Bạn đang tìm kiếm sự giúp đỡ?
Tìm kiếm trong cơ sở tri thức của chúng tôi để tìm câu trả lời
Tìm kiếm...
Liệu EmotivPRO có tự động loại bỏ các hiện tượng giả từ dữ liệu EEG thu thập được không?
Tạo tác
Khi sử dụng tai nghe EEG, một số tín hiệu có thể can thiệp vào các phép đo sóng não. Những tín hiệu không mong muốn này, gọi là “tạo tác,” có hai loại chính:
Tạo tác nội tại: Đây là những tín hiệu sinh học bình thường xuất phát từ cơ thể bạn, chẳng hạn như:
Hoạt động cơ mặt, cổ và hàm: Cười, nghiến răng, nhăn nhó, chớp mắt, nháy mắt, nhai, nói, xoay đầu. Mỗi nhóm cơ đặt gần một số cảm biến EEG và cách xa nhiều cảm biến khác, vì vậy tín hiệu phát hiện tại mỗi vị trí là khác nhau, làm cho các tạo tác khó loại bỏ hơn. Thực tế Emotiv sử dụng phương pháp xử lý tín hiệu và học máy để giải mã sự phân bố của tín hiệu cơ bắp nhằm suy ra nhóm nào đang hoạt động và do đó nhận diện biểu cảm khuôn mặt của bạn!
Hoạt động mắt: Mỗi nhãn cầu của bạn có nồng độ dây thần kinh cao ở bề mặt phía sau (võng mạc, dây thần kinh thị giác) và gần như không có dây thần kinh ở bề mặt phía trước. Như vậy, nhãn cầu của bạn hoạt động như một cực lưỡng tính lớn với sự mất cân bằng điện tích từ trước ra sau. Khi mắt bạn xoay trong ổ mắt, trường điện cực lưỡng tính thay đổi hướng để chỉ tới nơi bạn đang nhìn, và được phát hiện như một sự thay đổi trong biopotentia nền - là không giống nhau với mỗi cảm biến EEG - có nghĩa rằng không phải là một tín hiệu chung trên các cảm biến. Các tạo tác tín hiệu bổ sung được tạo ra bởi sự điều khiển của các cơ mắt bạn.
Tín hiệu tim: Tim bạn là một nguồn lớn của tín hiệu thô từ cơ bắp có thể đôi khi được phát hiện trực tiếp bởi một số hoặc tất cả các kênh EEG, theo cách mà một điện tâm đồ được ghi lại. Các phức hợp đặc trưng P-Q-R-S-T có thể được quan sát trực tiếp đôi khi ở một vài kênh EEG. Một loại tạo tác tim khác phát sinh từ các mạch máu lớn mở rộng và co lại khi tim bơm máu qua động mạch. Thành động mạch là cơ bắp, và tạo ra tín hiệu thứ hai khi chúng mở rộng và co lại đồng điệu với nhịp tim của chúng ta. Cuối cùng, nếu bạn tình cờ đặt một cảm biến ngay bên cạnh một động mạch lớn, cảm biến có thể bị dịch chuyển cơ học bởi hình dạng và kích cỡ thay đổi của mạch, dẫn đến những chuyển động nhịp điệu của cảm biến trên bề mặt da làm thay đổi trở kháng tiếp xúc và gây ra điện áp giả trong một mô hình chu kỳ.
Những hành động này tạo ra các tín hiệu cơ bắp, mắt và tín hiệu sinh học khác có thể trộn với dữ liệu sóng não. Thông thường những tín hiệu sinh học này lớn hơn đáng kể so với tín hiệu não, làm cho việc phát hiện hoạt động não trở nên khó khăn trừ khi một hình thức lọc và phân tách nguồn nào đó được thực hiện.
Tạo tác nội tại rơi vào các loại cụ thể, có thể dự đoán và có nhiều công cụ tiền xử lý có thể được áp dụng để loại bỏ chọn lọc chúng. Phương pháp phổ biến nhất là Phân tích Các Thành phần Độc lập (ICA, có sẵn trong nhiều thư viện như EEGLab, NME và những thư viện khác), và các phương pháp Tái tạo Không gian Tạo tác (ASR, rASR, hiệu quả hơn về mặt tính toán so với ICA). Những mô hình này dựa trên việc chia một tín hiệu chuỗi thời gian thành các thành phần khác nhau, sau đó tập hợp lại tín hiệu từ một phần các thành phần này không liên quan đến các loại tạo tác khác nhau.
