क्या EmotivPRO एकत्रित किए गए EEG डेटा से आर्टिफैक्ट्स (artifacts) को स्वचालित रूप से हटा देता है?
आर्टिफैक्ट्स (Artifacts)
जब आप ईईजी (EEG) हेडसेट का उपयोग करते हैं, तो कुछ संकेत ब्रेनवेव (मस्तिष्क तरंगों) के मापन में बाधा डाल सकते हैं। इन अवांछित संकेतों को "आर्टिफैक्ट्स" कहा जाता है, और ये मुख्य रूप से दो प्रकार के होते हैं:
आंतरिक (Intrinsic) आर्टिफैक्ट्स: ये आपके शरीर से उत्पन्न होने वाले सामान्य बायोसिग्नल्स (जैव-संकेतों) के कारण होते हैं, जैसे:
चेहरे, गर्दन और जबड़े की मांसपेशियों की गतिविधि: मुस्कुराना, दांत भींचना, या त्योरियां चढ़ाना, पलकें झपकाना, आंख मारना, चबाना, बोलना, अपना सिर घुमाना (गर्दन की मांसपेशियां)। प्रत्येक मांसपेशी समूह कुछ ईईजी सेंसर के अधिक करीब और दूसरों से बहुत अधिक दूर स्थित होता है, इसलिए हर स्थान पर पता लगाया गया संकेत अलग होता है, जिससे आर्टिफैक्ट्स को हटाना अधिक कठिन हो जाता है। वास्तव में Emotiv मांसपेशियों के संकेतों के वितरण को सुलझाने के लिए सिग्नल प्रोसेसिंग और मशीन लर्निंग विधियों का उपयोग करता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि कौन से समूह सक्रिय हो रहे हैं, और इस प्रकार आपके चेहरे के भावों की पहचान की जा सके!
आंखों की गतिविधि: आपकी प्रत्येक आंख की पुतली के पिछले हिस्से (रेटिना, ऑप्टिक नसों) में नसों का उच्च जमाव होता है और सामने के हिस्से में लगभग कोई नस नहीं होती है। वास्तव में, आपकी आंख की पुतली आगे से पीछे तक विद्युत आवेश के असंतुलन के साथ एक बड़े द्विध्रुव (dipole) के रूप में कार्य करती है। जब आपकी आंखें अपने सॉकेट में घूमती हैं, तो द्विध्रुव क्षेत्र की दिशा उस तरफ बदल जाती है जिधर आप देख रहे होते हैं, और इसकी पहचान पृष्ठभूमि के बायोइलेक्ट्रिक पोटेंशियल (biopotential) में बदलाव के रूप में की जाती है जो प्रत्येक ईईजी सेंसर के संबंध में अलग-अलग कोण पर होता है - जिसका अर्थ है कि यह सभी सेंसरों में एक समान संकेत नहीं है। आपकी आंखों के घूमने को नियंत्रित करने वाली मांसपेशियों द्वारा अतिरिक्त सिग्नल आर्टिफैक्ट्स उत्पन्न होते हैं।
कार्डियक (हृदय) संकेत: आपका हृदय कच्चे मांसपेशियों के संकेतों का एक महत्वपूर्ण स्रोत है जिसे कभी-कभी कुछ या सभी ईईजी चैनलों द्वारा सीधे पता लगाया जा सकता है, ठीक उसी तरह जैसे इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम रिकॉर्ड किया जाता है। इसकी विशिष्ट P-Q-R-S-T तरंगों को कभी-कभी कुछ ईईजी चैनलों में सीधे देखा जा सकता है। दूसरे प्रकार का कार्डियक आर्टिफैक्ट बड़ी रक्त वाहिकाओं से उत्पन्न होता है जो हृदय द्वारा आपकी धमनियों के माध्यम से रक्त पंप करने पर फैलती और सुकड़ती हैं। धमनियों की दीवारें मांशपेशीय होती हैं, और वे हमारे दिल की धड़कन के साथ तालमेल बिठाकर फैलने और सुकड़ने पर द्वितीयक संकेत उत्पन्न करती हैं। अंत में, यदि आप किसी सेंसर को सीधे किसी महत्वपूर्ण धमनी के पास रखते हैं, तो वाहिका के बदलते आकार और प्रकार के कारण सेंसर यंत्रवत रूप से विस्थापित हो सकता है, जिससे त्वचा की सतह पर सेंसर की लयबद्ध हरकतें हो सकती हैं जो संपर्क प्रतिबाधा (impedance) को बदल सकती हैं और चक्रानुक्रम पैटर्न में नकली वोल्टेज को प्रेरित कर सकती हैं।
ये गतिविधियां मांसपेशियों, आंखों और अन्य बायोसिग्नल्स का निर्माण करती हैं जो ब्रेनवेव डेटा के साथ मिल सकते हैं। आमतौर पर ये बायोसिग्नल्स मस्तिष्क के संकेतों की तुलना में काफी बड़े होते हैं, जिससे मस्तिष्क की गतिविधि का पता लगाना मुश्किल हो जाता है जब तक कि फ़िल्टरिंग और स्रोत पृथक्करण का कोई रूप न अपनाया जाए।
आंतरिक आर्टिफैक्ट्स विशिष्ट, पूर्वानुमानित श्रेणियों में आते हैं और ऐसे कई प्रीप्रोसेसिंग टूल्स हैं जिन्हें चुनिंदा रूप से हटाने के लिए लागू किया जा सकता है। सबसे आम तरीका इंडिपेंडेंट कंपोनेंट्स एनालिसिस (ICA, जो EEGLab, NME और अन्य जैसी कई लाइब्रेरीज़ में उपलब्ध है), और आर्टिफैक्ट सबस्पेस रिकंस्ट्रक्शन तरीके (ASR, rASR, जो ICA की तुलना में अधिक गणनात्मक कुशल हैं) हैं। ये मॉडल किसी टाइम-सीरीज़ सिग्नल को विभिन्न घटकों में तोड़ने, फिर इन घटकों के एक उपसमुच्चय से सिग्नल को फिर से जोड़ने पर निर्भर करते हैं जो विभिन्न प्रकार के आर्टिफैक्ट्स से जुड़े नहीं होते हैं।
