器可以进一步被配置为：当处理器已经避免根据控制命令控制可控设备时请求用户操作脑控制接口系统基于控制命令控制可控设备，并且当用户已经经由用户接口批准请求时根据控制命令控制可控设备，并且当用户已经经由用户接口不批准请求时再次避免根据控制命令控制可控设备。处理器可以因此请求/提示用户确认或否认可控设备要被控制或不被控制。用户响应可以用于教导处理器何时控制或避免控制可控设备。用户响应可以例如用于训练脑控制接口系统，例如确定用于检测到的环境特性的变化的上述阈值(其在被超过时导致避免根据控制命令控制可控设备)。

18、处理器可以进一步被配置为当存在时间相关性时控制另外的设备，其中对另外的设备的控制基于作为对检测到的环境特性的变化的响应的脑活动。另外的设备可以是引起环境特性的变化的设备。处理器可以被配置为例如基于来自传感器的传感器数据或基于从另外的设备接收的另外的信号来确定(多个另外的设备中的)哪个另外的设备已经引起环境特性的变化。例如，当环境光水平变化时，处理器可以确定环境中的光源引起了这种变化，并且基于用户的脑活动(用户对环境特性的变化做出响应的方式，例如用户想要用脑电波命令覆盖(override)光的自动变化)控制光源的光输出。

19、传感器可以是光传感器，并且环境特性可以是环境光水平。传感器可以是温度传感器，并且环境特性可以是环境温度。传感器可以是音频传感器，并且环境特性可以是环境音频。传感器可以是湿度传感器，并且环境特性可以是环境湿度。

20、传感器可以包括多个传感器，每个传感器被配置为检测相应不同的环境特性的变化，并且处理器可以被配置为确定多个环境特性的多个变化是否已经(基本上)同时发生，并且确定多个变化与检测到的用户的脑活动之间的时间相关性的存在。

21、脑控制接口和传感器可以被包括在脑控制接口设备中。这是有益的，因为脑控制接口和传感器共位，并且传感器位于用户操作(佩戴)脑控制接口的位置。

22、可替代地，传感器可以被包括在单独的设备中，并且处理器可以被配置为(例如基于传感器与脑控制器接口之间通信的信号特性等从定位系统)获得关于传感器与脑控制接口之间的距离的信息，并且进一步基于传感器与脑控制器接口之间的距离来确定是控制还是避免控制可控设备。如果距离超过阈值，处理器可以确定根据控制命令控制可控设备，即使存在时间相关性。如果距离没有超过阈值并且存在时间相关性，则处理器可以确定避免根据控制命令控制可控设备。

23、处理器可以进一步被配置为：获得指示环境特性的变化的位置的第一数据，获得指示用户的位置的第二数据，基于环境特性的变化的位置和用户的位置确定环境特性的变化是否发生在用户的预定义的接近度内，以及在环境特性的变化已经发生在预定义的接近度之外并且在时间相关性存在的情况下根据控制命令控制可控设备。这是有益的，因为如果环境特性的变化已经发生在用户的预定义的接近度之外并且存在时间相关性，则执行控制命令，这减少了假阴性的机会。

24、另外，第二数据可以进一步指示用户的取向，并且处理器可以进一步被配置为：基于环境特性的变化的位置和用户的取向来确定环境特性的变化是否发生在用户的视场内，以及在环境特性的变化已经发生在用户视场之外的情况下并且在时间相关性存在的情况下根据控制命令控制可控设备。这是有益的，因为通过考虑用户的取向进一步减少了假阴性的机会。

25、可控设备可以是照明设备。可替代地，可控设备可以例如是连接的(家用)电器或连接的(办公室)装备。

26、根据第二方面，该目的通过一种控制位于环境中的可控设备的方法实现，该方法包括：

27、-通过脑控制接口检测指示用于控制可控设备的控制命令的用户的脑活动，

28、-从脑活动得出控制命令，

29、-通过传感器检测环境中的环境特性的变化，

30、-通过处理器确定在检测到的环境特性的变化与检测到的用户的脑活动之间是否存在时间相关性，以及

31、在不存在时间相关性的情况下根据控制命令控制可控设备，

32、在存在时间相关性的情况下避免根据控制命令控制可控设备。

33、根据第三方面，该目的通过用于计算设备的计算机程序产品实现，该计算机程序产品包括当计算机程序产品在计算设备的处理单元上运行时执行该方法的计算机程序代码，该计算设备包括脑控制接口、传感器和处理器。

34、应当理解，计算机程序产品和方法可以具有与上述系统相似和/或相同的实施例和优点。