Dữ liệu EEG từ Emotiv được gửi đến máy chủ PC ở dạng sạch nhất có thể, nhưng không loại bỏ các tạo tác tín hiệu sinh học nội tại có thể là quan tâm đối với các người dùng khác nhau, và nó cũng củng cố khả năng của các phương pháp ICA và rASR để loại bỏ các lớp tạo tác nội tại đã biết vì tín hiệu của chúng không bị biến dạng bởi việc lọc trên thiết bị.
Tạo tác ngoại lai: Gây ra từ các nguồn bên ngoài, chẳng hạn như:
Cảm biến bị trượt, tai nghe di chuyển trên đầu hoặc bị va đập
Trường điện bức xạ từ các thiết bị, máy tính và thiết bị khác, máy biến áp và hệ thống dây điện, đặc biệt là tại tần số đường dây điện (50/60 Hz) và các bội số hài hòa của các tần số này. Nhiễu đường dây điện thường là nguồn mạnh nhất của các tạo tác trong tín hiệu EEG.
Tất cả các hệ thống EEG hiện đại sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu từ analog sang digital hoạt động ở một tần số lấy mẫu cố định. Một hiện tượng nổi tiếng với lấy mẫu digital là hiện tượng trùng lặp tần, xảy ra khi hệ thống lấy mẫu gặp một tín hiệu có các thành phần tần số cao hơn 50% của tần số lấy mẫu (tần số Nyquist). Ví dụ, khi lấy mẫu ở 128Hz, tần số Nyquist là 64Hz, chỉ cao hơn tần số đường dây điện 60Hz. Tuy nhiên, các bội số hài hòa của 60Hz [120Hz, 180Hz, 240Hz, …] “quay quanh” tần số Nyquist và xuất hiện như các tín hiệu giả hoặc “bị trùng lặp” ở 8Hz, 24Hz, 16Hz và vân vân, vì hệ thống digital lấy mẫu một phần của mỗi chu kỳ thứ hai, thứ ba, thứ tư… của các tín hiệu tần số cao này. Các bội số cao hài hòa của bức xạ đường dây điện xuất hiện bởi vì các dòng điện và trường bức xạ trong hệ thống điện hiếm khi là sóng sin hoàn hảo. Thông thường có công suất phát hiện được đáng kể lên tới khoảng bội số thứ 10. Những tín hiệu tần số cao bị trùng lặp này không thể phân biệt được với dao động thực ở tần số thấp hơn trong phạm vi sóng não điển hình, vì vậy chúng phải được loại bỏ khỏi tín hiệu vào trước khi nó được trình bày cho hệ thống lấy mẫu.
Trường điện tĩnh từ các đối tượng nạp điện và người xung quanh: Tích tụ điện tĩnh có thể dẫn đến các chênh lệch điện thế hàng ngàn volt giữa bạn với những người khác và các đối tượng xung quanh. Ví dụ, một đối tượng mang điện tích dương sẽ thu hút các điện tích âm trong cơ thể và đầu của bạn và đẩy các điện tích âm, dẫn đến sự phân bố không đều của điện thế cơ thể dưới các cảm biến EEG khác nhau. Thiết bị Emotiv sử dụng cảm giác AC-kết hợp (lọc cao tần analog), với một điểm tham chiếu duy nhất, để giảm thiểu phân bố điện tích tĩnh không đều đến mức độ đáng kể. Tuy nhiên, nếu bạn hoặc bất kỳ nguồn nạp điện nào này di chuyển xung quanh, điện tích trên cơ thể bạn có thể thay đổi đủ nhanh để được truyền qua các bộ lọc.
Điện thế tĩnh trong cơ thể bạn có thể thay đổi dần dần hoặc đột ngột nếu bạn mang hoặc xả điện nhanh chóng, chẳng hạn như bằng cách đi trên thảm hoặc chạm vào các đối tượng kim loại, có thể tạo ra tia lửa điện. Điện thế cơ thể của bạn có thể thay đổi từ hàng ngàn volt trong một khoảnh khắc, vài giây, hoặc lâu hơn. Những thay đổi này có thể tạm thời làm nghẽn các mạch hủy bỏ điện thế cơ thể trong hệ thống EEG đeo, dẫn đến các đỉnh lớn và khôi phục chậm hơn trong tín hiệu EEG. Các hệ thống EEG dựa trên phòng thí nghiệm có thể được bảo vệ khỏi nhiều tạo tác này, ví dụ bằng cách hạn chế chuyển động của đối tượng, che chắn điện phòng thí nghiệm, gắn dây dẫn đất vào đối tượng để ngăn chặn tích tụ điện tĩnh, tần số lấy mẫu rất cao, và vân vân.