Emotiv ईईजी डेटा को होस्ट पीसी पर यथासंभव स्वच्छ रूप में डिलीवर किया जाता है, लेकिन बिना आंतरिक बायोसिग्नल आर्टिफैक्ट्स को हटाए जो विभिन्न उपयोगकर्ताओं के लिए रुचि के हो सकते हैं, और जो ज्ञात श्रेणियों के आंतरिक आर्टिफैक्ट्स को हटाने के लिए ICA और rASR विधियों की क्षमता को भी बढ़ाते हैं क्योंकि उनके संकेत ऑन-डिवाइस फ़िल्टरिंग द्वारा विकृत नहीं होते हैं।
बाहरी (Extrinsic) आर्टिफैक्ट्स: ये बाहरी स्रोतों से आते हैं, जैसे:
सेंसर का फिसलना, आपके सिर पर हेडसेट का हिलना या उस पर झटका लगना
उपकरणों, कंप्यूटरों और अन्य उपकरणों, ट्रांसफार्मर और बिजली के तारों से उत्सर्जित विद्युत क्षेत्र, विशेष रूप से विद्युत बिजली लाइन आवृत्ति (50/60 Hz) और इन आवृत्तियों के हार्मोनिक गुणकों पर। पावर लाइन का शोर अक्सर ईईजी संकेतों में आर्टिफैक्ट्स का सबसे मजबूत स्रोत होता है।
सभी आधुनिक ईईजी प्रणालियां एनालॉग-टू-डिजिटल सिग्नल कन्वर्टर्स का उपयोग करती हैं जो एक निश्चित सैंपलिंग आवृत्ति पर काम करते हैं। डिजिटल सैंपलिंग के साथ एक प्रसिद्ध घटना एलियासिंग (aliasing) है, जो तब घटित होती है जब सैंपलिंग सिस्टम का सामना ऐसे सिग्नल से होता है जिसमें सैंपलिंग आवृत्ति के 50% से अधिक आवृत्ति घटक होते हैं (नाइक्विस्ट आवृत्ति)। उदाहरण के लिए, 128Hz पर सैंपलिंग करते समय, नाइक्विस्ट आवृत्ति 64Hz होती है, जो 60Hz पावर लाइन आवृत्ति से ठीक अधिक है। हालांकि 60Hz के हार्मोनिक्स: [120Hz, 180Hz, 240Hz, …] नाइक्विस्ट आवृत्ति के चारों ओर "लपेट" (wrap around) जाते हैं और 8Hz, 24Hz, 16Hz आदि पर नकली या "एलियासड" संकेतों के रूप में दिखाई देते हैं, क्योंकि डिजिटल सिस्टम इन उच्च-आवृत्ति वाले संकेतों के हर दूसरे, तीसरे, चौथे ... चक्र के एक हिस्से का नमूना लेता है। पावर लाइन विकिरण के उच्च हार्मोनिक्स मौजूद होते हैं क्योंकि पावर सिस्टम में धाराएं और विकीर्ण क्षेत्र शायद ही कभी पूर्ण साइन तरंगें होते हैं। आमतौर पर लगभग 10वें हार्मोनिक तक पर्याप्त विकीर्ण शक्ति का पता लगाया जा सकता है। ये एलियासड उच्च-आवृत्ति संकेत मस्तिष्क के संकेतों की विशिष्ट श्रेणी के भीतर कम आवृत्तियों पर वास्तविक दोलनों से अप्रभेद्य होते हैं, इसलिए सैंपलिंग सिस्टम में प्रस्तुत किए जाने से पहले उन्हें आने वाले सिग्नल से हटाया जाना चाहिए।
आस-पास की आवेशित वस्तुओं और लोगों से उत्पन्न स्थिर विद्युत क्षेत्र: स्थिर वैद्युत आवेश जमा होने से आपके और अन्य लोगों तथा आस-पास की वस्तुओं के बीच कई हजार वोल्ट का विभवांतर उत्पन्न हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक धनात्मक रूप से आवेशित वस्तु आपके शरीर और सिर में ऋणात्मक आवेशों को उस वस्तु की ओर खींचेगी, और ऋणात्मक आवेशों को प्रतिकर्षित करेगी, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न ईईजी सेंसर के नीचे शरीर की क्षमता का असमान वितरण होगा। Emotiv उपकरण असमान स्थिर आवेश वितरण को काफी सीमा तक अलग करने के लिए, एकल संदर्भ बिंदु के साथ एसी-कपल्ड सेंसिंग (एनालॉग हाई-पास फ़िल्टरिंग) का उपयोग करते हैं। हालाँकि, यदि आप या इनमें से कोई भी आवेशित स्रोत इधर-उधर घूमता है, तो आवेश आपके शरीर के चारों ओर घूमता है जिससे क्षमता बदलती है, जो फ़िल्टर के माध्यम से प्रेषित होने के लिए पर्याप्त तेज़ हो सकती है।
यदि आप आवेश लेते हैं या स्वयं को तेजी से डिस्चार्ज करते हैं, जैसे कि कालीन पर चलने या धातु की वस्तुओं को छूने से, शायद कोई चिंगारी पैदा करके, तो आपकी इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता धीरे-धीरे या तुरंत बदल सकती है। आपके शरीर की क्षमता एक क्षण, कुछ सेकंड या अधिक समय में हजारों वोल्ट तक बदल सकती है। ये परिवर्तन पहनने योग्य ईईजी प्रणालियों में शरीर की क्षमता रद्दीकरण सर्किट को अस्थायी रूप से प्रभावित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ईईजी संकेतों में भारी स्पाइक्स और धीमी रिकवरी होती है।
प्रयोगशाला-आधारित ईईजी प्रणालियों को इनमें से कई आर्टिफैक्ट्स से सुरक्षित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए विषय के आंदोलन को प्रतिबंधित करके, प्रयोगशाला की विद्युत स्क्रीनिंग करके, इलेक्ट्रोस्टैटिक बिल्ड-अप को रोकने के लिए विषय को एक ग्राउंडिंग लीड संलग्न करके, बहुत उच्च सैंपलिंग आवृत्ति आदि द्वारा।
