17140

17140

ارزيابي تاثير كنتراست رنگ محرك هاي SSVEP در طبقه بندي سيگنال هاي EEG براي سيستم هاي واسط مغز و رايانه

كارشناسي ارشد

هوش مصنوعي و رباتيك

فروردين 1395

دكتر محمد رضا دليري

كامپيوتر

چكيده سيستم هاي واسط مغز و رايانه (BCI) سيستم هايي هستند كه بدون استفاده از كانال هاي عصبي و بافت هاي عضلاني امكان ارتباط بين مغز و ماشين را بر قرار مي كنند، اين سيستم ها از EEG ( سيگنال هاي الكتريكي توليد شده در سلول هاي عصبي ) براي مديريت فرايند هاي ساير سيستم ها استفاده مي كنند. يكي از روش هاي ايجاد سيگنال، تحريك بخش بينايي مغز وثبت EEG توليد شده است. ازروش هاي تحريك اين ناحيه مي توان به نمايش دادن نورهاي رنگي و اشكال هندسي رنگي كه روي صفحه مانيتور مرتعش هستند اشاره كرد. درمحرك هايي كه در صفحه نمايش كامپيوتر اجرا مي شود، سطح كنتراست بين شكل محرك و زمينه صفحه نمايش تاثير مهمي در ميزان انتقال اطلاعات دارد. براي پي بردن به نقش كنتراست، در اين پايان نامه سيگنال هاي حاصل ازتحريك بخش بينايي با مربع هايي كه در هرمرحله با يك رنگ و كنتراست متفاوت مرتعش مي شوند دريافت شده است (به اين سيگنال هاSSVEP مي گويند)، سپس با روش پردازش MCCA اقدام به استخراج وي‍ژگي هاي فركانسي سيگنال هاي ثبت شده گرديده است. نتايج نشان مي دهد كه رنگ هاي خاكستري و قرمز در سطوح فركانسي متفاوت بهترين كيفيت انتقال اطلاعات ازفركانس مرجع محرك به SSVEP ثبت شده را دارند، سپس رنگ هاي سبز و آبي از كيفيت انتقال كمتري برخوردار هستند، رنگ آبي در فركانس هاي بين 5 تا 10 هرتز و رنگ سبز خارج از اين محدوده تا فركانس 13 هرتز عملكرد بهتري در تشخيص دارند. علاوه بر اين مشخص گرديد كه ميزان خستگي در رنگ قرمز و سپس خاكستري پس از خيره شدن براي ثبت اطلاعات، بيشتر بوده و در آزمايشات طولاني باعث كم شدن عملكرد كاربران مي گردد. نتايج اين كار مي تواند در انتخاب محدوده فركانسي ، كنتراست و رنگ مناسب براي كاربردهاي BCI مفيد واقع شود. واژه هاي كليدي : سيستم واسط مغز و رايانه ، تاثير خستگي ، تاثير كنتراست رنگ ها در كلاس بندي ، پتانسيل تحريك حالت ماندگار بينايي (SSVEP)، تحليلي همبستگي كانونيكال(CCA) ، تحليل همبستگي چند جانبه كانونيكال (MCCA)، مقياس خستگي چالدر (CFS)

1396/01/29

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract Brain computer interfaces (BCI) are systems that enable communication between the brain an​d machines without using nerve channels an​d muscular tissues. These systems use EEGs, electrical signals produced in neurons, to manage processes of other systems. Proper conditions should be provided so that with an appropriate stimulation, an electrical signal containing a specific message is produced an​d recorded. After decoding theses messages, a due operational code for the target system is produced. One way of acquiring signals is to stimulate the visual cortex an​d record the resulting EEG. In order to excite this part of the brain, one method would be to display flashing colored lights an​d colored geometric shapes on a monitor. The contrast between the stimulus an​d screen background plays an important role in the transmission of information, while performing the stimulation on a computer screen. In order to analyze the role of contrast in this thesis, the signals produced by the visual system, excited by colored squares with different colors an​d flashing frequency in different steps, are recorded. These signals are called steady-state visually evoked potentials (SSVEPs). Then, using multi-way canonical correlation analysis (MCCA), frequency characteristic of the recorded signals are extracted. Results of this study show that red an​d gray color have the best quality of information transmission in different frequency levels from the reference frequency of the stimuli to the recorded SSVEP. Furthermore, it is noted that after prolonged staring at a, first red an​d then gray, display participants become more exhausted, which results in a significant decrease in functionalities after numerous tests. Results of this study might be used for choosing the frequency limits, color an​d contrast for the applications of BCI. Keywords: Brain-computer interface (BCI), Effect of fatigue, Color contrast effects in classification, Steady-state visual evoked potential (SSVEP), canonical correlation analysis (CCA), Multi-way canonical correlation analysis (MCCA), the Chalder fatigue scale (CFS).