Hệ thống EEG không dây, sử dụng pin không thể dựa vào các biện pháp này và do đó phải sử dụng một loạt các chiến lược giảm thiểu. Tốc độ truyền dữ liệu phải được cân bằng với thời gian sử dụng pin, vì bộ truyền không dây tiêu tốn năng lượng khá lớn.
Giảm nhiễu
Các tai nghe EEG được thiết kế để giảm thiểu tiếng ồn không mong muốn. Hầu hết các nguồn nhiễu ngoại lai như điện tĩnh và nhiễu điện từ (ví dụ: nhiễu 50/60 Hz và bội số hài hòa từ dây điện) xuất hiện dưới dạng Nhiễu Chế Độ Chung, tại đó điện thế cơ thể cơ bản dao động gần như cùng cách trên tất cả các cảm biến.
Các thiết bị Emotiv sử dụng một cảm biến tham chiếu duy nhất (CMS) để đo điện thế cơ thể, kết hợp với hệ thống hủy bỏ chủ động trong miền analog (tín hiệu CMS được đảo ngược và đưa trở lại cảm biến DRL để hủy bỏ dao động Chế Độ Chung và tạo ra một mức tham chiếu EEG ít tiếng ồn cho các bộ khuếch đại đầu vào vi sai. Lọc cao tần (kết hợp AC) và lọc thấp tần analog (lọc chống alias analog), lấy mẫu quá mức đáng kể ở 2048Hz, sau đó là lọc digital liên tiếp dưới Nyquist, lọc not chọn kép 50/60Hz và giảm mẫu đến tần số truyền tải dữ liệu (128 hoặc 256Hz) trong miền digital trong bộ xử lý DSP trong tai nghe trước khi truyền tải. Những biện pháp này làm giảm thiểu hầu hết các nguồn nhiễu ngoại lai đến các mức không thể phát hiện khi tai nghe được lọc đúng và các trở kháng tiếp xúc thấp.
Các tạo tác chuyển động được giảm thiểu bởi thiết kế cơ học của chúng tôi, hỗ trợ độc lập mỗi cảm biến và điều chỉnh theo kích thước và hình dáng của mỗi người dùng.
Cách EmotivPRO Xử Lý Dữ Liệu
Dữ liệu EEG trong EmotivPRO được ghi lại chính xác như nhận từ tai nghe. Phần mềm không tự động loại bỏ tạo tác từ các chuyển động cơ bắp hay mắt vì các kỹ thuật làm sạch dữ liệu (như ICA) hoạt động tốt hơn trên dữ liệu thô, chưa lọc. Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên, các tai nghe Emotiv áp dụng xử lý tín hiệu được chế tạo cẩn thận giúp tạo ra các tín hiệu sạch khi tai nghe có tiếp xúc tốt, làm cho dữ liệu sóng não dễ dàng phân tích hơn.
Bài viết này có hữu ích không?
Bài viết liên quan
Không tìm thấy những gì bạn cần?
Đội ngũ hỗ trợ của chúng tôi chỉ cách bạn một cú nhấp chuột.
Bạn đang tìm kiếm sự giúp đỡ?
Tìm kiếm...
Cơ sở tri thức
Liệu EmotivPRO có tự động loại bỏ các hiện tượng giả từ dữ liệu EEG thu thập được không?
Tạo tác
Khi sử dụng tai nghe EEG, một số tín hiệu có thể can thiệp vào các phép đo sóng não. Những tín hiệu không mong muốn này, gọi là “tạo tác,” có hai loại chính:
Tạo tác nội tại: Đây là những tín hiệu sinh học bình thường xuất phát từ cơ thể bạn, chẳng hạn như:
Hoạt động cơ mặt, cổ và hàm: Cười, nghiến răng, nhăn nhó, chớp mắt, nháy mắt, nhai, nói, xoay đầu. Mỗi nhóm cơ đặt gần một số cảm biến EEG và cách xa nhiều cảm biến khác, vì vậy tín hiệu phát hiện tại mỗi vị trí là khác nhau, làm cho các tạo tác khó loại bỏ hơn. Thực tế Emotiv sử dụng phương pháp xử lý tín hiệu và học máy để giải mã sự phân bố của tín hiệu cơ bắp nhằm suy ra nhóm nào đang hoạt động và do đó nhận diện biểu cảm khuôn mặt của bạn!
