Steady-State VEP-Based Brain-Computer Interface Control in an Immersive 3D Gaming Environment
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- Christa Schmid
- vor 6 Jahren
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1 Steady-State VEP-Based Brain-Computer Interface Control in an Immersive 3D Gaming Environment
2 Paper E. C. Lalor, S. P. Kelly, C. Finucane, R. Burke, R. Smith, R. B. Reilly, and G. McDarby. Steady-State VEP-Based Brain-Computer Interface Control in an Immersive 3D Gaming Environment. EURASIP Journal on Applied Signal Processing, 2005(19): , 2005.
3 Was ist SSVEP? Visually Evoked Potentials (VEP):
4 Was ist SSVEP? Visually Evoked Potentials (VEP): Visuelle Stimulation resultiert in einem Potential.
5 Was ist SSVEP? Visually Evoked Potentials (VEP): Visuelle Stimulation resultiert in einem Potential. Steady-State VEP (SSVEP):
6 Was ist SSVEP? Visually Evoked Potentials (VEP): Visuelle Stimulation resultiert in einem Potential. Steady-State VEP (SSVEP): Aus VEP stabile Werte auslesen die klassifiziert gefunden werden können.
7 Was ist SSVEP? Visually Evoked Potentials (VEP): Visuelle Stimulation resultiert in einem Potential. Steady-State VEP (SSVEP): Aus VEP stabile Werte auslesen die klassifiziert gefunden werden können. 2 Bilder werden abwechselnd dargestellt.
8 Was ist SSVEP? Visually Evoked Potentials (VEP): Visuelle Stimulation resultiert in einem Potential. Steady-State VEP (SSVEP): Aus VEP stabile Werte auslesen die klassifiziert gefunden werden können. 2 Bilder werden abwechselnd dargestellt. Aus resultierendem EEG charakteristische Amplitude und Oberschwingung gewinnen.
9 Was ist SSVEP? Visually Evoked Potentials (VEP): Visuelle Stimulation resultiert in einem Potential. Steady-State VEP (SSVEP): Aus VEP stabile Werte auslesen die klassifiziert gefunden werden können. 2 Bilder werden abwechselnd dargestellt. Aus resultierendem EEG charakteristische Amplitude und Oberschwingung gewinnen. Reiz lässt sich einem konkreten visuellen Stimulus zuordnen.
10 Was ist SSVEP? Visually Evoked Potentials (VEP): Visuelle Stimulation resultiert in einem Potential. Steady-State VEP (SSVEP): Aus VEP stabile Werte auslesen die klassifiziert gefunden werden können. 2 Bilder werden abwechselnd dargestellt. Aus resultierendem EEG charakteristische Amplitude und Oberschwingung gewinnen. Reiz lässt sich einem konkreten visuellen Stimulus zuordnen. Bei z.b. P300 hingegen wird Zeitpunkt eines Reizes zu einem zeitlich passenden Stimulus zugeordnet.
11 Warum SSVEP? Bekannte Vorteile von SSVEP: Blickbewegung leicht in Matrix von flackernden Reizen erkennbar.
12 Warum SSVEP? Bekannte Vorteile von SSVEP: Blickbewegung leicht in Matrix von flackernden Reizen erkennbar. Reduzierung auf Erkennung von bestimmten Frequenzen (statt Erkennung von komplizierten Frequenzmerkmalen).
13 Warum SSVEP? Bekannte Vorteile von SSVEP: Blickbewegung leicht in Matrix von flackernden Reizen erkennbar. Reduzierung auf Erkennung von bestimmten Frequenzen (statt Erkennung von komplizierten Frequenzmerkmalen). Hohes Signal-Rausch Verhältnis wenn niedrige Frequenzen entfernt werden.
14 Warum SSVEP? Bekannte Vorteile von SSVEP: Blickbewegung leicht in Matrix von flackernden Reizen erkennbar. Reduzierung auf Erkennung von bestimmten Frequenzen (statt Erkennung von komplizierten Frequenzmerkmalen). Hohes Signal-Rausch Verhältnis wenn niedrige Frequenzen entfernt werden. Stabil gegnüber Störungen (Blinzeln, Bewegung), da diese in niedrigen Frequenzen auftreten.
15 Inhalt & Motivation Unbekannt: Beeinträchtigung der Effizienz von zusätzlichen unabhängigen visuellen Reizen.
16 Inhalt & Motivation Unbekannt: Beeinträchtigung der Effizienz von zusätzlichen unabhängigen visuellen Reizen. Steuerung eines echtzeit 3D-Spiels durch SSVEP möglich?
17 Versuchsaufbau Testperson 70cm von 43cm großem Monitor entfernt.
18 Versuchsaufbau Testperson 70cm von 43cm großem Monitor entfernt. Elektroden an O1 und O2.
19 Versuchsaufbau Testperson 70cm von 43cm großem Monitor entfernt. Elektroden an O1 und O2. Bandpass Filter 0, Hz.
20 Versuchsaufbau Testperson 70cm von 43cm großem Monitor entfernt. Elektroden an O1 und O2. Bandpass Filter 0, Hz. Testpersonen: 5 Männer zwischen 23 und 27.
21 Versuchsaufbau Testperson 70cm von 43cm großem Monitor entfernt. Elektroden an O1 und O2. Bandpass Filter 0, Hz. Testpersonen: 5 Männer zwischen 23 und 27. Normale/Korrigierte Sicht.
