環境情報を考慮した電動車椅子制御のための随意性瞬目検出手法とその応用

考虑环境信息的自主眨眼检测方法及其在电动轮椅控制中的应用

• 批准号: 13J05691
• 负责人: 中西 正樹
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J05691/
• 关键词: ブレインコンピュータインタフェース; 生体信号処理; 眼電図; 知的車椅子; 随意性瞬目; 環境認識

本研究課題では、電動車椅子の行動制御に適したブレインコンピュータインタフェース（BCI）の実現を目的とした。前年度までの研究では、瞬目時に生じる眼電図の変化を特徴量として意図的に行う瞬目を検出し、電動車椅子への前進・右折・左折の入力に応用することに成功した。しかしながら、瞬目により特徴付けられる眼電図変化の種類は少なく、後退や斜め方向への移動などを実現することは出来なかった。本年度はこの問題を解決するために、脳波を用いたBCIにより検出可能な視線方向を用い、電動車椅子の制御へ応用することを目的とした。本研究では、光刺激を注視した際に生じる視覚誘発電位（SSVEP）という脳波特徴を用いた。従来のSSVEP型BCIでは、PCモニタ上に異なる周波数で点滅する複数の光刺激を表示し、誘発されたSSVEPを解析することでユーザが注視している光刺激を特定し、視線方向を特定することができた。SSVEP型BCIでは周波数の種類を増やすことで、視覚刺激の数（すなわち、制御コマンドの数）を増やす事ができる。しかしながら、周波数の種類の増加に伴い、注視刺激の特定精度が低下することが問題とされてきた。この問題を解決するために、（1）周波数に加えて位相情報を用いることで各刺激が持つ情報量を増加させ、（2）誘発されたSSVEPから注視刺激を特定する適切な手法を提案した。これら二つの解決策により、多数の制御コマンドから一つを高精度に入力可能なBCIシステムの実現可能性を示した。さらに、オンラインBCIシステムを構築し、リアルタイム視線追跡が可能であることを示した。

This research topic で は, electric chair の action suppression に optimum し た ブ レ イ ン コ ン ピ ュ ー タ イ ン タ フ ェ ー ス (BCI) の purpose be presently を と し た. Before the annual ま で の research で は, blink when born に じ る eye electric 図 の omens を - 徴 quantity と し て meaning 図 に line う blink を 検 し, electric chair へ の forward, right to fold, fold left の に into force 応 with す る こ と に successful し た. し か し な が ら, blink に よ り 徴 pay especially け ら れ る eye electric 図 less variations change の kinds は な く, backward direction や inclined め へ の mobile な ど を be presently す る こ と は out な か っ た. This year's は こ の を solve す る た め に, 脳 wave を い た BCI に よ り 検 makes possible な gaze direction を い, electric chair の suppression へ 応 with す る こ と を purpose と し た. Watching this study で は, light stimulation を し た interstate に raw じ る apparent 覚 発 lure potential (SSVEP) と い う 脳 potter 徴 を with い た. Type 従 to の SSVEP BCI で は, PC モ ニ タ に on different な る cycle for で points out す る plural の light stimulation し を said, induced 発 さ れ た SSVEP を parsing す る こ と で ユ ー ザ が gaze し て い る light stimulate を specific し, the line of sight direction を す る こ と が で き た. Type SSVEP BCI で は cycle for の kinds を raised や す こ と で, 覚 stimulation の number (す な わ ち, royal コ マ ン ド の) を raised や す matter が で き る. The problem of <s:1> ながら, the increase of frequency <s:1> types <e:1> に accompanied by に, the low specific accuracy of fixation stimulation <e:1> が する た とが とが and とされて た た. こ の を solve す る た め に, (1) cycle count に え て phase intelligence を with い る こ と で each stimulus が hold つ intelligence in を raised add さ せ, (2) induced 発 さ れ た SSVEP か ら gaze stimulus を specific す る appropriate な technique proposed を し た. こ れ ら two つ の solving strategy に よ り, most の royal コ マ ン ド か ら a つ を high-precision に into force may be な BCI シ ス テ ム の possibility be presently を shown し た. さ ら に, オ ン ラ イ ン BCI シ ス テ ム を constructing し, リ ア ル タ イ ム eye tracing が may で あ る こ と を shown し た.

项目成果

周期的符号変調刺激により誘発された視覚誘発電位の解析

周期码调制刺激诱发的视觉诱发电位分析

• 发表时间: 2013
• 作者: 中西正樹;満倉靖恵
• 通讯作者: 満倉靖恵

Driving Control of a Powered Wheelchair by Voluntary Eye Blinking and with Environmental Recognition

通过自主眨眼和环境识别对电动轮椅进行驾驶控制

• 发表时间: 2013
• 作者: Kyohei Okugawa;Masaki Nakanishi;Yasue Mitsukura;Masaki Takanashi
• 通讯作者: Masaki Takanashi

Voluntary Eye Blink Detection Using Electrooculogram for Controlling Powered Wheelchairs Considering Environmental Information

考虑环境信息，使用眼电图进行自愿眨眼检测来控制电动轮椅

• DOI: 10.1541/ieejeiss.133.1969
• 发表时间: 2013
• 期刊: IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems
• 作者: 中西正樹;奥川恭平;高橋正樹;満倉靖恵
• 通讯作者: 満倉靖恵

Analysis of Interference Frequency Components in SSVEPs Elicited by LCD Monitor

LCD 监视器引起的 SSVEP 中的干扰频率分量分析

• 发表时间: 2014
• 作者: Masaki Nakanishi;Yasue Mitsukura
• 通讯作者: Yasue Mitsukura

Driving Control of a Powered Wheelchair by Voluntary Eye Blinking and with Environment Recognition

通过自主眨眼和环境识别对电动轮椅进行驾驶控制

• 发表时间: 2013
• 作者: Kyohei Okugawa;Masaki Nakanishi;Yasue Mitsukura;Masaki Takahashi
• 通讯作者: Masaki Takahashi