具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1描述本发明的头部动作和脑电信号的复合采集装置。

如图1所示，本发明实施例提供一种头部动作和脑电信号的复合采集装置，包括可穿戴主体1、动作捕捉标记3、单导脑电采集器2、动作捕捉器以及处理单元；

所述动作捕捉标记3和单导脑电采集器2均设置在可穿戴主体1上；

所述单导脑电采集器2与处理单元通信连接；

所述动作捕捉器与处理单元通信连接。

本实施例中，所述可穿戴主体1采用弹性材料，以使得可穿戴主体1能够紧密的贴合在患者头部。在一些其他的可选方案中，可穿戴主体1也可采用匹配患者头部物理尺寸的硬质材料或者带有拆装扣(如尼龙扣、磁扣、粘性扣、纽扣等)柔性材料。

本实施例中，动作捕捉标记3和单导脑电采集器2均设置在可穿戴主体1的前额位置处，即患者佩戴可穿戴设备1时，动作捕捉标记3和单导脑电采集器2均设置在患者前额处。

进一步地，本实施例将单导脑电采集器2设置在可穿戴设备1的内侧、动作捕捉标记3设置在可穿戴设备的外侧，即患者佩戴可穿戴设备1时，单导脑电采集器2与患者额头直接接触，动作捕捉标记3能够随着患者头部动作移动并被动作捕捉器采集。

本实施例中，可穿戴主体1上设置有至少3个动作捕捉标记3。由于设置了至少3个动作捕捉标记3，本实施例的动作捕捉器既可以直接采集动作捕捉标记3的三维位置，进而得到头部动作信号，也可以采集多个动作捕捉标记3间的相对位置，结合动作捕捉器的捕捉视角，得到头部动作信号。

采用多个动作捕捉标记3间的相对位置结合动作捕捉器的捕捉视角得到头部动作信号的方案有利于进一步简化动作捕捉标记3的结构设置，即动作捕捉标记3无需发射信号也可实现头部动作的捕捉。

本实施例中，单导脑电采集器2至少包括记录电极和参比电极，必要时也可单独设置接地电极；对于未单独设置接地电极的方案，其参比电极同时起到接地和参比两种功能。

本实施例中所限定的单导脑电采集器2设置在患者前额处，可以是记录电极设置在患者前额处，参比电极和/或接地电极设置在患者乳突或者耳垂处的方案。

图1中示出了典型的动作捕捉标记3设置方式，即通过三个独立的动作捕捉标记3设置在可穿戴主体1上，且动作捕捉标记3的全部投影均处于可穿戴主体1上。

图2示出了另一种可行的动作捕捉标记3设置方式，即通过某一几何图形的特定边角点作为动作捕捉标记3设置在可穿戴主体1上，且动作捕捉标记3的投影可以不完全处于可穿戴主体1上。

本实施例的有益效果在于：

本实施例针对神经发育障碍检测干预过程中，患者在特定刺激下的多种生理和行为特征采集需求，将脑电采集器和动作捕捉标记集成于同一可穿戴设备，简化了设备复杂程度、降低了设备成本、增加了设备的便携性。

此外，由于本实施例中，脑电信号的采集设备，即单导脑电采集器2设置在患者的前额处，自然省去了导电膏的涂抹步骤，直接与前额接触的单导脑电采集器2不会产生传统方法中，由于头发等阻隔物导致的电极与脑部皮肤导电接触不佳的问题。

根据上述任一实施例，在本实施例中：

所述动作捕捉器包括光学采集设备；所述动作捕捉标记3包括光学标记点；

所述光学标记点设置在可穿戴主体1的前额位置处。

本实施例基于光学采集实现头部动作捕捉，即通过光学采集设备采集多个光学标记点间的相对位置(实际采集中，可以以多个光学标记点连接形成的几何形状作为采集得到的信号，这种几何形状等价于光学标记点的投影)，结合光学采集设备的采集视角得出头部动作捕捉结果。在这种设置下，光学标记点实质上是一种反光结构，在一个优选方案中，可以通过反光涂层实现。