पहनने योग्य, बैटरी चालित वायरलेस ईईजी सिस्टम इन उपायों पर भरोसा नहीं कर सकते हैं और इसलिए उन्हें कम करने की रणनीतियों की एक श्रृंखला का उपयोग करना चाहिए। डेटा ट्रांसमिशन दर को बैटरी लाइफ के साथ संतुलित किया जाना चाहिए, क्योंकि वायरलेस ट्रांसमीटर काफी बिजली की खपत वाले होते हैं।
हस्तक्षेप को कम करना
ईईजी हेडसेट्स को अवांछित शोर को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अधिकांश बाहरी शोर स्रोत जैसे कि स्थिर बिजली और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (जैसे, पावर लाइनों से 50/60 Hz शोर और हार्मोनिक्स) कॉमन मोड नॉइज़ के रूप में दिखाई देते हैं, जहां अंतर्निहित शरीर की क्षमता सभी सेंसरों में लगभग एक ही तरह से दोलन कर रही होती है।
Emotiv उपकरण शरीर की क्षमता को मापने के लिए एक सिंगल-पॉइंट संदर्भ सेंसर (CMS) का उपयोग करते हैं, जिसे एनालॉग डोमेन में एक सक्रिय रद्दीकरण प्रणाली के साथ जोड़ा जाता है (CMS सिग्नल को उल्टा किया जाता है और कॉमन मोड दोलनों को रद्द करने और डिफरेंशियल इनपुट एम्पलीफायरों के लिए कम-शोर ईईजी संदर्भ स्तर प्राप्त करने के लिए DRL सेंसर में वापस भेजा जाता है)। ट्रांसमिशन से पहले हेडसेट में डीएसपी प्रोसेसर में डिजिटल डोमेन में हाई-पास (एसी कपलिंग) और लो-पास एनालॉग फिल्टर (एंटी-एलियास एनालॉग फिल्टर), 2048Hz पर महत्वपूर्ण ओवरसैंपलिंग, इसके बाद क्रमिक सब-नाइक्विस्ट डिजिटल फ़िल्टरिंग, 50/60Hz डुअल नॉच फ़िल्टरिंग और डेटा ट्रांसमिशन आवृत्ति (128 या 256Hz) तक डाउन-सैंपलिंग की जाती है। जब हेडसेट ठीक से फ़िल्टर किया जाता है और संपर्क प्रतिबाधा कम होती है तो ये उपाय अधिकांश बाहरी शोर स्रोतों को अवांछनीय स्तरों तक कम कर देते हैं।
मोशन आर्टिफैक्ट्स को हमारे यांत्रिक डिज़ाइन द्वारा कम किया जाता है जो स्वतंत्र रूप से प्रत्येक सेंसर का समर्थन करता है और प्रत्येक उपयोगकर्ता के आकार और स्वरूप के अनुसार समायोजित होता है।
EmotivPRO डेटा को कैसे संभालता है
EmotivPRO में ईईजी डेटा बिल्कुल वैसे ही रिकॉर्ड किया जाता है जैसे हेडसेट से प्राप्त होता है। सॉफ्टवेयर मांसपेशियों या आंखों की गतिविधियों से आर्टिफैक्ट्स को स्वचालित रूप से नहीं हटाता है क्योंकि डेटा की सफाई करने वाली तकनीकें (जैसे ICA) कच्चे, अनफ़िल्टर्ड डेटा पर बेहतर काम करती हैं। हालाँकि, जैसा कि ऊपर बताया गया है, Emotiv हेडसेट्स सावधानीपूर्वक तैयार की गई सिग्नल प्रोसेसिंग लागू करते हैं जो हेडसेट का अच्छा संपर्क होने पर स्वच्छ संकेत उत्पन्न करने में मदद करती है, जिससे ब्रेनवेव डेटा का विश्लेषण करना आसान हो जाता है।
क्या यह लेख सहायक था?
संबंधित लेख
क्या आपको अपनी ज़रूरत की चीज़ नहीं मिल रही है?
हमारी सहायता टीम बस एक क्लिक की दूरी पर है।
क्या EmotivPRO एकत्रित किए गए EEG डेटा से आर्टिफैक्ट्स (artifacts) को स्वचालित रूप से हटा देता है?
आर्टिफैक्ट्स (Artifacts)
जब आप ईईजी (EEG) हेडसेट का उपयोग करते हैं, तो कुछ संकेत ब्रेनवेव (मस्तिष्क तरंगों) के मापन में बाधा डाल सकते हैं। इन अवांछित संकेतों को "आर्टिफैक्ट्स" कहा जाता है, और ये मुख्य रूप से दो प्रकार के होते हैं:
आंतरिक (Intrinsic) आर्टिफैक्ट्स: ये आपके शरीर से उत्पन्न होने वाले सामान्य बायोसिग्नल्स (जैव-संकेतों) के कारण होते हैं, जैसे:
चेहरे, गर्दन और जबड़े की मांसपेशियों की गतिविधि: मुस्कुराना, दांत भींचना, या त्योरियां चढ़ाना, पलकें झपकाना, आंख मारना, चबाना, बोलना, अपना सिर घुमाना (गर्दन की मांसपेशियां)। प्रत्येक मांसपेशी समूह कुछ ईईजी सेंसर के अधिक करीब और दूसरों से बहुत अधिक दूर स्थित होता है, इसलिए हर स्थान पर पता लगाया गया संकेत अलग होता है, जिससे आर्टिफैक्ट्स को हटाना अधिक कठिन हो जाता है। वास्तव में Emotiv मांसपेशियों के संकेतों के वितरण को सुलझाने के लिए सिग्नल प्रोसेसिंग और मशीन लर्निंग विधियों का उपयोग करता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि कौन से समूह सक्रिय हो रहे हैं, और इस प्रकार आपके चेहरे के भावों की पहचान की जा सके!
