Design and development of an SSVEP based low cost, wearable, and wireless BCI system
DHGUP bazlı ucuz ve giyilebilir bir telsiz BBA sisteminin tasarım ve geliştirilmesi
- Tez No: 568537
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ZİYA İDER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Performanstan ödün vermeden ucuz ve giyilebilir bir beyin-bilgisayar arayüzü (BBA) sisteminin tasarımı ve geliştirilmesi zorlayıcı bir araştırma konusu olmuştur. Bu tezde, ucuz ve giyilebilir olan, büyük oranda hatasız hedef belirlemesi yapabilen, ve kabul edilebilir Enformasyon Transfer Hızına (ETH) sahip olan, Durağan Hal Görsel Uyarılmış Potansiyel (DHGUP) bazlı bir BBA sisteminin tasarım ve uygulaması sunulmaktadır. Bu system bataryadan beslemeli ve telsiz olduğundan özneye tam izolasyon sağlamaktadır. Tüm BBA sistemleri gibi 5 kısım olarak tasarlanmış ve uygulanmıştır: (i) Frekans Modülasyonlu Görsel Uyarılmış Potansiyel (FMGUP) ve Kod Modülasyonlu Görsel Uyarılmış Potansiyel (KMGUP) uyartımlarını sağlayan mikrokontrolör bazlı uyarıcı, (ii) Elektroansefalogram (EEG) sinyallerini O1, O2, ve Oz kafa pozisyonlarından kaydetmeye yarayan kuru aktif elektrotlar, (iii) EEG sinyallerini yükselten, sayısala çeviren ve telsiz haberleşmeye gönderen 4-kanallı yüksek örnekleme hızlı veri toplama sistemi, (iv) Bilgisayar/laptop tarafında Matlab kullanan, ham veriyi işleyen ve sonuçları gösteren Veri İşleme Ünitesi (VİÜ), (v) VİÜ dışında tüm bileşenleri taşıyan ve 3D yazıcı teknolojisiyle ile geliştirilmiş olan kafalık. Önerilen sistemin ilk prototipi 331 ABD doları altında bir komponent maliyetiyle üretilmiş ve 6 denekde FMGUP ve KMGUP modalitelerinin her ikisi için de denenmiştir. FMGUP modalitesinde, 1.04 saniyelik kayıtlardan anında yapılan hedef tespitlerinde, ortalama“canlı doğruluk”yüzde 92,1 ve ortalama“canlı ETH (Enformasyon Transfer Hızı)”65.5 bit/dakika olmuştur. Peşpeşe 5 hedef tespiti sonucunda bir mesaj çıkarma yapıldığında ortalama“mesaj doğruluğu”yüzde 98.8 ve ortalama“mesaj ETH”değeri 17.2 bit/dakika olarak ölçülmüştür. KMGUP modalitesinde ise“canlı doğruluk”yüzde 70.1 ve“canlı ETH”23.5 bit/dakika olurken,“mesaj doğruluğu”yüzde 90.7 ve“mesaj ETH”değeri 12.4 bit/dakika olmuştur.
Özet (Çeviri)
It has become a challenging research topic to design and develop cheap and wearable brain-computer interface (BCI) systems but not compromising the performance. In this thesis, the design and development of a steady state visually evoked potential (SSVEP) based BCI system has been presented which is a low cost and wearable BCI system and gives highly accurate target identifications with good information transfer rate (ITR). It is a battery powered and wireless BCI system hence ensures the complete isolation to the subject. Like all the BCI systems, it is designed and implemented in five major parts: (i) stimulator which is a microcontroller based circuit and provides the frequency modulated visually evoked potential (f-VEP) and code-modulated visually evoked potential (c-VEP) stimulations (ii) dry active electrodes which capture the electroencephalography(EEG) signals from the O1, O2, and Oz head positions (iii) high sampling rate, 4-channel EEG data acquisition hardware which acquires the EEG signals, amplify them, converts them to digital data, and transmits the data using wifi communication (iv) the data processing unit (DPU) which is a MATLAB script to process the raw EEG data and displays the results and (v) the headset which mounts all the components except DPU and is developed using 3D printing technology. The first prototype of the proposed BCI system has been developed in 331 USD and tested for both the f-VEP and c-VEP modalities on six human subjects. For f-VEP modality, it exhibits an average accuracy (live accuracy) of 92.1% and average ITR (live ITR) of 69.5 bits/min on the basis of target identifications done on 1.04 s data recordings. If we extract one message character from five consecutive target identifications, the average accuracy (message accuracy) goes to 98.8% and average ITR (message ITR) to 17.2 bits/min. In case of c-VEP modality, it exhibits live accuracy of 70.1 % and live ITR of 23.5 bits/min while message accuracy of 90.7 % and message ITR of 12.4 bit/min.
Benzer Tezler
- Öğretmenlik uygulamalarına yönelik bir elektronik performans destek sistemin tasarlanması ve geliştirilmesi
Design and development of an electronic performance support system for teaching practice
SERHAT ALTIOK
Doktora
Türkçe
2022
Eğitim ve ÖğretimAnkara ÜniversitesiBilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURETTİN ŞİMŞEK
- İçten yanmalı motorlarda kullanılabilecek bir elektromekanik supap sisteminin tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of an electromechanical valve system which will be used in internal combustion engines
NİDA BİRGÜL
Doktora
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PERİHAN SEKMEN
- Design and development of an unmanned aerial and ground vehicles for precision pesticide spraying
Hassas tarımsal ilaçlama için insansız hava ve kara araçları tasarlanması ve geliştirilmesi
FATİH AKKOYUN
Doktora
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL BÖĞREKCİ
- Design and development of an open-source articulated robot manipulator for education-based industrial applications
Eğitim amaçlı endüstriyel uygulamalar için açık kaynaklı mafsallı bir robot manipülatörün tasarımı ve geliştirilmesi
MEHMET CAN TÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET SOYGÜDER
- Design and development of an ontology based multi-agent virtual enterprise system
Ontoloji tabanlı çok-etmenli sanal fabrika sisteminin tasarımı ve geliştirilmesi
BAHRAM LOTFI SADIGH
Doktora
İngilizce
2015
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN AKKÖK
PROF. DR. SADIK ENGİN KILIÇ