Hoạt động mắt: Mỗi nhãn cầu của bạn có nồng độ dây thần kinh cao ở bề mặt phía sau (võng mạc, dây thần kinh thị giác) và gần như không có dây thần kinh ở bề mặt phía trước. Như vậy, nhãn cầu của bạn hoạt động như một cực lưỡng tính lớn với sự mất cân bằng điện tích từ trước ra sau. Khi mắt bạn xoay trong ổ mắt, trường điện cực lưỡng tính thay đổi hướng để chỉ tới nơi bạn đang nhìn, và được phát hiện như một sự thay đổi trong biopotentia nền - là không giống nhau với mỗi cảm biến EEG - có nghĩa rằng không phải là một tín hiệu chung trên các cảm biến. Các tạo tác tín hiệu bổ sung được tạo ra bởi sự điều khiển của các cơ mắt bạn.
Tín hiệu tim: Tim bạn là một nguồn lớn của tín hiệu thô từ cơ bắp có thể đôi khi được phát hiện trực tiếp bởi một số hoặc tất cả các kênh EEG, theo cách mà một điện tâm đồ được ghi lại. Các phức hợp đặc trưng P-Q-R-S-T có thể được quan sát trực tiếp đôi khi ở một vài kênh EEG. Một loại tạo tác tim khác phát sinh từ các mạch máu lớn mở rộng và co lại khi tim bơm máu qua động mạch. Thành động mạch là cơ bắp, và tạo ra tín hiệu thứ hai khi chúng mở rộng và co lại đồng điệu với nhịp tim của chúng ta. Cuối cùng, nếu bạn tình cờ đặt một cảm biến ngay bên cạnh một động mạch lớn, cảm biến có thể bị dịch chuyển cơ học bởi hình dạng và kích cỡ thay đổi của mạch, dẫn đến những chuyển động nhịp điệu của cảm biến trên bề mặt da làm thay đổi trở kháng tiếp xúc và gây ra điện áp giả trong một mô hình chu kỳ.
Những hành động này tạo ra các tín hiệu cơ bắp, mắt và tín hiệu sinh học khác có thể trộn với dữ liệu sóng não. Thông thường những tín hiệu sinh học này lớn hơn đáng kể so với tín hiệu não, làm cho việc phát hiện hoạt động não trở nên khó khăn trừ khi một hình thức lọc và phân tách nguồn nào đó được thực hiện.
Tạo tác nội tại rơi vào các loại cụ thể, có thể dự đoán và có nhiều công cụ tiền xử lý có thể được áp dụng để loại bỏ chọn lọc chúng. Phương pháp phổ biến nhất là Phân tích Các Thành phần Độc lập (ICA, có sẵn trong nhiều thư viện như EEGLab, NME và những thư viện khác), và các phương pháp Tái tạo Không gian Tạo tác (ASR, rASR, hiệu quả hơn về mặt tính toán so với ICA). Những mô hình này dựa trên việc chia một tín hiệu chuỗi thời gian thành các thành phần khác nhau, sau đó tập hợp lại tín hiệu từ một phần các thành phần này không liên quan đến các loại tạo tác khác nhau.
Dữ liệu EEG từ Emotiv được gửi đến máy chủ PC ở dạng sạch nhất có thể, nhưng không loại bỏ các tạo tác tín hiệu sinh học nội tại có thể là quan tâm đối với các người dùng khác nhau, và nó cũng củng cố khả năng của các phương pháp ICA và rASR để loại bỏ các lớp tạo tác nội tại đã biết vì tín hiệu của chúng không bị biến dạng bởi việc lọc trên thiết bị.
Tạo tác ngoại lai: Gây ra từ các nguồn bên ngoài, chẳng hạn như:
Cảm biến bị trượt, tai nghe di chuyển trên đầu hoặc bị va đập
Trường điện bức xạ từ các thiết bị, máy tính và thiết bị khác, máy biến áp và hệ thống dây điện, đặc biệt là tại tần số đường dây điện (50/60 Hz) và các bội số hài hòa của các tần số này. Nhiễu đường dây điện thường là nguồn mạnh nhất của các tạo tác trong tín hiệu EEG.