आंखों की गतिविधि: आपकी प्रत्येक आंख की पुतली के पिछले हिस्से (रेटिना, ऑप्टिक नसों) में नसों का उच्च जमाव होता है और सामने के हिस्से में लगभग कोई नस नहीं होती है। वास्तव में, आपकी आंख की पुतली आगे से पीछे तक विद्युत आवेश के असंतुलन के साथ एक बड़े द्विध्रुव (dipole) के रूप में कार्य करती है। जब आपकी आंखें अपने सॉकेट में घूमती हैं, तो द्विध्रुव क्षेत्र की दिशा उस तरफ बदल जाती है जिधर आप देख रहे होते हैं, और इसकी पहचान पृष्ठभूमि के बायोइलेक्ट्रिक पोटेंशियल (biopotential) में बदलाव के रूप में की जाती है जो प्रत्येक ईईजी सेंसर के संबंध में अलग-अलग कोण पर होता है - जिसका अर्थ है कि यह सभी सेंसरों में एक समान संकेत नहीं है। आपकी आंखों के घूमने को नियंत्रित करने वाली मांसपेशियों द्वारा अतिरिक्त सिग्नल आर्टिफैक्ट्स उत्पन्न होते हैं।
कार्डियक (हृदय) संकेत: आपका हृदय कच्चे मांसपेशियों के संकेतों का एक महत्वपूर्ण स्रोत है जिसे कभी-कभी कुछ या सभी ईईजी चैनलों द्वारा सीधे पता लगाया जा सकता है, ठीक उसी तरह जैसे इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम रिकॉर्ड किया जाता है। इसकी विशिष्ट P-Q-R-S-T तरंगों को कभी-कभी कुछ ईईजी चैनलों में सीधे देखा जा सकता है। दूसरे प्रकार का कार्डियक आर्टिफैक्ट बड़ी रक्त वाहिकाओं से उत्पन्न होता है जो हृदय द्वारा आपकी धमनियों के माध्यम से रक्त पंप करने पर फैलती और सुकड़ती हैं। धमनियों की दीवारें मांशपेशीय होती हैं, और वे हमारे दिल की धड़कन के साथ तालमेल बिठाकर फैलने और सुकड़ने पर द्वितीयक संकेत उत्पन्न करती हैं। अंत में, यदि आप किसी सेंसर को सीधे किसी महत्वपूर्ण धमनी के पास रखते हैं, तो वाहिका के बदलते आकार और प्रकार के कारण सेंसर यंत्रवत रूप से विस्थापित हो सकता है, जिससे त्वचा की सतह पर सेंसर की लयबद्ध हरकतें हो सकती हैं जो संपर्क प्रतिबाधा (impedance) को बदल सकती हैं और चक्रानुक्रम पैटर्न में नकली वोल्टेज को प्रेरित कर सकती हैं।
ये गतिविधियां मांसपेशियों, आंखों और अन्य बायोसिग्नल्स का निर्माण करती हैं जो ब्रेनवेव डेटा के साथ मिल सकते हैं। आमतौर पर ये बायोसिग्नल्स मस्तिष्क के संकेतों की तुलना में काफी बड़े होते हैं, जिससे मस्तिष्क की गतिविधि का पता लगाना मुश्किल हो जाता है जब तक कि फ़िल्टरिंग और स्रोत पृथक्करण का कोई रूप न अपनाया जाए।
आंतरिक आर्टिफैक्ट्स विशिष्ट, पूर्वानुमानित श्रेणियों में आते हैं और ऐसे कई प्रीप्रोसेसिंग टूल्स हैं जिन्हें चुनिंदा रूप से हटाने के लिए लागू किया जा सकता है। सबसे आम तरीका इंडिपेंडेंट कंपोनेंट्स एनालिसिस (ICA, जो EEGLab, NME और अन्य जैसी कई लाइब्रेरीज़ में उपलब्ध है), और आर्टिफैक्ट सबस्पेस रिकंस्ट्रक्शन तरीके (ASR, rASR, जो ICA की तुलना में अधिक गणनात्मक कुशल हैं) हैं। ये मॉडल किसी टाइम-सीरीज़ सिग्नल को विभिन्न घटकों में तोड़ने, फिर इन घटकों के एक उपसमुच्चय से सिग्नल को फिर से जोड़ने पर निर्भर करते हैं जो विभिन्न प्रकार के आर्टिफैक्ट्स से जुड़े नहीं होते हैं।
Emotiv ईईजी डेटा को होस्ट पीसी पर यथासंभव स्वच्छ रूप में डिलीवर किया जाता है, लेकिन बिना आंतरिक बायोसिग्नल आर्टिफैक्ट्स को हटाए जो विभिन्न उपयोगकर्ताओं के लिए रुचि के हो सकते हैं, और जो ज्ञात श्रेणियों के आंतरिक आर्टिफैक्ट्स को हटाने के लिए ICA और rASR विधियों की क्षमता को भी बढ़ाते हैं क्योंकि उनके संकेत ऑन-डिवाइस फ़िल्टरिंग द्वारा विकृत नहीं होते हैं।
बाहरी (Extrinsic) आर्टिफैक्ट्स: ये बाहरी स्रोतों से आते हैं, जैसे:
सेंसर का फिसलना, आपके सिर पर हेडसेट का हिलना या उस पर झटका लगना
उपकरणों, कंप्यूटरों और अन्य उपकरणों, ट्रांसफार्मर और बिजली के तारों से उत्सर्जित विद्युत क्षेत्र, विशेष रूप से विद्युत बिजली लाइन आवृत्ति (50/60 Hz) और इन आवृत्तियों के हार्मोनिक गुणकों पर। पावर लाइन का शोर अक्सर ईईजी संकेतों में आर्टिफैक्ट्स का सबसे मजबूत स्रोत होता है।
