Uporaba preprostega EEG v afektivni povratni zanki

KORPIČ, TJAŠA (author), Geršak, Gregor (mentor)

Diplomsko delo predstavi osnove merjenja električne aktivnosti človeških možganov z uporabo elektroencefalografije ter opiše faze izdelave računalniške igre, regulirane z mislimi. Preprosti komercialni EEG merilnik (MindWave Mobile) je bil uporabljen za merjenje možganske aktivnosti v afektivni fiziološki povratni zanki. Izmerjene podatke je preko Bluetooth komunikacijskega protokola pošiljal v Matlab, ki je bil odgovoren za grafično predstavitev signalov ter njihovo pošiljanje preko UDP v okolje navidezne resničnosti (Unity), kjer so bili uporabljeni kot vhodni parameter igre. Računalniško igro sta sestavljali dve sceni. Prva je od udeleženca zahtevala, da zgolj z močjo misli dvigne objekt (vhodni EEG parameter je bila stopnja pozornosti). Razvita je bila tudi fizična realizacija te scene (lebdeča žoga). Druga scena je bila labirint (vhodni EEG parameter za translacijo je bila stopnja pozornosti, za rotacijo pa stopnja sproščenosti). V okolju Unity je bila oblikovana grafična podoba igre in s pomočjo programskih kod izvedeno premikanje objektov glede na stopnji pozornosti in sproščenosti. Obe sceni vključujeta merjenje časa potrebnega za zaključek igre in zaznavanje zaključka igre. Zaznavanje zaključka je bilo v sceni Dvig uteži izvedeno programsko, z zaznavanjem nivoja pozornosti 100, v sceni Veslanje pa grafično, z detekcijo trka objekta (čolna) ob mejo ciljne črte. Poleg ciljne črte so bile v sceni Veslanje konstruirane tudi meje reke, ki čolnu preprečujejo, da bi zapeljal na kopno, četudi mu nivoji pozornosti to zapovedujejo. Za vsako sceno so bile izdelane po štiri težavnostne stopnje, ki so bile med seboj povezane preko uvodnega zaslona. Računalniško igro je testirala skupina prostovoljcev. Izvedenih je bilo 5 testov: test sproščenosti, test pozornosti, test uteži, test veslanja in ponovni test uteži. Preverjeno je bilo, če MindWave res zaznava nivoje pozornosti in sproščenosti. Testirano je bilo tudi delovanje igre, zasnova vmesnika in čas potreben za zaključek igre. Rezultati testa sproščenosti in testa pozornosti so pokazali, da Mindwave zaznava stopnje sproščenosti in pozornosti, ki niso naključne. S testom uteži in testom veslanja je bilo preverjeno, da računalniška igra deluje kot načrtovano. Testa sta služila tudi ovrednotenju težavnosti igre. Obe sceni je mogoče dokončati. Težavnost scene Dvig uteži je primerna, scena Veslanje pa izraža dokaj visoko stopnjo težavnosti. Ponovni test uteži je dokazal, da vaja izboljša obvladovanje možganskih valov, hkrati pa pokazal, da se z utrujenostjo to obvladovanje poslabša. Pridobljeni rezultati testov so grafično predstavljeni in analizirani. Aplikacije, ki delujejo na osnovi merjenja možganskih valov, postajajo vedno bolj popularne in tudi testnim osebam se je zdel princip interakcije z igro zanimiv. V zaključku diplomskega dela so opisane ideje, kako bi lahko sistem še izboljšali in nadgradili.

• Language: Slovenian
• Keywords: EEG, afektivna povratna zanka, Mindwave
• Work type: Undergraduate thesis
• Organization: FE - Faculty of Electrical Engineering
• Year: 2016
• PID: 20.500.12556/RUL-84043
• Publication date in RUL: 06.07.2016

Secondary language

• Language: English
• Title: Using a simple EEG in an affective feed-back loop

Abstract

The thesis presents basics of measuring the electrical activity of human brain using electroencephalography and explains stages of mind regulated computer game development. A simple commercial EEG device (MindWave Mobile) was incorporated in an affective physiological feed-back loop by using Bluetooth communication protocol to send data to Matlab, which was responsible for graphical presentation of signals. Signals were then transferred through UDP to virtual reality environment (Unity), which used them as an input parameters for the game. Computer game consisted of two scenes. First one required a participant to lift an object only by thinking about it (input EEG parameter was level of attention). Physical realization (floating ball) of the scene was also developed. The second scene was a maze (input parameter for translation was attention and for rotation was meditation). Computer game was tested by a group of volunteers to verify that MindWave’s detection of attention and meditation levels. Functioning of the game, interface design and time needed to complete the game were also tested. Obtained signals are graphically presented and analyzed.

• Keywords: EEG, affective feed-back loop, MindWave