Tất cả các hệ thống EEG hiện đại sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu từ analog sang digital hoạt động ở một tần số lấy mẫu cố định. Một hiện tượng nổi tiếng với lấy mẫu digital là hiện tượng trùng lặp tần, xảy ra khi hệ thống lấy mẫu gặp một tín hiệu có các thành phần tần số cao hơn 50% của tần số lấy mẫu (tần số Nyquist). Ví dụ, khi lấy mẫu ở 128Hz, tần số Nyquist là 64Hz, chỉ cao hơn tần số đường dây điện 60Hz. Tuy nhiên, các bội số hài hòa của 60Hz [120Hz, 180Hz, 240Hz, …] “quay quanh” tần số Nyquist và xuất hiện như các tín hiệu giả hoặc “bị trùng lặp” ở 8Hz, 24Hz, 16Hz và vân vân, vì hệ thống digital lấy mẫu một phần của mỗi chu kỳ thứ hai, thứ ba, thứ tư… của các tín hiệu tần số cao này. Các bội số cao hài hòa của bức xạ đường dây điện xuất hiện bởi vì các dòng điện và trường bức xạ trong hệ thống điện hiếm khi là sóng sin hoàn hảo. Thông thường có công suất phát hiện được đáng kể lên tới khoảng bội số thứ 10. Những tín hiệu tần số cao bị trùng lặp này không thể phân biệt được với dao động thực ở tần số thấp hơn trong phạm vi sóng não điển hình, vì vậy chúng phải được loại bỏ khỏi tín hiệu vào trước khi nó được trình bày cho hệ thống lấy mẫu.
Trường điện tĩnh từ các đối tượng nạp điện và người xung quanh: Tích tụ điện tĩnh có thể dẫn đến các chênh lệch điện thế hàng ngàn volt giữa bạn với những người khác và các đối tượng xung quanh. Ví dụ, một đối tượng mang điện tích dương sẽ thu hút các điện tích âm trong cơ thể và đầu của bạn và đẩy các điện tích âm, dẫn đến sự phân bố không đều của điện thế cơ thể dưới các cảm biến EEG khác nhau. Thiết bị Emotiv sử dụng cảm giác AC-kết hợp (lọc cao tần analog), với một điểm tham chiếu duy nhất, để giảm thiểu phân bố điện tích tĩnh không đều đến mức độ đáng kể. Tuy nhiên, nếu bạn hoặc bất kỳ nguồn nạp điện nào này di chuyển xung quanh, điện tích trên cơ thể bạn có thể thay đổi đủ nhanh để được truyền qua các bộ lọc.
Điện thế tĩnh trong cơ thể bạn có thể thay đổi dần dần hoặc đột ngột nếu bạn mang hoặc xả điện nhanh chóng, chẳng hạn như bằng cách đi trên thảm hoặc chạm vào các đối tượng kim loại, có thể tạo ra tia lửa điện. Điện thế cơ thể của bạn có thể thay đổi từ hàng ngàn volt trong một khoảnh khắc, vài giây, hoặc lâu hơn. Những thay đổi này có thể tạm thời làm nghẽn các mạch hủy bỏ điện thế cơ thể trong hệ thống EEG đeo, dẫn đến các đỉnh lớn và khôi phục chậm hơn trong tín hiệu EEG. Các hệ thống EEG dựa trên phòng thí nghiệm có thể được bảo vệ khỏi nhiều tạo tác này, ví dụ bằng cách hạn chế chuyển động của đối tượng, che chắn điện phòng thí nghiệm, gắn dây dẫn đất vào đối tượng để ngăn chặn tích tụ điện tĩnh, tần số lấy mẫu rất cao, và vân vân.
Hệ thống EEG không dây, sử dụng pin không thể dựa vào các biện pháp này và do đó phải sử dụng một loạt các chiến lược giảm thiểu. Tốc độ truyền dữ liệu phải được cân bằng với thời gian sử dụng pin, vì bộ truyền không dây tiêu tốn năng lượng khá lớn.
Giảm nhiễu
Các tai nghe EEG được thiết kế để giảm thiểu tiếng ồn không mong muốn. Hầu hết các nguồn nhiễu ngoại lai như điện tĩnh và nhiễu điện từ (ví dụ: nhiễu 50/60 Hz và bội số hài hòa từ dây điện) xuất hiện dưới dạng Nhiễu Chế Độ Chung, tại đó điện thế cơ thể cơ bản dao động gần như cùng cách trên tất cả các cảm biến.
Các thiết bị Emotiv sử dụng một cảm biến tham chiếu duy nhất (CMS) để đo điện thế cơ thể, kết hợp với hệ thống hủy bỏ chủ động trong miền analog (tín hiệu CMS được đảo ngược và đưa trở lại cảm biến DRL để hủy bỏ dao động Chế Độ Chung và tạo ra một mức tham chiếu EEG ít tiếng ồn cho các bộ khuếch đại đầu vào vi sai. Lọc cao tần (kết hợp AC) và lọc thấp tần analog (lọc chống alias analog), lấy mẫu quá mức đáng kể ở 2048Hz, sau đó là lọc digital liên tiếp dưới Nyquist, lọc not chọn kép 50/60Hz và giảm mẫu đến tần số truyền tải dữ liệu (128 hoặc 256Hz) trong miền digital trong bộ xử lý DSP trong tai nghe trước khi truyền tải. Những biện pháp này làm giảm thiểu hầu hết các nguồn nhiễu ngoại lai đến các mức không thể phát hiện khi tai nghe được lọc đúng và các trở kháng tiếp xúc thấp.