सभी आधुनिक ईईजी प्रणालियां एनालॉग-टू-डिजिटल सिग्नल कन्वर्टर्स का उपयोग करती हैं जो एक निश्चित सैंपलिंग आवृत्ति पर काम करते हैं। डिजिटल सैंपलिंग के साथ एक प्रसिद्ध घटना एलियासिंग (aliasing) है, जो तब घटित होती है जब सैंपलिंग सिस्टम का सामना ऐसे सिग्नल से होता है जिसमें सैंपलिंग आवृत्ति के 50% से अधिक आवृत्ति घटक होते हैं (नाइक्विस्ट आवृत्ति)। उदाहरण के लिए, 128Hz पर सैंपलिंग करते समय, नाइक्विस्ट आवृत्ति 64Hz होती है, जो 60Hz पावर लाइन आवृत्ति से ठीक अधिक है। हालांकि 60Hz के हार्मोनिक्स: [120Hz, 180Hz, 240Hz, …] नाइक्विस्ट आवृत्ति के चारों ओर "लपेट" (wrap around) जाते हैं और 8Hz, 24Hz, 16Hz आदि पर नकली या "एलियासड" संकेतों के रूप में दिखाई देते हैं, क्योंकि डिजिटल सिस्टम इन उच्च-आवृत्ति वाले संकेतों के हर दूसरे, तीसरे, चौथे ... चक्र के एक हिस्से का नमूना लेता है। पावर लाइन विकिरण के उच्च हार्मोनिक्स मौजूद होते हैं क्योंकि पावर सिस्टम में धाराएं और विकीर्ण क्षेत्र शायद ही कभी पूर्ण साइन तरंगें होते हैं। आमतौर पर लगभग 10वें हार्मोनिक तक पर्याप्त विकीर्ण शक्ति का पता लगाया जा सकता है। ये एलियासड उच्च-आवृत्ति संकेत मस्तिष्क के संकेतों की विशिष्ट श्रेणी के भीतर कम आवृत्तियों पर वास्तविक दोलनों से अप्रभेद्य होते हैं, इसलिए सैंपलिंग सिस्टम में प्रस्तुत किए जाने से पहले उन्हें आने वाले सिग्नल से हटाया जाना चाहिए।
आस-पास की आवेशित वस्तुओं और लोगों से उत्पन्न स्थिर विद्युत क्षेत्र: स्थिर वैद्युत आवेश जमा होने से आपके और अन्य लोगों तथा आस-पास की वस्तुओं के बीच कई हजार वोल्ट का विभवांतर उत्पन्न हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक धनात्मक रूप से आवेशित वस्तु आपके शरीर और सिर में ऋणात्मक आवेशों को उस वस्तु की ओर खींचेगी, और ऋणात्मक आवेशों को प्रतिकर्षित करेगी, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न ईईजी सेंसर के नीचे शरीर की क्षमता का असमान वितरण होगा। Emotiv उपकरण असमान स्थिर आवेश वितरण को काफी सीमा तक अलग करने के लिए, एकल संदर्भ बिंदु के साथ एसी-कपल्ड सेंसिंग (एनालॉग हाई-पास फ़िल्टरिंग) का उपयोग करते हैं। हालाँकि, यदि आप या इनमें से कोई भी आवेशित स्रोत इधर-उधर घूमता है, तो आवेश आपके शरीर के चारों ओर घूमता है जिससे क्षमता बदलती है, जो फ़िल्टर के माध्यम से प्रेषित होने के लिए पर्याप्त तेज़ हो सकती है।
यदि आप आवेश लेते हैं या स्वयं को तेजी से डिस्चार्ज करते हैं, जैसे कि कालीन पर चलने या धातु की वस्तुओं को छूने से, शायद कोई चिंगारी पैदा करके, तो आपकी इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता धीरे-धीरे या तुरंत बदल सकती है। आपके शरीर की क्षमता एक क्षण, कुछ सेकंड या अधिक समय में हजारों वोल्ट तक बदल सकती है। ये परिवर्तन पहनने योग्य ईईजी प्रणालियों में शरीर की क्षमता रद्दीकरण सर्किट को अस्थायी रूप से प्रभावित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ईईजी संकेतों में भारी स्पाइक्स और धीमी रिकवरी होती है।
प्रयोगशाला-आधारित ईईजी प्रणालियों को इनमें से कई आर्टिफैक्ट्स से सुरक्षित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए विषय के आंदोलन को प्रतिबंधित करके, प्रयोगशाला की विद्युत स्क्रीनिंग करके, इलेक्ट्रोस्टैटिक बिल्ड-अप को रोकने के लिए विषय को एक ग्राउंडिंग लीड संलग्न करके, बहुत उच्च सैंपलिंग आवृत्ति आदि द्वारा।
पहनने योग्य, बैटरी चालित वायरलेस ईईजी सिस्टम इन उपायों पर भरोसा नहीं कर सकते हैं और इसलिए उन्हें कम करने की रणनीतियों की एक श्रृंखला का उपयोग करना चाहिए। डेटा ट्रांसमिशन दर को बैटरी लाइफ के साथ संतुलित किया जाना चाहिए, क्योंकि वायरलेस ट्रांसमीटर काफी बिजली की खपत वाले होते हैं।
हस्तक्षेप को कम करना
ईईजी हेडसेट्स को अवांछित शोर को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अधिकांश बाहरी शोर स्रोत जैसे कि स्थिर बिजली और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (जैसे, पावर लाइनों से 50/60 Hz शोर और हार्मोनिक्स) कॉमन मोड नॉइज़ के रूप में दिखाई देते हैं, जहां अंतर्निहित शरीर की क्षमता सभी सेंसरों में लगभग एक ही तरह से दोलन कर रही होती है।