进一步地，本实施例还可以分别通过红外和可见两个波段的采集实现头部动作捕捉精度的提升，即：

所述光学采集设备包括红外光采集设备和可见光采集设备。

所述红外光采集设备包括红外发射单元，且所述光学标记点包括红外反射单元。

在这一设置的基础上，可见光采集设备采集可见光信号，可见光信号中包括患者的头部动作逐时图像、光学标记点逐时图像，能够较为全面整体的给出头部动作的第一结果；

或者，红外光采集设备采集红外光信号，在光学标记点的有意设置下，红外光信号可以更为聚焦光学标记点间的相对位置和每个光学标记点的位移，给出头部动作捕捉的第二结果。

第一结果与第二结果配合校准后，即可有效提升头部动作捕捉的准确性。

本实施例的有益效果在于：

本实施例中，可见光采集设备和红外光采集设备可以集成在同一摄像头上，在此基础上，本实施例的装置仅需1至两个摄像头即可实现相对准确的头部动作捕捉，这对装置成本的降低和便携性的提升具有重要的意义。

同时，传统的动作捕捉摄像头(或者其他采集设备)、尤其是头部动作捕捉摄像头，往往设置在患者头部以上的设定位置处，以特定俯角采集头部动作，以获取更多的头部动作细节。这种设置需要安装摄像头至规定的位置，本实施例中，由于将动作捕捉标记3设置在前额部分，使得摄像头(或者其他采集设备)可以放置在任意位置(如患者前方的桌面上)采集头部动作，且不会损失动作细节。

根据上述任一实施例，在本实施例中提供了非光学的三种动作捕捉部分的装置结构；

第一种装置的动作捕捉基于声波实现：

所述动作捕捉标记3包括声波发生器、所述动作捕捉器包括声波接收器；或者，所述动作捕捉标记3包括声波接收器、所述动作捕捉器包括声波发生器。

第二种装置的动作捕捉基于电磁波实现：

所述动作捕捉标记3包括电磁传感器；所述动作捕捉器包括电磁发生器；或者，所述动作捕捉标记3包括电磁发生器、所述动作捕捉器包括电磁传感器。

第三种装置的动作捕捉基于惯性传感器实现：

所述动作捕捉标记3包括惯性传感器；所述动作捕捉器集成在所述处理单元中，与惯性传感器通信连接。

本实施例的有益效果在于：

本实施例针对神经发育障碍检测干预过程中，患者在特定刺激下的多种生理和行为特征采集需求，将脑电采集器和动作捕捉标记集成于同一可穿戴设备，简化了设备复杂程度、降低了设备成本、增加了设备的便携性。

下面对本发明提供的头部动作和脑电信号的复合采集方法进行描述，下文描述的头部动作和脑电信号的复合采集方法与上文描述的头部动作和脑电信号的复合采集装置可相互对应参照。

如图3所示，本发明实施例还提供一种头部动作和脑电信号的复合采集方法，利用上述任一实施例所述的头部动作和脑电信号的复合采集装置，包括：

步骤100，设定单导脑电采集器的采样时间、采样间隔，并通过所述单导脑电采集器采集得到脑电采集信号；

步骤200，预处理所述脑电采集信号，得到使用者脑电信号；

步骤300，根据动作捕捉器采集得到的动作采集信号，得到使用者头部动作信号；

所述预处理包括背景噪声去除、异常值去除、肌电信号去除、眼电信号去除以及滤波中的任一者或任多者组合。

本实施例中，既可以直接采集动作捕捉标记3的三维位置，进而得到头部动作信号，也可以采集多个动作捕捉标记3间的相对位置，结合动作捕捉器的捕捉视角，得到头部动作信号。

采用多个动作捕捉标记3间的相对位置结合动作捕捉器的捕捉视角得到头部动作信号的方案有利于进一步简化动作捕捉标记3的结构设置，即动作捕捉标记3无需发射信号也可实现头部动作的捕捉。

本实施例的有益效果在于：

本实施例针对神经发育障碍检测干预过程中，患者在特定刺激下的多种生理和行为特征采集需求，将脑电采集器和动作捕捉标记集成于同一可穿戴设备，简化了设备复杂程度、降低了设备成本、增加了设备的便携性。