Các tạo tác chuyển động được giảm thiểu bởi thiết kế cơ học của chúng tôi, hỗ trợ độc lập mỗi cảm biến và điều chỉnh theo kích thước và hình dáng của mỗi người dùng.
Cách EmotivPRO Xử Lý Dữ Liệu
Dữ liệu EEG trong EmotivPRO được ghi lại chính xác như nhận từ tai nghe. Phần mềm không tự động loại bỏ tạo tác từ các chuyển động cơ bắp hay mắt vì các kỹ thuật làm sạch dữ liệu (như ICA) hoạt động tốt hơn trên dữ liệu thô, chưa lọc. Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên, các tai nghe Emotiv áp dụng xử lý tín hiệu được chế tạo cẩn thận giúp tạo ra các tín hiệu sạch khi tai nghe có tiếp xúc tốt, làm cho dữ liệu sóng não dễ dàng phân tích hơn.
Bài viết này có hữu ích không?
Bài viết liên quan
Không tìm thấy những gì bạn cần?
Đội ngũ hỗ trợ của chúng tôi chỉ cách bạn một cú nhấp chuột.
Bạn đang tìm kiếm sự giúp đỡ?
Tìm kiếm...
Cơ sở tri thức
Liệu EmotivPRO có tự động loại bỏ các hiện tượng giả từ dữ liệu EEG thu thập được không?
Tạo tác
Khi sử dụng tai nghe EEG, một số tín hiệu có thể can thiệp vào các phép đo sóng não. Những tín hiệu không mong muốn này, gọi là “tạo tác,” có hai loại chính:
Tạo tác nội tại: Đây là những tín hiệu sinh học bình thường xuất phát từ cơ thể bạn, chẳng hạn như:
Hoạt động cơ mặt, cổ và hàm: Cười, nghiến răng, nhăn nhó, chớp mắt, nháy mắt, nhai, nói, xoay đầu. Mỗi nhóm cơ đặt gần một số cảm biến EEG và cách xa nhiều cảm biến khác, vì vậy tín hiệu phát hiện tại mỗi vị trí là khác nhau, làm cho các tạo tác khó loại bỏ hơn. Thực tế Emotiv sử dụng phương pháp xử lý tín hiệu và học máy để giải mã sự phân bố của tín hiệu cơ bắp nhằm suy ra nhóm nào đang hoạt động và do đó nhận diện biểu cảm khuôn mặt của bạn!
Hoạt động mắt: Mỗi nhãn cầu của bạn có nồng độ dây thần kinh cao ở bề mặt phía sau (võng mạc, dây thần kinh thị giác) và gần như không có dây thần kinh ở bề mặt phía trước. Như vậy, nhãn cầu của bạn hoạt động như một cực lưỡng tính lớn với sự mất cân bằng điện tích từ trước ra sau. Khi mắt bạn xoay trong ổ mắt, trường điện cực lưỡng tính thay đổi hướng để chỉ tới nơi bạn đang nhìn, và được phát hiện như một sự thay đổi trong biopotentia nền - là không giống nhau với mỗi cảm biến EEG - có nghĩa rằng không phải là một tín hiệu chung trên các cảm biến. Các tạo tác tín hiệu bổ sung được tạo ra bởi sự điều khiển của các cơ mắt bạn.
Tín hiệu tim: Tim bạn là một nguồn lớn của tín hiệu thô từ cơ bắp có thể đôi khi được phát hiện trực tiếp bởi một số hoặc tất cả các kênh EEG, theo cách mà một điện tâm đồ được ghi lại. Các phức hợp đặc trưng P-Q-R-S-T có thể được quan sát trực tiếp đôi khi ở một vài kênh EEG. Một loại tạo tác tim khác phát sinh từ các mạch máu lớn mở rộng và co lại khi tim bơm máu qua động mạch. Thành động mạch là cơ bắp, và tạo ra tín hiệu thứ hai khi chúng mở rộng và co lại đồng điệu với nhịp tim của chúng ta. Cuối cùng, nếu bạn tình cờ đặt một cảm biến ngay bên cạnh một động mạch lớn, cảm biến có thể bị dịch chuyển cơ học bởi hình dạng và kích cỡ thay đổi của mạch, dẫn đến những chuyển động nhịp điệu của cảm biến trên bề mặt da làm thay đổi trở kháng tiếp xúc và gây ra điện áp giả trong một mô hình chu kỳ.
