11435

11435

تشخيص بي درنگ سيگنال P300 در سيستم هاي واسط مغز - كامپيوتر

كارشناسي ارشد

مهندسي فناوري اطلاعات - مخابرات امن

دي ماه 1391

دي ماه 1391

دكتر عباس عرفانيان اميدوار

چكيده سيگنال P300 يكي از انواع سيگنال¬هاي مغزي مورد استفاده در سيستم¬هاي واسط مغز-كامپيوتر مي¬باشد. سيگنال P300 نوعي پتانسيل برانگيخته بينايي است كه در نتيجه يك تحريك بينائي خارجي تحت آزمايش Oddball حاصل مي¬شود. در اين آزمايش يك صفحه ماتريس شامل حروف الفبا روبروي فرد، روي صفحه مانيتور ظاهر شده و از فرد درخواست مي‌گردد با نگاه كردن به حروف مشخص، آن¬ها را هجي كند. در هر آزمون تمامي سطرها و ستون¬ها يك مرتبه روشن و خاموش مي¬شوند. سيگنال P300، 300 ميلي¬ثانيه پس از تحريك سطر يا ستون شامل حرف هدف، در سيگنال مغزي فرد ظاهر مي¬گردد. در نتيجه تشخيص اين سيگنال در سيگنال EEG فرد مهمترين مسئله در استفاده از سيستم¬هاي واسط مغز-كامپيوتر مبتني بر سيگنال P300 مي¬باشد. در اين پژوهش مجموعه¬اي از آزمايشات با استفاده از يك ماتريس 9×5 شامل حروف الفبا، اعداد، چهار عمل اصلي رياضي و غيره به صورت برخط و برون خط و با 5 آزمون بر روي 5 فرد سالم صورت گرفته است. يكي از پارامترهاي مهم كه مي¬تواند در تشخيص سيگنال P300 مؤثر واقع شود، انتخاب كانال جهت استخراج ويژگي و طبقه‌بندي مي¬باشد. در اين پژوهش انتخاب كانال بر اساس دقت تشخيص سيگنال P300 بدست آمده توسط هر كانال، بر روي داوطلب¬ها انجام شده است و 10 كانال برتر جهت تحليل¬هاي بعدي مورد استفاده قرار گرفته¬اند. به منظور استخراج بهترين ويژگي در آزمايشات برون¬خط، از 6 روش شامل فيلترهاي مبتني بر زيرفضا، تبديل موجك، تركيب فيلتر مبتني بر زيرفضا و تبديل موجك، آناليز مؤلفه¬هاي مستقل(ICA)، فيلتر فضائي مشترك(CSP) و تركيب ICA وتبديل موجك به صورت مقايسه اي استفاده شده است و روش تركيب فيلتر مبتني بر زيرفضا و تبديل موجك، با ميانگين دقت تشخيص حرف 94/99% بعنوان بهترين روش استخراج ويژگي به منظور استفاده در آزمايشات برخط انتخاب گرديده¬است. نتايج نشان مي¬دهد كه با اعمال روش تركيبي فوق و با استفاده از ماشين بردار پشتيبان جهت طبقه¬بندي، در حالت برخط با 5 آزمون و 10 كانال برتر انتخابي، درصد صحت تشخيص P300 و شناسائي حرف بطور ميانگين 21/99% و 13/90% مي¬باشد. عملكرد اين روش نيز با استفاده از داده هاي II از سومين مسابقه BCI مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي-دهند كه با استفاده از 64 كانال¬ها و 5 مرتبه تكرار، P300 با ميانگين دقت 78/90% و حرف با ميانگين دقت 34/75% قابل تشخيص است. واژه‌هاي كليدي: سيستم واسط مغز-كامپيوتر، سيگنال P300، فيلتر مبتني بر زيرفضاي سيگنال، تبديل موجك، ماشين بردار پشتيبان.