22 Welchen visuellen Reiz? Gelber Kreis auf schwarzem Hintergrund
23 Welchen visuellen Reiz? Gelber Kreis auf schwarzem Hintergrund ODER Schachbrettmuster?
24 Welchen visuellen Reiz? Gelber Kreis auf schwarzem Hintergrund oder Schachbrettmuster? Untersuchung mit zwei Testpersonen zeigt: Schachbrettmuster.
25 Ablauf 25 Sekunden Augen schließen um Alpha-Frequenz zu bestimmen.
26 Ablauf 25 Sekunden Augen schließen um Alpha-Frequenz zu bestimmen. 25 Sekunden flackerndes(6-25hz) 4x4 Schachbrettmuster ohne Alpha-Frequenz.
27 Ablauf 25 Sekunden Augen schließen um Alpha-Frequenz zu bestimmen. 25 Sekunden flackerndes(6-25hz) 4x4 Schachbrettmuster ohne Alpha-Frequenz. Frequenz der 2 stärksten Potentiale identifizieren.
28 Merkmalerkennung 1. Aufgezeichnete EEG Daten in 1 oder 2 Sekunden Segmente einteilen.
29 Merkmalerkennung 1. Aufgezeichnete EEG Daten in 1 oder 2 Sekunden Segmente einteilen. 2. Verschiedene Signalverarbeitungsverfahren: Methode 1: Quadrierte Fast-Fourier-Transformation (FFT) Methode 2: FFT mit Autokorrelation
30 Merkmalerkennung Bei allen Testpersonen 17 und 20Hz am besten.
31 Merkmalerkennung 1. Aufgezeichnete EEG Daten in 1 oder 2 Sekunden Segmente einteilen. 2. Verschiedene Signalverarbeitungsverfahren: Methode 1: Quadrierte Fast-Fourier-Transformation (FFT) Methode 2: FFT mit Autokorrelation 3. Klassifikator zur Unterscheidung der beiden Frequenzen.
32 MindBalance Animierte Figur balanciert auf einem Seil zum Spieler hin.
33 MindBalance Animierte Figur balanciert auf einem Seil zum Spieler hin. Gewonnen wenn die Figur am anderen ende angekommen ist.
34 MindBalance Animierte Figur balanciert auf einem Seil zum Spieler hin. Gewonnen wenn die Figur am anderen ende angekommen ist. Stolpert alle 1,5-5 Sekunden in zufällige Richtung und ist 3 Sek. aus dem Gleichgewicht.
35 MindBalance Animierte Figur balanciert auf einem Seil zum Spieler hin. Gewonnen wenn die Figur am anderen ende angekommen ist. Stolpert alle 1,5-5 Sekunden in zufällige Richtung und ist 3 Sek. aus dem Gleichgewicht. Bei falscher Handlung hat der Spieler erneut 3 Sekunden.
36 MindBalance Animierte Figur balanciert auf einem Seil zum Spieler hin. Gewonnen wenn die Figur am anderen ende angekommen ist. Stolpert alle 1,5-5 Sekunden in zufällige Richtung und ist 3 Sek. aus dem Gleichgewicht. Bei falscher Handlung hat der Spieler erneut 3 Sekunden. Beim zweiten Fehlversuch fällt die Figur herunter.
37 Steuerung 1D-Steuerung(links oder rechts) mit SSVEP:
38 Steuerung 1D-Steuerung(links oder rechts) mit SSVEP: Links und Rechts Schachbrettmuster mit 17/20Hz
39 Steuerung 1D-Steuerung(links oder rechts) mit SSVEP: Links und Rechts Schachbrettmuster mit 17/20Hz Blick auf entsprechendes Schachbrett führt zum Balancieren in diese Richtung.
40 Steuerung 1D-Steuerung(links oder rechts) mit SSVEP: Links und Rechts Schachbrettmuster mit 17/20Hz Blick auf entsprechendes Schachbrett führt zum Balancieren in diese Richtung. Vor dem Spiel Klassifikator-Training (3*15 Sekunden je Schachbrettmuster).
41 Video (video)
42 Ablauf 6 Männer zwischen 24 und 34 Jahren.
43 Ablauf 6 Männer zwischen 24 und 34 Jahren. Jeder 8 Spiele:
44 Ablauf 6 Männer zwischen 24 und 34 Jahren. Jeder 8 Spiele: Jeweils 4 mit Methode 1 / 2.
45 Ablauf 6 Männer zwischen 24 und 34 Jahren. Jeder 8 Spiele: Jeweils 4 mit Methode 1 / 2. Davon jeweils 2 mit 1 / 2 Sekunden Segmenten.
46 Ergebnisse
47 Ergebnisse
48 Ergebnisse Nur 7 von 48 spielen verloren.
49 Ergebnisse Nur 7 von 48 spielen verloren. SSVEP lässt sich zur 1D-Steuerung einsetzen.
50 Ergebnisse Nur 7 von 48 spielen verloren. SSVEP lässt sich zur 1D-Steuerung einsetzen. 2 Sekunden Fenster erzielen bessere Ergebnisse als 1 Sekunden Fenster.
51 Ergebnisse Nur 7 von 48 spielen verloren. SSVEP lässt sich zur 1D-Steuerung einsetzen. 2 Sekunden Fenster erzielen bessere Ergebnisse als 1 Sekunden Fenster. Durchschnittlich 89,5% richtige Entscheidungen erzielt.
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