Những hành động này tạo ra các tín hiệu cơ bắp, mắt và tín hiệu sinh học khác có thể trộn với dữ liệu sóng não. Thông thường những tín hiệu sinh học này lớn hơn đáng kể so với tín hiệu não, làm cho việc phát hiện hoạt động não trở nên khó khăn trừ khi một hình thức lọc và phân tách nguồn nào đó được thực hiện.
Tạo tác nội tại rơi vào các loại cụ thể, có thể dự đoán và có nhiều công cụ tiền xử lý có thể được áp dụng để loại bỏ chọn lọc chúng. Phương pháp phổ biến nhất là Phân tích Các Thành phần Độc lập (ICA, có sẵn trong nhiều thư viện như EEGLab, NME và những thư viện khác), và các phương pháp Tái tạo Không gian Tạo tác (ASR, rASR, hiệu quả hơn về mặt tính toán so với ICA). Những mô hình này dựa trên việc chia một tín hiệu chuỗi thời gian thành các thành phần khác nhau, sau đó tập hợp lại tín hiệu từ một phần các thành phần này không liên quan đến các loại tạo tác khác nhau.
Dữ liệu EEG từ Emotiv được gửi đến máy chủ PC ở dạng sạch nhất có thể, nhưng không loại bỏ các tạo tác tín hiệu sinh học nội tại có thể là quan tâm đối với các người dùng khác nhau, và nó cũng củng cố khả năng của các phương pháp ICA và rASR để loại bỏ các lớp tạo tác nội tại đã biết vì tín hiệu của chúng không bị biến dạng bởi việc lọc trên thiết bị.
Tạo tác ngoại lai: Gây ra từ các nguồn bên ngoài, chẳng hạn như:
Cảm biến bị trượt, tai nghe di chuyển trên đầu hoặc bị va đập
Trường điện bức xạ từ các thiết bị, máy tính và thiết bị khác, máy biến áp và hệ thống dây điện, đặc biệt là tại tần số đường dây điện (50/60 Hz) và các bội số hài hòa của các tần số này. Nhiễu đường dây điện thường là nguồn mạnh nhất của các tạo tác trong tín hiệu EEG.
Tất cả các hệ thống EEG hiện đại sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu từ analog sang digital hoạt động ở một tần số lấy mẫu cố định. Một hiện tượng nổi tiếng với lấy mẫu digital là hiện tượng trùng lặp tần, xảy ra khi hệ thống lấy mẫu gặp một tín hiệu có các thành phần tần số cao hơn 50% của tần số lấy mẫu (tần số Nyquist). Ví dụ, khi lấy mẫu ở 128Hz, tần số Nyquist là 64Hz, chỉ cao hơn tần số đường dây điện 60Hz. Tuy nhiên, các bội số hài hòa của 60Hz [120Hz, 180Hz, 240Hz, …] “quay quanh” tần số Nyquist và xuất hiện như các tín hiệu giả hoặc “bị trùng lặp” ở 8Hz, 24Hz, 16Hz và vân vân, vì hệ thống digital lấy mẫu một phần của mỗi chu kỳ thứ hai, thứ ba, thứ tư… của các tín hiệu tần số cao này. Các bội số cao hài hòa của bức xạ đường dây điện xuất hiện bởi vì các dòng điện và trường bức xạ trong hệ thống điện hiếm khi là sóng sin hoàn hảo. Thông thường có công suất phát hiện được đáng kể lên tới khoảng bội số thứ 10. Những tín hiệu tần số cao bị trùng lặp này không thể phân biệt được với dao động thực ở tần số thấp hơn trong phạm vi sóng não điển hình, vì vậy chúng phải được loại bỏ khỏi tín hiệu vào trước khi nó được trình bày cho hệ thống lấy mẫu.
Trường điện tĩnh từ các đối tượng nạp điện và người xung quanh: Tích tụ điện tĩnh có thể dẫn đến các chênh lệch điện thế hàng ngàn volt giữa bạn với những người khác và các đối tượng xung quanh. Ví dụ, một đối tượng mang điện tích dương sẽ thu hút các điện tích âm trong cơ thể và đầu của bạn và đẩy các điện tích âm, dẫn đến sự phân bố không đều của điện thế cơ thể dưới các cảm biến EEG khác nhau. Thiết bị Emotiv sử dụng cảm giác AC-kết hợp (lọc cao tần analog), với một điểm tham chiếu duy nhất, để giảm thiểu phân bố điện tích tĩnh không đều đến mức độ đáng kể. Tuy nhiên, nếu bạn hoặc bất kỳ nguồn nạp điện nào này di chuyển xung quanh, điện tích trên cơ thể bạn có thể thay đổi đủ nhanh để được truyền qua các bộ lọc.