Emotiv उपकरण शरीर की क्षमता को मापने के लिए एक सिंगल-पॉइंट संदर्भ सेंसर (CMS) का उपयोग करते हैं, जिसे एनालॉग डोमेन में एक सक्रिय रद्दीकरण प्रणाली के साथ जोड़ा जाता है (CMS सिग्नल को उल्टा किया जाता है और कॉमन मोड दोलनों को रद्द करने और डिफरेंशियल इनपुट एम्पलीफायरों के लिए कम-शोर ईईजी संदर्भ स्तर प्राप्त करने के लिए DRL सेंसर में वापस भेजा जाता है)। ट्रांसमिशन से पहले हेडसेट में डीएसपी प्रोसेसर में डिजिटल डोमेन में हाई-पास (एसी कपलिंग) और लो-पास एनालॉग फिल्टर (एंटी-एलियास एनालॉग फिल्टर), 2048Hz पर महत्वपूर्ण ओवरसैंपलिंग, इसके बाद क्रमिक सब-नाइक्विस्ट डिजिटल फ़िल्टरिंग, 50/60Hz डुअल नॉच फ़िल्टरिंग और डेटा ट्रांसमिशन आवृत्ति (128 या 256Hz) तक डाउन-सैंपलिंग की जाती है। जब हेडसेट ठीक से फ़िल्टर किया जाता है और संपर्क प्रतिबाधा कम होती है तो ये उपाय अधिकांश बाहरी शोर स्रोतों को अवांछनीय स्तरों तक कम कर देते हैं।
मोशन आर्टिफैक्ट्स को हमारे यांत्रिक डिज़ाइन द्वारा कम किया जाता है जो स्वतंत्र रूप से प्रत्येक सेंसर का समर्थन करता है और प्रत्येक उपयोगकर्ता के आकार और स्वरूप के अनुसार समायोजित होता है।
EmotivPRO डेटा को कैसे संभालता है
EmotivPRO में ईईजी डेटा बिल्कुल वैसे ही रिकॉर्ड किया जाता है जैसे हेडसेट से प्राप्त होता है। सॉफ्टवेयर मांसपेशियों या आंखों की गतिविधियों से आर्टिफैक्ट्स को स्वचालित रूप से नहीं हटाता है क्योंकि डेटा की सफाई करने वाली तकनीकें (जैसे ICA) कच्चे, अनफ़िल्टर्ड डेटा पर बेहतर काम करती हैं। हालाँकि, जैसा कि ऊपर बताया गया है, Emotiv हेडसेट्स सावधानीपूर्वक तैयार की गई सिग्नल प्रोसेसिंग लागू करते हैं जो हेडसेट का अच्छा संपर्क होने पर स्वच्छ संकेत उत्पन्न करने में मदद करती है, जिससे ब्रेनवेव डेटा का विश्लेषण करना आसान हो जाता है।
क्या यह लेख सहायक था?
संबंधित लेख
क्या आपको अपनी ज़रूरत की चीज़ नहीं मिल रही है?
हमारी सहायता टीम बस एक क्लिक की दूरी पर है।
क्या EmotivPRO एकत्रित किए गए EEG डेटा से आर्टिफैक्ट्स (artifacts) को स्वचालित रूप से हटा देता है?
आर्टिफैक्ट्स (Artifacts)
जब आप ईईजी (EEG) हेडसेट का उपयोग करते हैं, तो कुछ संकेत ब्रेनवेव (मस्तिष्क तरंगों) के मापन में बाधा डाल सकते हैं। इन अवांछित संकेतों को "आर्टिफैक्ट्स" कहा जाता है, और ये मुख्य रूप से दो प्रकार के होते हैं:
आंतरिक (Intrinsic) आर्टिफैक्ट्स: ये आपके शरीर से उत्पन्न होने वाले सामान्य बायोसिग्नल्स (जैव-संकेतों) के कारण होते हैं, जैसे:
चेहरे, गर्दन और जबड़े की मांसपेशियों की गतिविधि: मुस्कुराना, दांत भींचना, या त्योरियां चढ़ाना, पलकें झपकाना, आंख मारना, चबाना, बोलना, अपना सिर घुमाना (गर्दन की मांसपेशियां)। प्रत्येक मांसपेशी समूह कुछ ईईजी सेंसर के अधिक करीब और दूसरों से बहुत अधिक दूर स्थित होता है, इसलिए हर स्थान पर पता लगाया गया संकेत अलग होता है, जिससे आर्टिफैक्ट्स को हटाना अधिक कठिन हो जाता है। वास्तव में Emotiv मांसपेशियों के संकेतों के वितरण को सुलझाने के लिए सिग्नल प्रोसेसिंग और मशीन लर्निंग विधियों का उपयोग करता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि कौन से समूह सक्रिय हो रहे हैं, और इस प्रकार आपके चेहरे के भावों की पहचान की जा सके!
आंखों की गतिविधि: आपकी प्रत्येक आंख की पुतली के पिछले हिस्से (रेटिना, ऑप्टिक नसों) में नसों का उच्च जमाव होता है और सामने के हिस्से में लगभग कोई नस नहीं होती है। वास्तव में, आपकी आंख की पुतली आगे से पीछे तक विद्युत आवेश के असंतुलन के साथ एक बड़े द्विध्रुव (dipole) के रूप में कार्य करती है। जब आपकी आंखें अपने सॉकेट में घूमती हैं, तो द्विध्रुव क्षेत्र की दिशा उस तरफ बदल जाती है जिधर आप देख रहे होते हैं, और इसकी पहचान पृष्ठभूमि के बायोइलेक्ट्रिक पोटेंशियल (biopotential) में बदलाव के रूप में की जाती है जो प्रत्येक ईईजी सेंसर के संबंध में अलग-अलग कोण पर होता है - जिसका अर्थ है कि यह सभी सेंसरों में एक समान संकेत नहीं है। आपकी आंखों के घूमने को नियंत्रित करने वाली मांसपेशियों द्वारा अतिरिक्त सिग्नल आर्टिफैक्ट्स उत्पन्न होते हैं।
कार्डियक (हृदय) संकेत: आपका हृदय कच्चे मांसपेशियों के संकेतों का एक महत्वपूर्ण स्रोत है जिसे कभी-कभी कुछ या सभी ईईजी चैनलों द्वारा सीधे पता लगाया जा सकता है, ठीक उसी तरह जैसे इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम रिकॉर्ड किया जाता है। इसकी विशिष्ट P-Q-R-S-T तरंगों को कभी-कभी कुछ ईईजी चैनलों में सीधे देखा जा सकता है। दूसरे प्रकार का कार्डियक आर्टिफैक्ट बड़ी रक्त वाहिकाओं से उत्पन्न होता है जो हृदय द्वारा आपकी धमनियों के माध्यम से रक्त पंप करने पर फैलती और सुकड़ती हैं। धमनियों की दीवारें मांशपेशीय होती हैं, और वे हमारे दिल की धड़कन के साथ तालमेल बिठाकर फैलने और सुकड़ने पर द्वितीयक संकेत उत्पन्न करती हैं। अंत में, यदि आप किसी सेंसर को सीधे किसी महत्वपूर्ण धमनी के पास रखते हैं, तो वाहिका के बदलते आकार और प्रकार के कारण सेंसर यंत्रवत रूप से विस्थापित हो सकता है, जिससे त्वचा की सतह पर सेंसर की लयबद्ध हरकतें हो सकती हैं जो संपर्क प्रतिबाधा (impedance) को बदल सकती हैं और चक्रानुक्रम पैटर्न में नकली वोल्टेज को प्रेरित कर सकती हैं।