根据上述任一实施例，在本实施例中：

所述动作采集信号包括多个动作捕捉标记的逐时位置、多个动作捕捉标记的逐时相对位置以及使用者头部动作的可见光信号中的任一种或任多种组合。

所述根据动作捕捉器采集得到的动作捕捉标记信号，得到使用者头部动作信号的步骤包括：

根据红外光采集设备采集得到的多个动作捕捉标记的逐时位置和/或多个动作捕捉标记的逐时相对位置，得到第一头部动作信号；

根据可见光采集设备采集得到的使用者头部动作的可见光信号，得到第二头部动作信号；

根据第一头部动作信号和第二头部动作信号得到使用者头部动作信号。

本实施例中，可见光采集设备采集可见光信号，可见光信号中包括患者的头部动作逐时图像、光学标记点逐时图像，能够较为全面整体的给出头部动作的第一捕捉结果；红外光采集设备采集红外光信号，在光学标记点的有意设置下，红外光信号可以更为聚焦光学标记点间的相对位置和每个光学标记点的位移，给出头部动作捕捉的第二结果。

第一结果与第二结果配合校准后，即可有效提升头部动作捕捉的准确性。

实际上，根据上述任一实施例提供的采集装置，可以提供三种头部动作捕捉的信号来源，即基于可见标记的可见光信号、基于红外标记的红外信号以及不依赖于标记的Markless(无标记点)信号。头部动作捕捉的最终校准可以基于这三种信号中的任意组合进行。

本实施例的有益效果在于：

应用实施例方法的基础上，可见光采集设备和红外光采集设备可以集成在同一摄像头上，在此基础上，本实施例的装置仅需1至两个摄像头即可实现相对准确的头部动作捕捉，这对装置成本的降低和便携性的提升具有重要的意义。

同时，传统的动作捕捉摄像头(或者其他采集设备)、尤其是头部动作捕捉摄像头，往往设置在患者头部以上的设定位置处，以特定俯角采集头部动作，以获取更多的头部动作细节。这种设置需要安装摄像头至规定的位置，本实施例中，由于将动作捕捉标记3设置在前额部分，使得摄像头(或者其他采集设备)可以放置在任意位置(如患者前方的桌面上)采集头部动作，且不会损失动作细节。

此外，本实施例及上述任一实施例应用于ADHD，即注意缺陷与多动障碍患者时，能够进一步带来如下有益效果：

针对ADHD的脑电信号特点，即前额脑电与ADHD的相关性更大、其余脑区脑电信号与ADHD的相关性不足的特点，采用单导脑电的采集方案，省去了不必要的多个脑电电极、精简了电极和标志点固定方式。

本发明实施例还提供一种头部动作和脑电信号的复合采集系统，包括动作采集模块和脑电采集模块；

所述脑电采集模块能够：

设定单导脑电采集器的采样时间、采样间隔，并通过所述单导脑电采集器采集得到脑电采集信号；

预处理所述脑电采集信号，得到使用者脑电信号；

所述动作采集模块能够根据动作捕捉器采集得到的动作采集信号，得到使用者头部动作信号；

所述预处理包括背景噪声去除、异常值去除、肌电信号去除、眼电信号去除以及滤波中的任一者或任多者组合。

本实施例的有益效果在于：

本实施例针对神经发育障碍检测干预过程中，患者在特定刺激下的多种生理和行为特征采集需求，将脑电采集器和动作捕捉标记集成于同一可穿戴设备，简化了设备复杂程度、降低了设备成本、增加了设备的便携性。

图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行头部动作和脑电信号的复合采集方法，该方法包括：设定单导脑电采集器的采样时间、采样间隔，并通过所述单导脑电采集器采集得到脑电采集信号；预处理所述脑电采集信号，得到使用者脑电信号；根据动作捕捉器采集得到的动作采集信号，得到使用者头部动作信号。

此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的头部动作和脑电信号的复合采集方法，该方法包括：设定单导脑电采集器的采样时间、采样间隔，并通过所述单导脑电采集器采集得到脑电采集信号；预处理所述脑电采集信号，得到使用者脑电信号；根据动作捕捉器采集得到的动作采集信号，得到使用者头部动作信号。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的头部动作和脑电信号的复合采集方法，该方法包括：设定单导脑电采集器的采样时间、采样间隔，并通过所述单导脑电采集器采集得到脑电采集信号；预处理所述脑电采集信号，得到使用者脑电信号；根据动作捕捉器采集得到的动作采集信号，得到使用者头部动作信号。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。