Điện thế tĩnh trong cơ thể bạn có thể thay đổi dần dần hoặc đột ngột nếu bạn mang hoặc xả điện nhanh chóng, chẳng hạn như bằng cách đi trên thảm hoặc chạm vào các đối tượng kim loại, có thể tạo ra tia lửa điện. Điện thế cơ thể của bạn có thể thay đổi từ hàng ngàn volt trong một khoảnh khắc, vài giây, hoặc lâu hơn. Những thay đổi này có thể tạm thời làm nghẽn các mạch hủy bỏ điện thế cơ thể trong hệ thống EEG đeo, dẫn đến các đỉnh lớn và khôi phục chậm hơn trong tín hiệu EEG. Các hệ thống EEG dựa trên phòng thí nghiệm có thể được bảo vệ khỏi nhiều tạo tác này, ví dụ bằng cách hạn chế chuyển động của đối tượng, che chắn điện phòng thí nghiệm, gắn dây dẫn đất vào đối tượng để ngăn chặn tích tụ điện tĩnh, tần số lấy mẫu rất cao, và vân vân.
Hệ thống EEG không dây, sử dụng pin không thể dựa vào các biện pháp này và do đó phải sử dụng một loạt các chiến lược giảm thiểu. Tốc độ truyền dữ liệu phải được cân bằng với thời gian sử dụng pin, vì bộ truyền không dây tiêu tốn năng lượng khá lớn.
Giảm nhiễu
Các tai nghe EEG được thiết kế để giảm thiểu tiếng ồn không mong muốn. Hầu hết các nguồn nhiễu ngoại lai như điện tĩnh và nhiễu điện từ (ví dụ: nhiễu 50/60 Hz và bội số hài hòa từ dây điện) xuất hiện dưới dạng Nhiễu Chế Độ Chung, tại đó điện thế cơ thể cơ bản dao động gần như cùng cách trên tất cả các cảm biến.
Các thiết bị Emotiv sử dụng một cảm biến tham chiếu duy nhất (CMS) để đo điện thế cơ thể, kết hợp với hệ thống hủy bỏ chủ động trong miền analog (tín hiệu CMS được đảo ngược và đưa trở lại cảm biến DRL để hủy bỏ dao động Chế Độ Chung và tạo ra một mức tham chiếu EEG ít tiếng ồn cho các bộ khuếch đại đầu vào vi sai. Lọc cao tần (kết hợp AC) và lọc thấp tần analog (lọc chống alias analog), lấy mẫu quá mức đáng kể ở 2048Hz, sau đó là lọc digital liên tiếp dưới Nyquist, lọc not chọn kép 50/60Hz và giảm mẫu đến tần số truyền tải dữ liệu (128 hoặc 256Hz) trong miền digital trong bộ xử lý DSP trong tai nghe trước khi truyền tải. Những biện pháp này làm giảm thiểu hầu hết các nguồn nhiễu ngoại lai đến các mức không thể phát hiện khi tai nghe được lọc đúng và các trở kháng tiếp xúc thấp.
Các tạo tác chuyển động được giảm thiểu bởi thiết kế cơ học của chúng tôi, hỗ trợ độc lập mỗi cảm biến và điều chỉnh theo kích thước và hình dáng của mỗi người dùng.
Cách EmotivPRO Xử Lý Dữ Liệu
Dữ liệu EEG trong EmotivPRO được ghi lại chính xác như nhận từ tai nghe. Phần mềm không tự động loại bỏ tạo tác từ các chuyển động cơ bắp hay mắt vì các kỹ thuật làm sạch dữ liệu (như ICA) hoạt động tốt hơn trên dữ liệu thô, chưa lọc. Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên, các tai nghe Emotiv áp dụng xử lý tín hiệu được chế tạo cẩn thận giúp tạo ra các tín hiệu sạch khi tai nghe có tiếp xúc tốt, làm cho dữ liệu sóng não dễ dàng phân tích hơn.
Bài viết này có hữu ích không?
Bài viết liên quan
Không tìm thấy những gì bạn cần?
Đội ngũ hỗ trợ của chúng tôi chỉ cách bạn một cú nhấp chuột.