ये गतिविधियां मांसपेशियों, आंखों और अन्य बायोसिग्नल्स का निर्माण करती हैं जो ब्रेनवेव डेटा के साथ मिल सकते हैं। आमतौर पर ये बायोसिग्नल्स मस्तिष्क के संकेतों की तुलना में काफी बड़े होते हैं, जिससे मस्तिष्क की गतिविधि का पता लगाना मुश्किल हो जाता है जब तक कि फ़िल्टरिंग और स्रोत पृथक्करण का कोई रूप न अपनाया जाए।
आंतरिक आर्टिफैक्ट्स विशिष्ट, पूर्वानुमानित श्रेणियों में आते हैं और ऐसे कई प्रीप्रोसेसिंग टूल्स हैं जिन्हें चुनिंदा रूप से हटाने के लिए लागू किया जा सकता है। सबसे आम तरीका इंडिपेंडेंट कंपोनेंट्स एनालिसिस (ICA, जो EEGLab, NME और अन्य जैसी कई लाइब्रेरीज़ में उपलब्ध है), और आर्टिफैक्ट सबस्पेस रिकंस्ट्रक्शन तरीके (ASR, rASR, जो ICA की तुलना में अधिक गणनात्मक कुशल हैं) हैं। ये मॉडल किसी टाइम-सीरीज़ सिग्नल को विभिन्न घटकों में तोड़ने, फिर इन घटकों के एक उपसमुच्चय से सिग्नल को फिर से जोड़ने पर निर्भर करते हैं जो विभिन्न प्रकार के आर्टिफैक्ट्स से जुड़े नहीं होते हैं।
Emotiv ईईजी डेटा को होस्ट पीसी पर यथासंभव स्वच्छ रूप में डिलीवर किया जाता है, लेकिन बिना आंतरिक बायोसिग्नल आर्टिफैक्ट्स को हटाए जो विभिन्न उपयोगकर्ताओं के लिए रुचि के हो सकते हैं, और जो ज्ञात श्रेणियों के आंतरिक आर्टिफैक्ट्स को हटाने के लिए ICA और rASR विधियों की क्षमता को भी बढ़ाते हैं क्योंकि उनके संकेत ऑन-डिवाइस फ़िल्टरिंग द्वारा विकृत नहीं होते हैं।
बाहरी (Extrinsic) आर्टिफैक्ट्स: ये बाहरी स्रोतों से आते हैं, जैसे:
सेंसर का फिसलना, आपके सिर पर हेडसेट का हिलना या उस पर झटका लगना
उपकरणों, कंप्यूटरों और अन्य उपकरणों, ट्रांसफार्मर और बिजली के तारों से उत्सर्जित विद्युत क्षेत्र, विशेष रूप से विद्युत बिजली लाइन आवृत्ति (50/60 Hz) और इन आवृत्तियों के हार्मोनिक गुणकों पर। पावर लाइन का शोर अक्सर ईईजी संकेतों में आर्टिफैक्ट्स का सबसे मजबूत स्रोत होता है।
सभी आधुनिक ईईजी प्रणालियां एनालॉग-टू-डिजिटल सिग्नल कन्वर्टर्स का उपयोग करती हैं जो एक निश्चित सैंपलिंग आवृत्ति पर काम करते हैं। डिजिटल सैंपलिंग के साथ एक प्रसिद्ध घटना एलियासिंग (aliasing) है, जो तब घटित होती है जब सैंपलिंग सिस्टम का सामना ऐसे सिग्नल से होता है जिसमें सैंपलिंग आवृत्ति के 50% से अधिक आवृत्ति घटक होते हैं (नाइक्विस्ट आवृत्ति)। उदाहरण के लिए, 128Hz पर सैंपलिंग करते समय, नाइक्विस्ट आवृत्ति 64Hz होती है, जो 60Hz पावर लाइन आवृत्ति से ठीक अधिक है। हालांकि 60Hz के हार्मोनिक्स: [120Hz, 180Hz, 240Hz, …] नाइक्विस्ट आवृत्ति के चारों ओर "लपेट" (wrap around) जाते हैं और 8Hz, 24Hz, 16Hz आदि पर नकली या "एलियासड" संकेतों के रूप में दिखाई देते हैं, क्योंकि डिजिटल सिस्टम इन उच्च-आवृत्ति वाले संकेतों के हर दूसरे, तीसरे, चौथे ... चक्र के एक हिस्से का नमूना लेता है। पावर लाइन विकिरण के उच्च हार्मोनिक्स मौजूद होते हैं क्योंकि पावर सिस्टम में धाराएं और विकीर्ण क्षेत्र शायद ही कभी पूर्ण साइन तरंगें होते हैं। आमतौर पर लगभग 10वें हार्मोनिक तक पर्याप्त विकीर्ण शक्ति का पता लगाया जा सकता है। ये एलियासड उच्च-आवृत्ति संकेत मस्तिष्क के संकेतों की विशिष्ट श्रेणी के भीतर कम आवृत्तियों पर वास्तविक दोलनों से अप्रभेद्य होते हैं, इसलिए सैंपलिंग सिस्टम में प्रस्तुत किए जाने से पहले उन्हें आने वाले सिग्नल से हटाया जाना चाहिए।
