刘欣 冷静 符方明

摘要：針对目前可穿戴设备在生活中的广泛应用，通过脑电波信号和眨眼数据的协同控制的阅读App丰富了传统的阅读方式。脑电波信号可以反映人的专注状态，通过对人的注意力和放松度以及眨眼算法的研究，对被试者左前额脑电信号 Attention 和 Meditation 以及 Blink 的数据进行关系分析的基础上，设计基于TGAM脑电波模块协同眨眼操作实现翻页功能的阅读App，达到解放双手的目的。

关键词：脑电波;注意力;放松度;眨眼翻页

中图分类号：TN911    文献标识码：A     文章编号：1007-9416（2020）04-0000-00

0 引言

近年来随着物联网的迅猛发展，为了满足手机阅读App受众的需求，进一步实现阅读效率的提升和解放双手的目的，建立在人类对于脑电波信号的深入了解和进一步的破译的基础上，完成脑电波与阅读控制系统的创新交互设计，丰富现阶段的阅读方式，进一步推动当前传统阅读方式的技术革新和发展。从用户角度出发更加注重用户体验和效率的提升，采用新兴的科技方法实现文化的传播，为用户提供多样的阅读选择方式，开辟精神文化传播的新窗口。本文利用脑-机接口实现脑电波数据的采集和传输，通过对眨眼数据的分析与处理，并将相关数据通过蓝牙传输到手机客户端实现阅读App的翻页操作。

1 系统设计方案

1.1 系统结构

总体设计方案主要分为TGAM模块、蓝牙模块和Android系统。TGAM模块[1]主要实现脑电波信号和眨眼信号的采集与处理;蓝牙模块主要实现头戴设备与阅读App建立蓝牙连接[2]，进而实现信号与数据的传输。Android系统主要可以通过眨眼强度和脑电波的注意力集中度控制阅读App实现翻页功能。系统总体结构如图1。

1.2 眨眼算法

A与M的相关关系和Blink数据处理。本文通过大量的实验调研，对脑电波信号集中度（Attention，A）与放松度（Meditation，M）的关系研究和用户眨眼频率的进一步了解，总结出关于眨眼算法的阈值设置，研究实现了一种基于TGAM的意念阅读系统。

人类大脑的左前额叶皮层是最高级别的联合皮层，因此通过检测左前额叶皮层的脑电信号进行分析，通过对不同用户根据年龄进行抽样调查的过程中发现，用户在注意力集中度达到60～80时连续眨眼两次实现阅读App的翻页操作，当用户注意力分散时，连续眨眼两次不能实现翻页操作。根据数据进行脑电波信号集中度的阈值设置，当注意力集中时满足用户使用阅读App时进行翻页操作的需求。

A和M之间存在一种对称关系。当用户处于注意力集中和分散状态时，A和M的相关关系如图2图3所示。

其中，Attention取值范围0～100，数值越大表示注意力越集中;Meditation的取值范围0～100，数值越大表示注意力越分散。

每当用户眨眼，脑电波头戴设备实时产生Blink数据[3]，一般来说人在正常状态时眨眼10～15次/min，平均眨眼时间间隔大约5s，每次眨眼时长大约0.2～0.4s。

本次研究检测用户在 1.5 s 内连续眨眼两次并且Attention取值范围60～80将触发TGAM阅读App进行翻页操作。眨眼频率与时间关系如图4所示。

2 结语

通过对脑电波信号注意力（Attention，A）和放松度（Meditation，M）相关关系以及Blink数据处理的研究，对阅读App的进行眨眼算法的优化，经过多次实验得出眨眼频率的和强度的阈值设置，基于TGAM脑电波模块设计的阅读App实现了在用户注意力集中度达到60以上并在1.5s内连续进行标准眨眼实现阅读App的翻页操作，排除了人正常眨眼等外界因素对于实验结果的影响。

特此感谢大连民族大学创新创业训练项目（201912026045）资助。同时感谢刘海涛老师和李腾老师的指导。

参考文献

[1]康鹏.输送刮板链双非线性 CAE 分析与测试[J].煤炭技术，2018（5）：241-242.

[2]杨健，刘混举，席庆祥，等.基于全寿命周期的刮板链可靠性标准体系分析[J].煤炭科学技术，2017（3）：128-132.

[3]马凯.梭车输送机构张紧力研究[J].煤炭技术，2016（4）：234-235.

收稿日期：2020-03-01

*基金项目：大连民族大学创新创业训练项目（201912026045）资助。

作者简介：刘欣（1997—），女，吉林延边人，本科，通信工程专业，研究方向：信息传播与信号处理。

Methods of Reading App Using Waves  Control

LIU Xin，LENG Jing，FU Fang-ming

（Dalianminzu University Information and Communication Engineering，Dalian Liaoning 116000）

Abstract：In view of the wide application of wearable devices in daily life， the reading APP， which is controlled by brain wave signals and blink data， enriches the traditional way of reading. Eeg signal can reflect the state of focus， through to the people's Attention and relaxation degree and Blink algorithm research， the subjects in the left prefrontal electrical signals Attention and Meditation， and based on the analysis of the relationship between the data of Blink， design based on TGAM brain wave module the Blink of an eye operation achieve paging capabilities of reading APP， achieve the goal of liberation of his hands.

Key words：Electroencephalogram;Attention;Meditation;Blink