आस-पास की आवेशित वस्तुओं और लोगों से उत्पन्न स्थिर विद्युत क्षेत्र: स्थिर वैद्युत आवेश जमा होने से आपके और अन्य लोगों तथा आस-पास की वस्तुओं के बीच कई हजार वोल्ट का विभवांतर उत्पन्न हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक धनात्मक रूप से आवेशित वस्तु आपके शरीर और सिर में ऋणात्मक आवेशों को उस वस्तु की ओर खींचेगी, और ऋणात्मक आवेशों को प्रतिकर्षित करेगी, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न ईईजी सेंसर के नीचे शरीर की क्षमता का असमान वितरण होगा। Emotiv उपकरण असमान स्थिर आवेश वितरण को काफी सीमा तक अलग करने के लिए, एकल संदर्भ बिंदु के साथ एसी-कपल्ड सेंसिंग (एनालॉग हाई-पास फ़िल्टरिंग) का उपयोग करते हैं। हालाँकि, यदि आप या इनमें से कोई भी आवेशित स्रोत इधर-उधर घूमता है, तो आवेश आपके शरीर के चारों ओर घूमता है जिससे क्षमता बदलती है, जो फ़िल्टर के माध्यम से प्रेषित होने के लिए पर्याप्त तेज़ हो सकती है।
यदि आप आवेश लेते हैं या स्वयं को तेजी से डिस्चार्ज करते हैं, जैसे कि कालीन पर चलने या धातु की वस्तुओं को छूने से, शायद कोई चिंगारी पैदा करके, तो आपकी इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता धीरे-धीरे या तुरंत बदल सकती है। आपके शरीर की क्षमता एक क्षण, कुछ सेकंड या अधिक समय में हजारों वोल्ट तक बदल सकती है। ये परिवर्तन पहनने योग्य ईईजी प्रणालियों में शरीर की क्षमता रद्दीकरण सर्किट को अस्थायी रूप से प्रभावित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ईईजी संकेतों में भारी स्पाइक्स और धीमी रिकवरी होती है।
प्रयोगशाला-आधारित ईईजी प्रणालियों को इनमें से कई आर्टिफैक्ट्स से सुरक्षित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए विषय के आंदोलन को प्रतिबंधित करके, प्रयोगशाला की विद्युत स्क्रीनिंग करके, इलेक्ट्रोस्टैटिक बिल्ड-अप को रोकने के लिए विषय को एक ग्राउंडिंग लीड संलग्न करके, बहुत उच्च सैंपलिंग आवृत्ति आदि द्वारा।
पहनने योग्य, बैटरी चालित वायरलेस ईईजी सिस्टम इन उपायों पर भरोसा नहीं कर सकते हैं और इसलिए उन्हें कम करने की रणनीतियों की एक श्रृंखला का उपयोग करना चाहिए। डेटा ट्रांसमिशन दर को बैटरी लाइफ के साथ संतुलित किया जाना चाहिए, क्योंकि वायरलेस ट्रांसमीटर काफी बिजली की खपत वाले होते हैं।
हस्तक्षेप को कम करना
ईईजी हेडसेट्स को अवांछित शोर को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अधिकांश बाहरी शोर स्रोत जैसे कि स्थिर बिजली और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (जैसे, पावर लाइनों से 50/60 Hz शोर और हार्मोनिक्स) कॉमन मोड नॉइज़ के रूप में दिखाई देते हैं, जहां अंतर्निहित शरीर की क्षमता सभी सेंसरों में लगभग एक ही तरह से दोलन कर रही होती है।
Emotiv उपकरण शरीर की क्षमता को मापने के लिए एक सिंगल-पॉइंट संदर्भ सेंसर (CMS) का उपयोग करते हैं, जिसे एनालॉग डोमेन में एक सक्रिय रद्दीकरण प्रणाली के साथ जोड़ा जाता है (CMS सिग्नल को उल्टा किया जाता है और कॉमन मोड दोलनों को रद्द करने और डिफरेंशियल इनपुट एम्पलीफायरों के लिए कम-शोर ईईजी संदर्भ स्तर प्राप्त करने के लिए DRL सेंसर में वापस भेजा जाता है)। ट्रांसमिशन से पहले हेडसेट में डीएसपी प्रोसेसर में डिजिटल डोमेन में हाई-पास (एसी कपलिंग) और लो-पास एनालॉग फिल्टर (एंटी-एलियास एनालॉग फिल्टर), 2048Hz पर महत्वपूर्ण ओवरसैंपलिंग, इसके बाद क्रमिक सब-नाइक्विस्ट डिजिटल फ़िल्टरिंग, 50/60Hz डुअल नॉच फ़िल्टरिंग और डेटा ट्रांसमिशन आवृत्ति (128 या 256Hz) तक डाउन-सैंपलिंग की जाती है। जब हेडसेट ठीक से फ़िल्टर किया जाता है और संपर्क प्रतिबाधा कम होती है तो ये उपाय अधिकांश बाहरी शोर स्रोतों को अवांछनीय स्तरों तक कम कर देते हैं।
मोशन आर्टिफैक्ट्स को हमारे यांत्रिक डिज़ाइन द्वारा कम किया जाता है जो स्वतंत्र रूप से प्रत्येक सेंसर का समर्थन करता है और प्रत्येक उपयोगकर्ता के आकार और स्वरूप के अनुसार समायोजित होता है।
EmotivPRO डेटा को कैसे संभालता है
EmotivPRO में ईईजी डेटा बिल्कुल वैसे ही रिकॉर्ड किया जाता है जैसे हेडसेट से प्राप्त होता है। सॉफ्टवेयर मांसपेशियों या आंखों की गतिविधियों से आर्टिफैक्ट्स को स्वचालित रूप से नहीं हटाता है क्योंकि डेटा की सफाई करने वाली तकनीकें (जैसे ICA) कच्चे, अनफ़िल्टर्ड डेटा पर बेहतर काम करती हैं। हालाँकि, जैसा कि ऊपर बताया गया है, Emotiv हेडसेट्स सावधानीपूर्वक तैयार की गई सिग्नल प्रोसेसिंग लागू करते हैं जो हेडसेट का अच्छा संपर्क होने पर स्वच्छ संकेत उत्पन्न करने में मदद करती है, जिससे ब्रेनवेव डेटा का विश्लेषण करना आसान हो जाता है।
क्या यह लेख सहायक था?
संबंधित लेख
क्या आपको अपनी ज़रूरत की चीज़ नहीं मिल रही है?
हमारी सहायता टीम बस एक क्लिक की दूरी पर है।